5.5: La Morfología de los Ríos

Las figuras 5-17 y 5-18 son secciones transversales de flujo simplificadas a través de un río aluvial de canal único representativo de tamaño mediano a grande. La Figura 5-17 muestra todo el valle del arroyo, y la Figura 5-18 muestra detalles del propio cauce del río. En los siguientes párrafos voy a elaborar sobre las diversas características que se muestran en estas figuras los diagramas. Aplazaré una descripción de las características planformes del río (es decir, lo que verías desde el aire, sobre el río) hasta más tarde.

Figura 5-17. Sección transversal de flujo simplificado a través del valle del río monocanal de tamaño mediano a grande.

Figura 5-18. Corte transversal de flujo simplificado a través de un canal de río representativo.

La mayoría de los ríos medianos a grandes fluyen sobre lechos de sedimentos que han depositado y pueden volver a transportar; en una sección posterior de este capítulo, los ríos de este tipo se denominarán ríos aluviales. El sedimento no consolidado en el valle del río, que se encuentra sobre el lecho rocoso “sótano” del río, se llama el relleno del valle. Su espesor va desde solo una chapa hasta cientos o incluso miles de metros. En el caso de los ríos que fluyen a través de áreas de la corteza que han sufrido un hundimiento sustancial y prolongado, el relleno del valle está enterrado tan profundamente que está al menos parcialmente litificado, y las calidades materiales pasan a lo que se consideraría el “registro sedimentario antiguo” (el término geólogos utilizan para rocas sedimentarias que son muy antiguas para los estándares humanos).

La llanura aluvial de un río es un área de bajo relieve adyacente al cauce del río, que se inunda en épocas de etapa alta del río. Durante las inundaciones, la llanura aluvial recibe una capa de sedimento fino que se asienta fuera de la suspensión a medida que las aguas de inundación se extienden sobre la llanura aluvial y disminuyen en velocidad. Si el río no está experimentando una degradación neta (vea a continuación lo que quiero decir con eso), entonces la llanura aluvial se acumula hasta un nivel en el que la tasa de remoción de sedimentos finos por erosión de regreso al canal principal en momentos de poca agua es lo suficientemente grande como para lograr un equilibrio con la tasa de adición de sedimentos finos de suspensión durante inundaciones. La mayoría de las llanuras aluviales fluviales están muy vegetadas y, dependiendo del clima, a menudo están salpicadas de lagos y pantanos poco profundos (llamados pantanos traseros). Las llanuras aluviales se encuentran entre las mejores áreas para la agricultura, ya que continuamente reciben afluencias frescas de suelo fértil.

Junto a muchos canales fluviales hay crestas bajas llamadas diques naturales, formadas por la deposición de la fracción más fina de sedimentos suspendidos de las aguas de inundación que pasan a través de las orillas del río cuando el río está por encima de la etapa de inundación. Hay deposición preferencial porque las aguas de inundación se desaceleran a medida que dejan el flujo del canal principal.

El canal del río en sí se puede caracterizar fundamentalmente por su forma de sección transversal y área de sección transversal. El ancho es la distancia, normal a la tendencia local del río, de orilla a orilla; obviamente, el ancho depende fuertemente de la etapa del río así como del tamaño promedio del río. La profundidad del río varía de punto a punto a lo largo de la sección. Una buena manera de encapsular las dimensiones laterales del río es especificar el radio hidráulico: la relación entre el área de la sección transversal y el perímetro húmedo en una sección transversal determinada. (Para averiguar el perímetro mojado, usarías una de esas ruedas de medición de distancia que puedes alquilar o comprar. Comience en la línea de flotación en una orilla y camine recto a través del río hasta la línea de agua en la orilla opuesta. Si podrías hacer eso sin equipo de respiración bajo el agua depende de la profundidad del río). Para un canal muy ancho con una sección transversal casi rectangular, con un fondo aproximadamente nivelado y bancos empinados, el radio hidráulico es casi igual a la profundidad del flujo. (Podrías intentar resolverlo por ti mismo;, tomaría un poco de pensamiento cuidadoso y un poco de matemáticas).

Otro aspecto significativo de la geometría del río es el perfil vertical. Imagínese viajar río arriba, haciendo un seguimiento de dos cosas: la elevación del lecho del río sobre el nivel del mar, y la distancia del mapa desde la desembocadura del río. Después, trazar una gráfica con la elevación del lecho del río en el eje vertical y la distancia aguas arriba en el eje horizontal. Pasar una curva suave a través de los puntos. El resultado es lo que se llama el perfil longitudinal (o perfil largo) del río.

