13.2: Cuencas de Drenaje
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Un arroyo es un cuerpo de agua superficial que fluye de cualquier tamaño, que va desde un pequeño chorrito hasta un río poderoso. El área de la que fluye el agua para formar un arroyo se conoce como su cuenca de drenaje. Toda la precipitación (lluvia o nieve) que cae dentro de una cuenca de drenaje eventualmente desemboca en su arroyo, a menos que parte de esa agua pueda cruzar a una cuenca de drenaje adyacente a través del flujo de agua subterránea. Un ejemplo de una cuenca de drenaje se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\).
Cawston Creek es una pequeña cuenca típica de drenaje (aproximadamente 25 kilómetros cuadrados) dentro de un valle glaciado muy empinado. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\), las partes superior y media del arroyo tienen pendientes pronunciadas (promediando unos 200 metros por kilómetro pero que van de 100 a 350 metros por kilómetro), y la parte inferior, dentro del valle del río Similkameen, es relativamente plana (menos de 5 metros por cada kilómetro). La forma del valle ha sido controlada primero por el levantamiento tectónico (relacionado con la convergencia de placas), luego por la erosión de la corriente pre-glacial y el desperdicio de masa, luego por varios episodios de erosión glacial, y finalmente por la erosión de la corriente post-glacial. La elevación más baja de Cawston Creek (275 metros en el río Similkameen) es su nivel base. Cawston Creek no puede erosionarse por debajo de ese nivel a menos que el río Similkameen se erosiona más profundamente en su llanura de inundación (el área que se inunda durante una inundación).
El suministro de agua de Metro Vancouver proviene de tres grandes cuencas de drenaje en la costa norte de Burrard Inlet, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Este mapa ilustra el concepto de división de cuenca de drenaje. El límite entre dos cuencas de drenaje es la altura del terreno entre ellas. Una gota de agua que cae sobre el límite entre las cuencas de drenaje Capilano y Seymour (también conocidas como cuencas hidrográficas), por ejemplo, podría fluir hacia cualquiera de ellas.
El patrón de afluentes dentro de una cuenca de drenaje depende en gran medida del tipo de roca debajo, y de las estructuras dentro de esa roca (pliegues, fracturas, fallas, etc.). Los tres tipos principales de patrones de drenaje se ilustran en la Figura\(\PageIndex{4}\). Los patrones dendríticos, que son de lejos los más comunes, se desarrollan en áreas donde la roca (o material no consolidado) debajo del arroyo no tiene una tela o estructura particular y puede erosionarse con igual facilidad en todas las direcciones. Ejemplos serían granito, gneis, roca volcánica y roca sedimentaria que no ha sido plegada. La mayoría de las áreas de Columbia Británica tienen patrones dendríticos, al igual que la mayoría de las áreas de las praderas y el Escudo Canadiense. Los patrones de drenaje de enrejado generalmente se desarrollan donde las rocas sedimentarias se han plegado o inclinado y luego se erosionan en diversos grados dependiendo de su resistencia. Las Montañas Rocosas de B.C. y Alberta son un buen ejemplo de esto, y muchos de los sistemas de drenaje dentro de las Montañas Rocosas tienen patrones de enrejado. Los patrones rectangulares se desarrollan en áreas que tienen muy poca topografía y un sistema de planos de cama, fracturas o fallas que forman una red rectangular. Los patrones de drenaje rectangulares son raros en Canadá.
En muchas partes de Canadá, especialmente las zonas relativamente planas con sedimentos glaciares espesos, y a lo largo de gran parte del Escudo Canadiense en el este y centro de Canadá, los patrones de drenaje son caóticos, o lo que se conoce como trastornado (Figura\(\PageIndex{5}\), izquierda). Los lagos y humedales son comunes en este tipo de ambientes.
Un cuarto tipo de patrón de drenaje, que no es específico de una cuenca de drenaje, se conoce como radial (Figura\(\PageIndex{5}\), derecha). Los patrones radiales se forman alrededor de montañas aisladas (como volcanes) o colinas, y los arroyos individuales suelen tener patrones de drenaje dendrítico.
A lo largo del tiempo geológico, un arroyo erosionará su cuenca de drenaje en un perfil liso similar al que se muestra en la Figura\(\PageIndex{6}\). Si comparamos esto con un arroyo sin graduar como Cawston Creek (Figura\(\PageIndex{2}\)), podemos ver que los arroyos graduados son más empinados en sus cabeceras y su gradiente disminuye gradualmente hacia sus bocas. Los arroyos sin clasificar tienen secciones empinadas en varios puntos, y generalmente tienen rápidos y cascadas en numerosos lugares a lo largo de sus longitudes.
