Geomorfología

Se entiende por caudal formador de un río o arroyo, un caudal hipotético que es capaz de dar forma al río o arroyo que se considera, y hacer que este permanezca estable. No se tiene una definición aceptada por todos los especialistas en morfología fluvial.

Al hablar de la estabilidad de un cauce siempre se menciona un ajuste entre algunas variables geométricas o del material de fondo con un caudal liquido que permanece constante. Al tratar de la estabilidad del cauce, una de las principales variables independientes es el caudal, y la diferencia más importante entre los canales de riego no revestidos y los ríos consiste en la variación o permanencia de esa variable.

En los canales de riego no revestidos, se puede llegar a tener un caudal que permanece casi constante durante un ciclo anual y que aunque pueden variar, lo harán en un margen bastante estrecho. No ocurre lo mismo con las corrientes naturales donde el caudal presenta grandes variaciones durante el año, y de un año a otro.

Sin embargo, al observar un río se aprecia que tiene un ancho y una pendiente que permanecen casi constantes, y que al variar el caudal, el parámetro que más se afecta es el tirante. Se puede pensar entonces que si se tiene una pendiente y ancho estables se tendrá un caudal asociado a ellos y por supuesto, a ese caudal estará asociado también uno de los tirantes. Así se puede hablar de un caudal formativo del río.

El concepto de caudal formativo fue introducido por Inglis, quien lo definió como el caudal que de escurrir en forma constante produce las mismas dimensiones promedio de la sección transversal y la pendiente que el hidrograma anual.

Tipos de caudales (avenidas)

Los ingenieros tenemos la "manía" de asociar valores numéricos a procesos físicos. No iba a ser de otra manera con los ríos, sobretodo en los aspectos -tanto físicos como biológicos- que tienden a definir su morfología fluvial.

Aunque existen muchos más -y que trataremos más adelante-, en este post queremos mostraros 6 tipos de caudales permiten evaluar su impacto en la biodiversidad, en las construcciones y en la población que vive en el área de influencia de un río (evaluación frente inundaciones). 

Caudal base (Qe)

Se define como el caudal mínimo necesario para el mantenimiento de las características esenciales y la estructura de la comunidad natural (flora y fauna ribereña), basándose en criterios estrictamente hidrológicos, personalizados y propios de cada ambiente fluvial considerado.

El caudal base, también llamado caudal de estiaje o caudal de aguas bajas, es el caudal que debe permitir el mantenimiento de la vida y es el que se utiliza para definir, para cada río, el caudal mínimo o caudal ecológico o medioambiental.

Caudal de mantenimiento (Qm)

Se define como el caudal que pretende garantizar la conservación de un nivel admisible de organización y estructura biológica de las comunidades naturales acuáticas, tanto a nivel espacial como temporal.

Caudal generador (Qb)

La modulación temporal del caudal de mantenimiento no es suficiente para mantener la identidad del cauce ordinario del río ni para la necesaria regeneración periódica del sustrato, la zona hiporreica y la ribera. Para la consecución de tales objetivos es necesario aplicar lo que en términos anglosajones se denomina “bank-full discharge”, que podría traducirse como el caudal de plena ocupación de la sección ordinaria. Este es elcaudal que define la morfología del río.

Resulta muy difícil definir las orillas del cauce principal de un río y, por lo tanto, el caudal generador o de bank-full es una medida de caudal que queda algo difusa y no resulta trivial definirlo. Para un mismo río y tramo pueden darse infinitos caudales generadores, pero en todos ellos queda definida una zona donde la relación calado-caudal deja de crecer. Si observamos la gráfica siguiente, podemos ver que a partir de un cierto caudal, cuando se llena el cauce, el calado (en la zona más profunda) presenta un cambio de tendencia muy claro.

Variación del calado en función del caudal circulante.

Me gustaría citar unas líneas de uno de los libros de referencia en cuanto a la ingeniería de ríos:

"El caudal que llena el cauce principal desarrolla la mayor o más importante acción modeladora sobre el cauce [...]. Por eso este caudal de cauce lleno se conoce también como caudal formativo, dominante o efectivo."

J.P. Martín Vide (2003), Ingeniería de Ríos.

La legislación española define que el caudal de la máxima crecida ordinaria es el que determina el Dominio Público Hidráulico.

Caudales probabilísticos

Después de ilustrar los caudales que definen y modelan la morfo-biodiversidad fluvial, son de interés aquellos caudales que, por su temporalidad y cantidad, desbordan el río. Cuando el caudal supera el caudal generador (Q>Qb), el río ocupa lo que se conoce como llanura de inundación. Estas zonas dependen del tipo de río y del nivel de urbanización que le haya llevado a cabo en sus riberas.

