Geomorfología

grieta es una abertura larga y estrecha producto de la separación de dos materiales. EnGeología se pueden distinguir dos tipos comunes de grietas: las grietas de contracción y lasgrietas en cuña.

Las grietas de contracción son fisuras relativamente anchas respecto a su longitud, que se abren al contraerse el suelo o una roca. Su formación constituye un fenómeno característico de lossuelos arcillosos que, al desecarse, forman una red poligonal de esas grietas de retracción. Ciertas capas del subsuelo conservan la huella de grietas que una vez abiertas se llenaron dearena, lo cual impidió que la humedad ulterior volviera a obturarlas.

Por su parte, las grietas de cuña son verticales, producidas mayormente en las regiones frías del globo formadas tras la congelación rápida del suelo. Miden uno o varios decímetros de anchura (excepcionalmente metros), uno o varios metros de largo y hasta 10 m de profundidad. Estas cavidades acaban por rellenarse con los derrubios provocados por la acción del hielo y eldeshielo.

En los glaciares, las grietas suelen llamarse con el término francés crevasses, y es común que se formen cuando el hielo se halla sometido a esfuerzos de tracción que superan su plasticidad.

 hundimiento de tierra es un movimiento de la superficie terrestre en el que predomina el sentido vertical descendente y que tiene lugar en áreas de distintas características y pendientes. Se diferencia del término subsidencia por sus escalas temporal y espacial mucho más reducidas. Este movimiento puede ser inducido por distintas causas y se puede desarrollar con velocidades muy rápidas o muy lentas según sea el mecanismo que da lugar a tal inestabilidad.

Causas

Las causas principales de los hundimientos de tierras es la disolución de la piedra caliza, que es el carbonato de calcio, por la acción del agua subterránea. Aunque el CaCO₃ tiene una constante del producto de solubilidad relativamente pequeña, es muy soluble en presencia de un ácido. Este problema ha causado muchos problemas en muchos lugares y países como en Praga, México, Florida, Venezuela, España, entre otros.

• El agua de lluvia es ácida por naturaleza con un intervalo de pH de 5 a 6 y se puede volver más ácida en contacto con materia vegetal en descomposición.

• Si el movimiento vertical es lento o muy lento (metros o centímetros/año) y afecta a una superficie amplia (km²) con frecuencia se habla de subsidencia. Si el movimiento es muy rápido (m/s) se suele hablar de colapso.

• Las causas de la subsidencia pueden ser, entre otras:

• • La respuesta de los materiales geológicos ante los esfuerzos tectónicos distensivos, por ejemplo ante la formación de fosas tectónicas o que con el tiempo pueden dar lugar a fisuras.
  • La respuesta de los materiales geológicos ante los esfuerzos tectónicos localmente distensivos en un marco de tectónica epidérmica con juegos de fallas superficiales con trazados flexionados, por ejemplo en cuencas de tipo pull-apart.
  • Reajustes litosféricos por isostasia, por ejemplo al final de una colisión continental tras el cese del levantamiento cortical o fin de la formación de unorógeno.
  • Las variaciones en el nivel freático o en el estado de humedad del suelo, por ejemplo como consecuencia de la explotación de acuíferos.
  • La actividad minera subterránea, por ejemplo tras el abandono de galerías subterráneas.

Por su parte, las causas de los colapsos implican el fallo de la estructrua geológica que sostiene una porción del terreno bajo el cual existe una cavidad, lo que puede venir motivado por la disolución de las rocas (por efecto de karstificación, véase Cárstico) hasta el límite de la resistencia de los materiales o el vaciado de acuíferos o en general el debilitamiento por meteorización física o química de una estructura que alberga una cavidad. El aprovechamiento de los recursos naturales (actividad minera, explotación de acuíferos) también puede inducir a colapsos.

modelado terrestre es un conjunto de formas del relieve que son características de un proceso de erosiónparticular. Cada sistema de erosión morfológica modela al relieve de una manera característica, lo cual permite distinguir un modelado fluvial, por ejemplo, de uno glacial. Las penillanuras, glacis, pedimentos, etc., son modelados de aplanamiento, así llamados porque la acción de los agentes erosivos da lugar en esos casos a la formación de superficies llanas en lo alto de relieves truncados. Por el contrario, en aquellas partes donde la erosión entalla depresiones fluviales separadas por lomas, se tendrá un modelado de disección.