Los perfiles longitudinales de la mayoría de ríos son cóncavos hacia arriba, como se muestra en la Figura 5-19. El motivo no es difícil de entender. En la dirección aguas abajo, un afluente tras otro se une al río, cada uno sumando descarga. A medida que el río crece, aumenta la relación entre el área transversal y el perímetro húmedo. Debido a que la pendiente del río depende, en gran parte, de la magnitud relativa de la fuerza impulsora de la gravedad de la pendiente descendente, que se ve afectada por todo el volumen del río, y de la pendiente ascendente que resiste la fuerza de fricción, que se ve afectada por el área del lecho del río, la pendiente disminuye aguas abajo.

El nivel base de un río es la elevación de la superficie de agua del cuerpo de agua, ya sea el océano mundial o un lago a lo largo del curso del río, hacia el que fluye el río (Figura 3-20). El nivel base cambia con el tiempo: los niveles de los lagos fluctúan como consecuencia de variaciones en la precipitación en la cuenca del río o porque la salida del lago se erosiona hacia abajo, y el nivel del mar cambia, por diversas razones y muchas veces muy sustancialmente, en una gran variedad de escalas de tiempo, que van desde décadas a decenas de millones de años.

Piensa en lo que le sucede al río a medida que cambia su nivel base. El concepto a tener en cuenta es que el río tiene algún perfil longitudinal de equilibrio, en el sentido de que si las condiciones de precipitación, suministro de sedimentos y nivel base permanecen constantes el perfil longitudinal permanece igual. Si se impone un conjunto diferente de condiciones al río, el río ajusta su perfil longitudinal en consecuencia hacia un nuevo equilibrio.

Figura 5-19. El perfil longitudinal de un río.

Figura 5-20. El nivel base de un río.

Si se eleva el nivel base, parte del sedimento transportado por el río hacia la desembocadura del río se deposita a lo largo del camino para elevar el lecho del río, estableciendo así un nuevo perfil longitudinal de equilibrio. Si el nivel base cae, el río erosiona su lecho para ajustarse hacia un nuevo perfil de equilibrio más bajo.

Hay más que decir, sin embargo, sobre lo que sucede a medida que el río erosiona su lecho como consecuencia de una caída en el nivel base. La erosión no ocurre uniformemente en todas partes. todo al mismo tiempo, sino por propagación aguas arriba de un punto donde la pendiente del canal cambia, desde más pronunciada aguas abajo del punto a menos empinada aguas arriba del punto. El punto de cambio en la pendiente se denomina punto knickpoint (Figura 5-21). La posición de un knickpoint está marcada por una cascada o rápidos. Los puntos Knickpoints migran lentamente aguas arriba, extendiendo así el nuevo perfil longitudinal más bajo a medida que el río se abre paso aguas arriba. Si se ha desarrollado una llanura aluvial en el valle del río, la antigua llanura aluvial aguas abajo del punto knickpoint sobrevive, durante mucho tiempo, como un par de terrazas sobre el nuevo cauce inferior del río Debido a que la diferencia entre los perfiles de equilibrio antiguos y nuevos disminuye aguas arriba, siendo iguales otras cosas (las elevaciones del las tierras altas en las cabeceras del río son muy conservadoras), la altura de este knickpoint disminuye a medida que migra río arriba. A menudo, si el nivel base cae abruptamente varias veces durante algún largo período de tiempo, más de un punto de níquel está presente a lo largo del curso del río, cada uno lentamente avanzando río arriba.

Figura 5-21. Un knickpoint a lo largo de un curso de río. A) Vista en perspectiva de un valle de arroyo, mostrando una cascada en un punto de Knickpoint. (De Thornbury, 1969.) B) Vista de perfil de una corriente en la que un punto knickpoint se propaga aguas arriba. (Modificado de Holmes, 1965.)

Como verá en el material posterior sobre las características de vista en planta de los ríos, los ríos no permanecen en una posición sino que tienden a desplazarse lateralmente a través de sus llanuras aluviales, por erosión en una orilla y deposición en la otra orilla. (Esa es la razón básica por la que hay llanuras aluviales en primer lugar). A medida que el río baja su lecho en respuesta a una caída en el nivel base, y al mismo tiempo desplaza su curso lateralmente, desarrolla una nueva llanura aluvial que se atrincherada por debajo del nivel de la antigua llanura aluvial. El resultado es un par de terrazas fluviales planas, una a cada lado del río. Las laderas en los bordes de la moderna llanura aluvial se retiran sin mucho cambio en su forma, porque continuamente están siendo socavadas a lo largo de sus bases en lugar de desgastarse sobre toda su superficie. A veces hay más de un conjunto de tales terrazas.