Debido a la variabilidad de esto caudales, se definen una serie de caudales asociados a una probabilidad de ocurrencia. Se dice que un caudal de periodo de retorno X años es aquel caudal que tiene una probabilidad de suceso de 1/X. Por ejemplo, un caudal de Q10 es un caudal que tiene una probabilidad de 0.1 de ocurrir (1 entre 10). Ello no quiere decir que un caudal Q10 se produzca 1 vez cada 10 años.

Esto caudales sirven para definir escenarios probabilísticos donde se definen las manchas de agua, es decir, la zona que se inunda asociada a ese caudal. En la legislación vigente (Real Decreto 903/2010, de 9 de julio, de evaluación y gestión de riesgos de inundación) se definen los caudales de periodo de retorno de 100 y 500 años para la realización de estudios de inundabiliad, así como una figura nueva que queda a decisión del técnic@ que realice el estudio, la que tiene por escenario una alta probabilidad de ocurrencia. Tal y como indica J.P. Martín Vide, el caudal formador en una región mediterránea como la nuestra, se define como el caudal de periodo de retorno de entre 1.5 y 7 años. Por lo que la figura de alta probabilidad, a mi entender, podría ser la de Q10.

Q10

Este es el caudal con un periodo de retorno de 10 años, asociado a una alta probabilidad de inundación.

Q100

Este es el caudal con un periodo de retorno de 100 años, cuya probabilidad de ocurrencia se considera media.

Q500

Este es el caudal con un periodo de retorno de 500 años o de baja probabilidad y que tiene por escenarios los eventos extremos (inundaciones extraordinarias).

En función de la legislación de cada país o de las necesidades técnicas se pueden definir otros periodos de retorno para la realización de estudios de inundabilidad más específicos.

De este modo se puede prever cuál será el comportamiento hidráulico del río y definir las zonas donde poder o no realizar construcciones y, en caso de que ya existan, cómo afectará una avenida a la zona inundada. Más adelante realizaremos un análisis de la legislación española en materia de inundaciones.

ciclo geográfico al conjunto de los cambios sufridos por el relieve de una región desde que se eleva sobre el nivel del mar hasta que su relieve queda reducido al nivel del mar por la acción de los agentes del modelado terrestre.

El ciclo geográfico nunca se produce con precisión, pues ninguna región se mantiene estable por un período lo suficientemente largo para que su relieve quede totalmente destruido. Muchas veces el ascenso o el descenso de la litosfera, producido por fuerzas geológicas como el diastrofismo o el vulcanismo, interrumpen el ciclo geográfico.

El ciclo geográfico se puede ver acelerado, desacelerado e incluso aparentemente interrumpido por los cambios climáticos que pueda sufrir una región, hecho que lapaleogeografía ya ha comprobado su existencia en épocas pasadas. Es el caso de las glaciaciones del Pleistoceno, por ejemplo, que modificaron la intensidad de la erosión al cambiar la acción del agua por la del hielo, con lo que el perfil transversal de los valles pasó de tener la forma de la letra V a la de la U.

Las características del ciclo de erosión de las distintas regiones varían de acuerdo con el tipo de clima que posea actualmente. En las regiones de clima húmedo el ciclo geográfico avanza con mayor intensidad que en las regiones de clima seco.

El ciclo geográfico se presenta con mayor precisión en las regiones húmedas, donde predomina la acción erosiva de los ríos.

Ciclo geográfico

El ciclo geográfico nunca se produce con precisión, pues ninguna región se mantiene estable por un periodo de tiempo lo suficientemente largo para que su relieve quede totalmente destruido. Muchas veces el ascenso o el descenso de la litosfera, producido por fuerzas Geológicas como el diastrofismo o el vulcanismo, interrumpen el ciclo geográfico.

