Procesos Fluviales, Dinámica de Cuencas Hidrográficas y Riesgo de Inundaciones

El ciclo hidrológico y la escorrentía superficial

El agua de escorrentía es el agente dominante de la alteración del paisaje, erosionando más terreno y transportando más sedimento que cualquier otro proceso. En total, el contenido de agua de la hidrosfera es de unos 1.360 millones de kilómetros cúbicos.

Por tanto, el agua se está moviendo constantemente entre la hidrosfera, la atmósfera, la tierra sólida y la biosfera. Esta circulación interminable se denomina ciclo hidrológico.

El agua de escorrentía fluye inicialmente por el suelo en finas y extensas láminas en lo que se denomina escorrentía en lámina.

• La cantidad de agua que discurre de esta manera, en vez de filtrarse en el suelo, depende de la capacidad de infiltración del suelo.
• La capacidad de infiltración está controlada por muchos factores, entre ellos:
  • Intensidad y duración de la precipitación.
  • Estado de humedad previo del suelo.
  • Textura del suelo.
  • Pendiente del terreno.
  • Naturaleza de la cubierta vegetal.

La cuenca hidrográfica y sus características

Una cuenca hidrográfica es la porción de territorio drenada por un único sistema de drenaje natural. Una cuenca hidrográfica se define por la sección del río al cual se hace referencia y está delimitada por la línea de las cumbres, también llamada divisoria de aguas.

Las principales características morfométricas de una cuenca son:

• La curva cota-superficie: esta característica da una indicación del potencial hidroeléctrico de la cuenca.
• El coeficiente de forma: proporciona indicaciones preliminares de la onda de avenida que es capaz de generar.
• El coeficiente de ramificación: también ofrece indicaciones preliminares respecto al tipo de onda de avenida.

Las características de la cuenca pueden suponer un factor, bien de intensificación, bien de mitigación, de la crecida. Son aspectos importantes:

• Área
• Forma
• Pendiente
• Litología
• Estado de saturación del suelo
• Red de drenaje
• Morfología de los cauces

El marco geológico de la península ibérica

La estructura y evolución geológica de la península ibérica hizo que todo el bloque de la meseta basculara hacia el oeste, mientras que los bordes orientales de la meseta se plegaron para formar el Sistema Ibérico.

Esta elevación del Sistema Ibérico lo convierte en la divisoria de aguas de la península; a partir de este sistema, las aguas se deslizan hacia el Atlántico siguiendo el plano inclinado de la meseta y, por la cuenca del Ebro, hacia el Mediterráneo.

La península ibérica es un territorio semiárido con grandes montañas y rodeado de mar. El relieve marca las divisorias de aguas y, por lo tanto, las cuencas.

Dinámica fluvial: tipos de flujo, velocidad y caudal

El agua puede fluir de dos maneras:

• Como flujo laminar: las partículas de agua fluyen en trayectorias rectas que son paralelas al cauce. Las partículas de agua fluyen corriente abajo sin mezclarse. Solo es posible cuando el agua se mueve muy lentamente a través de un cauce muy suave.
• Como flujo turbulento: el agua se mueve de una manera confusa y errática, que a menudo se caracteriza por la presencia de remolinos turbulentos. Se produce cuando la velocidad de la corriente es elevada o el canal se vuelve abrupto.

Control de la velocidad y el caudal

La capacidad de una corriente para erosionar y transportar material está directamente relacionada con su velocidad.

• Variaciones incluso ligeras de velocidad pueden inducir cambios significativos en la carga de sedimento que el agua puede transportar.
• Varios factores determinan la velocidad de una corriente y, por consiguiente, controlan la cantidad de trabajo erosivo que una corriente puede llevar a cabo.
• Entre estos factores se cuentan:
  • Gradiente o pendiente del cauce.
  • Forma, tamaño e irregularidad del cauce.
  • Caudal.

El gradiente se expresa normalmente como la caída vertical de una corriente a lo largo de una distancia dada. El cauce más eficaz es aquel cuya área transversal tiene el menor perímetro.

El caudal de una corriente es la cantidad de agua que atraviesa un determinado punto en una unidad de tiempo concreta:

• Suele medirse en metros cúbicos por segundo (m³/s).
• El caudal se determina multiplicando el área transversal de una corriente por su velocidad:

Caudal (m³/s) = anchura del cauce (m) × profundidad del cauce (m) × velocidad (m/s)

Perfil longitudinal y nivel de base

Una forma útil de estudiar una corriente de agua es examinar su perfil longitudinal. Dicho perfil es una sección de una corriente desde su área de origen, denominada cabecera, hasta su desembocadura, el punto aguas abajo donde el río se vacía en otro cuerpo acuoso.

El nivel de base se define como la menor elevación a la cual una corriente puede profundizar su cauce. En esencia, es el nivel al cual la corriente desemboca en el océano, un lago u otra corriente.