El modelado se compone de tres procesos sucesivos: la erosión, el transporte y la sedimentación. Este proceso, en gran parte, causante del modelado de la superficie terrestre, teniendo en cuenta una serie de circunstancias (factores exógenos y geológicos, así como el tiempo de duración morfogenética).

método de Blench, para determinar los parámetros básicos de un cauce estable, se basa en la teoría de régimen.

Blench tomo en cuenta observaciones de varios autores, en 1939, 1941 y en libros posteriores presentó sus fórmulas básicas y de diseño. ^1 2 Su método toma en cuenta dos parámetros introducidos por él:

factor de fondo, ${\displaystyle F_{b}}$

factor de orilla, ${\displaystyle F_{\delta }}$

Estos parámetros son función de la concentración del material transportado en suspensión, del diámetro de las partículas del fondo y de la resistencia de las márgenes a ser erosionadas. Las fórmulas para valorarlos o sus valores recomendados se resumen a continuación.

Factor de fondo

El factor de fondo toma en cuenta la resistencia del fondo y se obtiene mediante la expresión aproximada:

${\displaystyle F_{b}=F_{bo}\left(1+0.012.C\right)}$..................................................................{1}

Fórmula aplicable a fondos arenosos con transporte de sedimentos en que se han formado dunas, donde:

${\displaystyle C=}$ Concentración del materil arrastrado en la capa de fondo expresado en partes por millón (ppm)

${\displaystyle F_{bo}=60.1.\left(D_{m}\right)^{1/2}}$........................................................................{2}

${\displaystyle D_{m}=}$ diámetro medio del material de fondo, en m. Se obtiene de la expresión:

${\displaystyle D_{m}={\frac {\sum {D_{i}.p_{i}}}{100}}}$.en mm ............................................................{3}

en la que:

${\displaystyle p_{i}=}$ porcentaje en peso de cada fracción de la muestra, con diámetro ${\displaystyle D_{i}}$.

${\displaystyle D_{i}=}$ diámetro medio de cada fracción en la que se divide la curva granulométrica, en m. Se obtiene de la expresión:

${\displaystyle D_{i}=\left(D_{imin}.D_{imax}\right)^{1/2}}$.......................................................{4}

En la expresión anterior, ${\displaystyle D_{imin}}$ y ${\displaystyle D_{imax}}$ son los tamaños mínimo y máximo respectivamente de la fracción i.

Cuando existe poca información, B,=lench recomienda utilizar, para ${\displaystyle F_{b}}$, los siguientes valores:

• Para material de fondo fino, con ${\displaystyle D_{m}}$ ≤ 0.5 mm: ${\displaystyle F_{b}=0.8}$
• Para material de fondo grueso, con ${\displaystyle D_{m}}$ > 0.5 mm: ${\displaystyle F_{b}=1.2}$

El factor ${\displaystyle F_{bo}}$ propuesto por Blench, es el mismo factor de sedimentación ${\displaystyle f}$ utilizado por Lacey.

Factor de orilla

El factor de orilla mide la resistencia de las orillas a la erosión, es calculado con la siguiente expresión:

${\displaystyle F_{\delta }={\frac {{F_{bo}}^{2}}{8}}}$...........................................................................................{5}

donde

${\displaystyle F_{bo}}$ se obtiene utilizando la fórmula {1} pero sustituyendo en ella el diámetro del material de la orilla, cuando es arena.