Una corriente graduada puede quedar sin graduar si hay un levantamiento tectónico renovado, o si hay un cambio en el nivel base, ya sea por elevación tectónica o por alguna otra razón. Como se indicó anteriormente, el nivel base de Cawston Creek está definido por el nivel del río Similkameen, pero esto puede cambiar, y lo ha hecho en el pasado. La figura\(\PageIndex{7}\) muestra el valle del río Similkameen en la zona de Keremeos. El canal del río está justo más allá de la hilera de árboles. El campo verde en la distancia está sustentado por material erosionado de las colinas detrás y depositado por un pequeño arroyo (no Cawston Creek) adyacente al río Similkameen cuando su nivel era más alto de lo que es ahora. En algún momento de los últimos siglos, el río Similkameen se erosionó a través de estos depósitos (formando la empinada orilla al otro lado del río), y el nivel base del pequeño arroyo se bajó unos 10 metros. A lo largo de los próximos siglos, este arroyo buscará volver a graduarse erosionándose a través de su propio abanico aluvial.
Otro ejemplo de un cambio en el nivel base se puede observar a lo largo del Sendero Juan de Fuca en el suroeste de la isla de Vancouver. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{8}\), muchos de los pequeños arroyos a lo largo de esta parte de la costa desembocan en el océano como cascadas. Es evidente que el terreno en esta zona ha subido unos 5 metros en los últimos miles de años, probablemente en respuesta a la desglaciación. Los arroyos que solían fluir directamente hacia el océano ahora tienen mucho que hacer para degradarse.
El océano es el nivel base definitivo, pero los lagos y otros ríos actúan como niveles base para muchos arroyos más pequeños. Podemos crear un nivel base artificial en un arroyo mediante la construcción de una presa, como se ilustra en el Ejercicio 13.2.
Cuando se construye una presa sobre un arroyo, se forma un embalse (lago artificial) detrás de la presa. Esto temporalmente (por lo menos durante muchas décadas) crea un nuevo nivel base para la parte del arroyo por encima del embalse.
¿Cómo afecta la formación de un reservorio al arroyo donde ingresa al reservorio y qué sucede con el sedimento que transportaba?
El agua que sale de la presa no tiene sedimentos en ella. ¿Cómo afecta esto al arroyo debajo de la presa?
Consulte el Apéndice 3 para el Ejercicio 13.2 respuestas.
Los sedimentos se acumulan dentro de la llanura inundable de un arroyo, y luego, si el nivel base cae, o si hay menos sedimento para depositar, el arroyo puede cortar a través de esos sedimentos existentes para formar terrazas. Una terraza en el río Similkameen se muestra en la Figura\(\PageIndex{7}\) y algunas en el río Fraser se muestran en la Figura\(\PageIndex{10}\). La foto del río Fraser muestra al menos dos niveles de terrazas.
A finales del siglo XIX, el geólogo estadounidense William Davis propuso que los arroyos y el terreno circundante se desarrollaran en un ciclo de erosión (Figura\(\PageIndex{11}\)). Después del levantamiento tectónico, los arroyos se erosionan rápidamente, desarrollando profundos valles en forma de V que tienden a seguir caminos relativamente rectos. Los gradientes son altos y los perfiles no están degradados. Rápidos y cascadas son comunes. Durante la etapa de madurez, los arroyos erosionan valles más anchos y comienzan a depositar gruesas capas de sedimentos. Los gradientes se reducen lentamente y la gradación aumenta. En la vejez, los arroyos están rodeados de colinas onduladas, y ocupan amplios valles llenos de sedimentos. Los patrones serpenteantes son comunes.
El trabajo de Davis se realizó mucho antes de la idea de la tectónica de placas, y no estaba familiarizado con los impactos de la erosión glacial en los arroyos y sus entornos. Si bien algunas partes de su teoría están desactualizadas, sigue siendo una forma útil de entender los arroyos y su evolución.