• Se puede considerar el mar como el nivel de base principal, y a este se le denomina nivel de base absoluto.
• Los niveles de base locales o temporales son los lagos, las capas de rocas resistentes y muchas corrientes fluviales que actúan como niveles de base para sus afluentes. Todos tienen la capacidad de limitar una corriente a un cierto nivel.

Procesos de erosión, transporte y sedimentación fluvial

Las corrientes erosionan sus cauces de tres maneras:

• Recogiendo los granos débilmente consolidados.
• Por abrasión.
• Por disolución.

La mayor cantidad de sedimento transportado procede de los productos de meteorización. Las corrientes transportan su carga de sedimentos de tres maneras:

• En solución (carga disuelta): la mayor proporción de carga disuelta transportada por la mayoría de las corrientes es suministrada por el agua subterránea.
• En suspensión (carga suspendida): la mayoría de las corrientes (pero no todas) transportan la mayor parte de su carga en suspensión. Normalmente solo son granos del tamaño de la arena fina, el limo y la arcilla. El tipo y la cantidad de material transportado en suspensión están controlados por dos factores:
  • Velocidad de sedimentación: velocidad a la cual cae una partícula a través de un fluido inmóvil.
  • Velocidad del agua.
• A lo largo del fondo del cauce (carga de fondo): los granos más gruesos de material se mueven a lo largo del fondo de la corriente y constituyen la denominada carga de fondo. Los granos que la componen se mueven mediante rodamiento, deslizamiento y saltación.

Capacidad y competencia de un curso fluvial

• Capacidad: carga máxima de partículas sólidas que una corriente puede transportar. Cuanto mayor es el caudal, mayor es la capacidad de la corriente para arrastrar sedimento.
• Competencia: tamaño de grano máximo que una corriente puede transportar. Cuanto más fuerte es el flujo, más grandes son los granos que puede transportar en suspensión y como carga de fondo.

Depósitos fluviales: abanicos aluviales y deltas

Abanicos aluviales: los abanicos aluviales se desarrollan donde una corriente fluvial de gradiente alto abandona un valle estrecho en terrenos montañosos y sale súbitamente a una llanura amplia y llana o a un fondo de valle. Los abanicos aluviales se forman como respuesta a la caída abrupta del gradiente. Normalmente, el material grueso se deposita cerca del ápice del abanico, mientras que el material más fino es transportado hacia la base del depósito.

Deltas: al contrario que un abanico aluvial, el delta se forma cuando una corriente entra en un océano o un lago. Estos sedimentos aparecen en tres tipos de capas:

• Capas frontales: compuestas por partículas más gruesas que se depositan casi inmediatamente al entrar en el océano o lago para formar estratos con pendiente descendente en el sentido de la corriente desde el frente del delta.
• Capas de techo: las capas frontales suelen estar cubiertas por las capas de techo horizontales y delgadas que se depositan durante los períodos de inundación.
• Capas de base: los limos y arcillas más finas se sedimentan a cierta distancia desde la desembocadura en capas casi horizontales.

Formas de relieve según los tramos del río

• Formas propias del curso alto: las gargantas aparecen en zonas de rocas duras: el río excava un valle muy angosto (el desfiladero con paredes escarpadas seguido por el río a través de la estructura se denomina garganta). Las cascadas se originan donde el río encuentra un brusco desnivel en el terreno. Las cataratas son lugares donde la corriente sufre una caída vertical. Con el tiempo, la cascada se erosiona, el desnivel se hace menor y se forma un rápido. Las características más destacadas en estos valles son, por tanto, los rápidos y las cataratas.
• Formas del curso medio: las formas características del curso medio son los meandros, donde el cauce del río tiene un aspecto sinuoso. En ocasiones, la propia evolución de los meandros hace que el cauce se desplace; por eso, a veces se encuentran puentes aislados del curso actual del río.
• Formas del curso bajo: hay dos tipos principales de desembocaduras: deltas y estuarios. Los deltas son acumulaciones de sedimentos que hacen que la tierra gane terreno al mar. Los estuarios, al contrario, son desembocaduras en las que el mar penetra en el continente.

Tipos de inundaciones y medidas de ingeniería

Entre los tipos comunes de inundaciones se cuentan:

• Inundaciones regionales.
• Avenidas (crecidas repentinas).
• Inundaciones por obstrucción de hielo.
• Inundaciones por rotura de una presa.

Inundaciones regionales y avenidas

Algunas inundaciones regionales son estacionales. La fusión rápida de la nieve en primavera, las tormentas importantes que traen lluvias intensas a una región extensa, o ambas cosas combinadas, producen la mayoría de estas inundaciones.

En las avenidas influyen diversos factores: la intensidad y la duración de las precipitaciones, las condiciones superficiales y la topografía. Las zonas montañosas son especialmente susceptibles porque las pendientes escarpadas pueden canalizar la escorrentía hacia cañones estrechos con consecuencias desastrosas.

Medidas de mitigación e ingeniería fluvial

Entre los esfuerzos de ingeniería para el control de avenidas e inundaciones se cuentan:

• Diques artificiales.
• Presas de control de avenidas.
• Canalización de cauces.