Para el factor de orilla, Blench recomienda los siguientes valores:

• 0.1 para material poco cohesivo, como arena
• 0.2 para material medianamente cohesivo
• 0.3 para material muy cohesivo, como arcilla.

No existiendo una definición precisa de lo que significa "poco", "medianamente" y "muy cohesivo", la aplicación de este m;etodo se dificulta, como lo hace notar el mismo Blench, indicando que para aplicar su método hace falta una cierta experiencia en el conocimiento de los ríos y canales estables.

Ecuaciones básicas

Las tres ecuaciones básicas propuestas por Blench para cauces estables son:

${\displaystyle F_{b}=3.28{\frac {U^{2}}{d}}}$.........................................................................................{6}

${\displaystyle F_{\delta }=10.76{\frac {U^{3}}{b_{m}}}}$......................................................................................{7}

${\displaystyle {\frac {U^{2}}{g.d.S}}=3.63\left(1+{\frac {C}{2330}}\right)\left({\frac {U.b_{m}}{v}}\right)^{1/4}}$.......................................{8}

La ecuación {8} fue obtenida por Blench y Erb. Las fórmulas presentadas son válidas en el sistema métrico, y las variables tienen los siguientes significados:

${\displaystyle C=}$ concentración del material arrastrado en la capa de fondo. Se obtiene dividiendo el peso seco del material arrastrado en la capa de fondo entre el peso totl del líquido, de la capa de fondo, ambos por segundo, y se expresa en ppm/

${\displaystyle v=}$ viscosidad de la mezcla agua - sedimento en m²/s

${\displaystyle d=}$ tirante de la corriente, medido del fondo a la superficie, en m

${\displaystyle b_{m}=}$ ancho de la sección. Cumple con la relación:

${\displaystyle A=d.b_{m}}$ ...........................................................................{9}

${\displaystyle A=}$ áarea mojada, o área hidráulica, de la sección, en m²

${\displaystyle U=}$ velocidad media de la corriente, en m/s

${\displaystyle g=}$ aceleracióm de la gravedad, en m/s²

${\displaystyle S=}$ pendiente hidráulica, adimencional

Aunque Blenche es uno de los defensores de los cuatro grados de libertad de una corriente, solo tresento tres ecuaciones para resolver el problema de la estabilidad de los cauces.

Aplicación del método de Blench

El método de Blench se basa en el conocimiento de los valores numéricos atribuibles a ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{delta}}$, lo cual no es simple y requiere, como el mismo Blench admitió, que se requiere experiencia y mucha ponderación para lograe valores aceptables. A parti de esos valores y del conocimiento del caudal que se desea pasar por un canal o cauce se obtendrán ${\displaystyle b_{m}}$ , ${\displaystyle d}$ y ${\displaystyle S}$ .

Ecuaciones de diseño

Las siguientes ecuaciones se deducen directamente de las ecuasiones básicas, se presentan de la siguiente forma:

${\displaystyle b_{m}=1.81\left({\frac {F_{b}.Q}{F_{\delta }}}\right)^{1/2}}$........................................................................{10}

${\displaystyle d=\left({\frac {F_{\delta }.Q}{F_{b}^{2}}}\right)^{1/3}}$....................................................................................{11}

${\displaystyle S={\frac {F_{b}^{5/6}.F_{\delta }^{1/12}}{3.28.K.Q^{1/6}.\left(1+{\frac {C}{2330}}\right)}}}$ ........................................................{12}

Donde ${\displaystyle K}$ agrupa las principales constantes: es decir:

${\displaystyle K=3.63{\frac {g}{v^{1/4}}}}$.............................................................................{13}

Al relacionar ${\displaystyle b_{m}}$ con ${\displaystyle d}$ en las ecuaciones {10} y {11}, se obtiene una expresi;on del tipo de la de Gluschkov, ella es:

${\displaystyle {b_{m}}^{2/3}={\frac {1.49F_{b}}{{F_{\delta }}^{2/3}}}.d}$..................................................................{14}

La cual se obtuvo eliminando ${\displaystyle Q}$ en las ecuaciones {10} y {11}

Aplicación del método de Blench

Diseño de un tramo de canal o cauce

El método de Blench se basa en el conocimiento de los valores numéricos atribuibles a ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{\delta }}$, lo cual no es simple y requiere, como el mismo Blench admitió, que se requiere experiencia y mucha ponderación para lograe valores aceptables. A parti de esos valores y del conocimiento del caudal que se desea pasar por un canal o cauce se obtendrán ${\displaystyle b_{m}}$ , ${\displaystyle d}$ y ${\displaystyle S}$ .

Rectificación de un tramo

Si se conoce la geometría de un tramo de un cauce y se quiere rectificar eliminando algunos meandros, ya sea para acortar los recorridos de la navegación, o aumentar lacappacidad hidráulica del tramo en que se hace la rectificación o en el tramo adyacente situado aguas arriba.

Para el análisis de lo que ha de ocurrir con el corte de meandros se determina ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{\delta }}$ en función de las características de los materiales del cauce, utilizando las ecuaciones {1} a {5}, y poeteriormente en función de la nueva velocidad media, ancho y nuevo tirante asociado al caudal formativo, utilizando las ecuaciones {6} y {7}. Estos se denominan ${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ y ${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$

Si se cumple que

${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ << ${\displaystyle F_{b}}$...................................................................................{15}

${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$ << ${\displaystyle F_{\delta }}$...................................................................................{16}

el río tiene una condición muy estable, y aunque aumente la velocidad al rectificarlo, no es necesario proteger las curvas, y si ocurren corrimientos laterales estos serán muy lentos. El inconveniente que presenta esta condición es que el cauce piloto que se construya en la rectificación no se amplia fácilmente.

En cambio si las nuevas condiciones se verifica que :

${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ ≃ ${\displaystyle F_{b}}$.....................................................................................{17}

${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$ ≃ ${\displaystyle F_{\delta }}$.....................................................................................{18}

generalmente se trata de cauces arenosos bastante estables.

Al hacer una rectificación y aumentar la velocidad de un río, se incrementa su capacidad para erosionar las márgenes y se podrá observar lo siguiente:

1. El cauce piloto excavado para formar larectificación se ampliará rápidamente hasta alcanzar un ancho aproximadamente igual al del río original.
2. El tramo rectiificado y en la zona de aguas arriba adyacente de esa rectificación se producen corrimientos laterales muy acelerados, que forman nuevas curvas a lo largo del tramo rectificado y hacen más pronunciadas las curvas en el tramo aguas arriba; es decir el río tiende a recuperar la pendiente original aumentando la longitud del recorrido del agua.

Para imperir que el río recupere las condiciones iniciales debe procederse a defender las márgenes con espigones y obras longitudinales

Factor de fondo

El factor de fondo toma en cuenta la resistencia del fondo y se obtiene mediante la expresión aproximada:

${\displaystyle F_{b}=F_{bo}\left(1+0.012.C\right)}$..................................................................{1}

Fórmula aplicable a fondos arenosos con transporte de sedimentos en que se han formado dunas, donde:

${\displaystyle C=}$ Concentración del materil arrastrado en la capa de fondo expresado en partes por millón (ppm)

${\displaystyle F_{bo}=60.1.\left(D_{m}\right)^{1/2}}$........................................................................{2}

${\displaystyle D_{m}=}$ diámetro medio del material de fondo, en m. Se obtiene de la expresión:

${\displaystyle D_{m}={\frac {\sum {D_{i}.p_{i}}}{100}}}$.en mm ............................................................{3}

en la que:

${\displaystyle p_{i}=}$ porcentaje en peso de cada fracción de la muestra, con diámetro ${\displaystyle D_{i}}$.