Descripciones de imagen
Descripción de la\(\PageIndex{1}\) imagen de la figura: Cawston Creek es una cuenca de drenaje compuesta por una serie de pequeños arroyos que desembocan en el río Similkameen. La cuenca de drenaje de Cawston Creek también tiene una cuenca de drenaje tributaria más pequeña que desemboca en ella. [Volver a la figura\(\PageIndex{1}\)]
Descripción de la\(\PageIndex{2}\) imagen de la figura: La gráfica muestra el perfil topográfico del canal Cawston Creek. A partir de 10 kilómetros del río Similkameen, el canal se encuentra a una altitud de 1800 metros. Fluye cuesta abajo hacia el río en un descenso constante durante siete kilómetros. A tres kilómetros del río Similkameen a una elevación de 275 metros, el canal se nivela y permanece en esa elevación hasta que se une con el río Similkameen. Esto se transmite en la siguiente tabla.
| Distancia del río Similkameen (kilómetros) | Elevación (metros) |
|---|---|
| 10 | 1,800 |
| 9 | 1,750 |
| 8 | 1,500 |
| 7 | 1,300 |
| 6 | 1,125 |
| 5 | 950 |
| 4 | 600 |
| 3 | 280 |
| 2 | 275 |
| 1 | 275 |
| 0 | 275 |
Para determinar el gradiente del arroyo, se debe dividir el cambio de elevación (subida) por el cambio de distancia (carrera). Por ejemplo, la elevación a 4.5 kilómetros del río es de 800 metros y a 8.0 kilómetros del río, la elevación es de 1500 metros. Eso quiere decir que en 3.5 kilómetros (carrera), la elevación aumentó en 700 metros (subida). Para determinar el gradiente, se debe dividir la subida (700 metros) por carrera (3.5 kilómetros), lo que equivale a un incremento vertical de 200 metros por kilómetro.
[Volver a la figura\(\PageIndex{2}\)]
Descripción\(\PageIndex{4}\) de la imagen de la figura: Tres tipos de patrones de drenaje:
- Dendrítico: un patrón de canales de drenaje que se asemeja a las ramas de un árbol.
- Enrejado: un patrón de drenaje en el que los afluentes normalmente fluyen paralelos entre sí pero se encuentran en ángulo recto.
- Rectangular: un patrón de drenaje en el que los afluentes normalmente fluyen en ángulo recto entre sí y se encuentran en ángulos rectos.
[Volver a la figura\(\PageIndex{4}\)]
Descripción\(\PageIndex{5}\) de la imagen de la figura: Dos tipos de patrones de drenaje:
- Desquiciado: un patrón de canales de drenaje caótico.
- Radial: un patrón de arroyos que irradian desde un punto central, típicamente una montaña aislada.
[Volver a la figura\(\PageIndex{5}\)]
Descripción\(\PageIndex{6}\) de la imagen de la figura: El perfil topográfico de una corriente graduada típica. Mientras que el perfil topográfico de Cawston Creek cayó a un ritmo constante y luego se niveló durante los últimos tres kilómetros, el perfil topográfico de un arroyo típico de pendiente comienza empinado, pero la pendiente (o gradiente) disminuye gradualmente hacia el fondo para formar una curva suave. [Volver a la figura\(\PageIndex{6}\)]
Descripción de la\(\PageIndex{10}\) imagen de la figura: El río Fraser serpenteando por un canal que ha desgastado a lo largo de los años. Los costados de la orilla se elevan abruptamente, se nivelan y luego vuelven a subir para producir terrazas. [Volver a la figura\(\PageIndex{10}\)]
Descripción\(\PageIndex{11}\) de la imagen de la figura: El ciclo de erosión de William Davis.
- Etapa inicial: Un levantamiento tectónico forma dos valles afilados a cada lado.
- Etapa juvenil: Los vapores que fluyen a través de esos valles erosionan rápidamente la tierra circundante y cortan profundamente para formar V afiladas.
- Etapa madura: Los arroyos se hacen más amplios y los bancos más graduales. Esto marca el desarrollo inicial de una llanura de inundación.
- Vejez: Vapor para una amplia llanura inundable donde se produce poca erosión.
Atribuciones de medios
- Figuras 13.2.1, 13.2.2, 13.2.4, 13.2.5, 13.2.6, 13.2.7, 13.2.8, 13.2.9, 13.2.11: © Steven Earle. CC POR.
- Figura\(\PageIndex{3}\): Imagen de Metro Vancouver. Usado con permiso.
- Figura\(\PageIndex{10}\): Imagen de Marie Betcher. Usado con permiso.