El ciclo de erosión en Geomorfología

En Geomorfología, el ciclo de erosión corresponde, según la propuesta realizada por William Morris Davis en 1899, a una evolución ordenada de un relieve, según un encadenamiento irreversible de tres fases o periodos. El primero, llamado “de juventud”, se caracteriza por las corrientes de agua encajonadas: las vertientes o cuestas, accidentadas, tienen una fuerte inclinación (alrededor de 30º) y el desnivel entre el lecho del curso del agua y el valle es importante; el interfluvio, o región entre dos valles, puede en ocasiones formar una estrecha arista divisoria. El segundo, llamado “de madurez”, se caracteriza por un equilibrio del relieve: las inclinaciones de las pendientes son regulares y los valles, de forma ligeramente convexa, se ensanchan; durante esta fase, el suelo se enriquece con depósitos sedimentarios aluviales. El último es el “de vejez”, llamado penillanura por Davis, a lo largo del cual el relieve se nivela en su totalidad: las pendientes son débiles y los valles aluviales, en formación durante el periodo precedente, han alcanzado su extensión máxima. Esta tesis del ciclo de erosión, a veces llamado ciclo davisiano, ha sido muy discutida por su esquematismo. Con posterioridad, la noción de crisis y de secuencia morfogénica derivada de la discontinuidad del relieve ocupó su lugar. Fluctuación climática (esencialmente durante el cuaternario), eustatismo (relativo a los cambios en el nivel del mar a escala mundial debido a fluctuaciones climáticas), tectogénesis (relacionado con las fuerzas y movimientos de tipo endógeno que construyen o modifican la arquitectura de la corteza terrestre) y orogénesis, así como destrucción de la cubierta vegetal natural, son fenómenos que no habían sido tomados en cuenta en la teoría de Davis. La noción davisiana de penillanura ha sido igualmente revisada: hoy día se hace una distinción entre penillanura, relieve labrado en un medio templado y húmedo, y pediplano, presente sobre todo en las zonas subtropicales.

Características del ciclo

Las características del ciclo de las distintas regiones varían de acuerdo con el tipo de clima que posea actualmente. En las regiones de Clima húmedo el ciclo geográfico avanza con mayor intensidad que en las regiones de clima seco. El ciclo geográfico se presenta con mayor precisión en las regiones húmedas, donde predomina la acción erosiva de los ríos.

El ciclo geográfico se puede ver acelerado, desacelerado e incluso aparentemente interrumpido por los cambios climáticos que pueda sufrir una región, hecho que la Paleogeografía ya ha comprobado ha ocurrido en épocas pasadas. 

Fuerza geológica

Las fuerzas geológicas son fuerzas internas terrestres. Las más importantes son: el tectonismo, el Vulcanismo y la sismicidad. 

Volcán

Un volcán constituye el único intermedio que pone en comunicación directa la superficie terrestre con los niveles profundos de la corteza terrestre. 

Tectonismo

El tectonismo es la serie de movimientos que afectan la corteza terrestre y la parte superior del Manto, deformando o destruyendo las rocas. A los lugares donde se separan las Placas creando nueva corteza se les llama centros de expansión. Esta nueva corteza se va hacia los lados de la Cresta y permite la salida de más material del manto, que emana con altísima temperatura y transmite su calor al material que le rodea, provocando que este suba también, creando elevaciones y Fallas y dando lugar a la formación de un valle rift.

Erosión

La erosión forma parte de lo que se conoce como ciclo geográfico, que abarca los cambios que sufre un relieve por la acción de distintos agentes. Se trata del proceso de desgaste de la roca madre por procesos geológicos exógenos. Estos procesos causantes de la erosión pueden ser el viento, las corrientes de agua, los cambios de temperatura o hasta la acción de seres vivos. Esto quiere decir que los animales pueden causar la erosión al comer pasto, por ejemplo. Existen dos grandes tipos de erosión según sus efectos. La erosión progresiva o erosión geológica se desarrolla de manera natural con el correr de los años por la acción de algunos de los factores ya mencionados viento, lluvia, nieve y calor. La erosión acelerada, en cambio, se desarrolla con mayor velocidad y sus efectos son notorios en poco tiempo. Este tipo de erosión suele ser causada por el accionar humano.
En cuanto al agente causante, puede hablarse de erosión hídrica por el desplazamiento de agua, incluye la erosión marina y la erosión fluvial, erosión glaciar habitual en las montañas, erosión eólica, erosión kárstica, erosión biótica o erosión volcánica. 

Paleogeografía

La paleogeografía es el estudio de la Geografía antigua de la superficie de la tierra. Por ejemplo, el paleogeógrafo puede investigar las cosas tales como la forma de los supercontinentes tales como Pangea, Gondwana o Laurasia y los océanos y mares tales como Panthalasa o Tetis. 

Importancia

Esta dimensión histórica es una componente muy importante en el análisis de formas relictas y es sujeto de estudio de la paleogeografía. Basándose en la premisa del Uniformismo que implica que los procesos contemporáneos pueden usarse para inferir los procesos en el pasado, y con el soporte evidencia de la Estratigrafía y precisas técnicas de fechado, este enfoque de la geografía es de primordial importancia para situar en contexto muchos procesos y formas actuales.

Predecir cambios en la dinámica y compleja superficie de la tierra no es una tarea simple. En la mayoría de los casos, no existe un adecuado registro de información que permita inferir conclusiones aceptables. A esto se le suma el hecho de que gran parte de las formas presentes en la superficie han evolucionado en tiempos geológicos, muchas veces producto de condiciones geográficas bastante diferentes a las actuales.