${\displaystyle D_{i}=}$ diámetro medio de cada fracción en la que se divide la curva granulométrica, en m. Se obtiene de la expresión:

${\displaystyle D_{i}=\left(D_{imin}.D_{imax}\right)^{1/2}}$.......................................................{4}

En la expresión anterior, ${\displaystyle D_{imin}}$ y ${\displaystyle D_{imax}}$ son los tamaños mínimo y máximo respectivamente de la fracción i.

Cuando existe poca información, B,=lench recomienda utilizar, para ${\displaystyle F_{b}}$, los siguientes valores:

• Para material de fondo fino, con ${\displaystyle D_{m}}$ ≤ 0.5 mm: ${\displaystyle F_{b}=0.8}$
• Para material de fondo grueso, con ${\displaystyle D_{m}}$ > 0.5 mm: ${\displaystyle F_{b}=1.2}$

El factor ${\displaystyle F_{bo}}$ propuesto por Blench, es el mismo factor de sedimentación ${\displaystyle f}$ utilizado por Lacey.

Factor de orilla

El factor de orilla mide la resistencia de las orillas a la erosión, es calculado con la siguiente expresión:

${\displaystyle F_{\delta }={\frac {{F_{bo}}^{2}}{8}}}$...........................................................................................{5}

donde

${\displaystyle F_{bo}}$ se obtiene utilizando la fórmula {1} pero sustituyendo en ella el diámetro del material de la orilla, cuando es arena.

Para el factor de orilla, Blench recomienda los siguientes valores:

• 0.1 para material poco cohesivo, como arena
• 0.2 para material medianamente cohesivo
• 0.3 para material muy cohesivo, como arcilla.

No existiendo una definición precisa de lo que significa "poco", "medianamente" y "muy cohesivo", la aplicación de este m;etodo se dificulta, como lo hace notar el mismo Blench, indicando que para aplicar su método hace falta una cierta experiencia en el conocimiento de los ríos y canales estables.

Ecuaciones básicas

Las tres ecuaciones básicas propuestas por Blench para cauces estables son:

${\displaystyle F_{b}=3.28{\frac {U^{2}}{d}}}$.........................................................................................{6}

${\displaystyle F_{\delta }=10.76{\frac {U^{3}}{b_{m}}}}$......................................................................................{7}

${\displaystyle {\frac {U^{2}}{g.d.S}}=3.63\left(1+{\frac {C}{2330}}\right)\left({\frac {U.b_{m}}{v}}\right)^{1/4}}$.......................................{8}

La ecuación {8} fue obtenida por Blench y Erb. Las fórmulas presentadas son válidas en el sistema métrico, y las variables tienen los siguientes significados:

${\displaystyle C=}$ concentración del material arrastrado en la capa de fondo. Se obtiene dividiendo el peso seco del material arrastrado en la capa de fondo entre el peso totl del líquido, de la capa de fondo, ambos por segundo, y se expresa en ppm/

${\displaystyle v=}$ viscosidad de la mezcla agua - sedimento en m²/s

${\displaystyle d=}$ tirante de la corriente, medido del fondo a la superficie, en m

${\displaystyle b_{m}=}$ ancho de la sección. Cumple con la relación:

${\displaystyle A=d.b_{m}}$ ...........................................................................{9}

${\displaystyle A=}$ áarea mojada, o área hidráulica, de la sección, en m²

${\displaystyle U=}$ velocidad media de la corriente, en m/s

${\displaystyle g=}$ aceleracióm de la gravedad, en m/s²

${\displaystyle S=}$ pendiente hidráulica, adimencional

Aunque Blenche es uno de los defensores de los cuatro grados de libertad de una corriente, solo tresento tres ecuaciones para resolver el problema de la estabilidad de los cauces.

Aplicación del método de Blench

El método de Blench se basa en el conocimiento de los valores numéricos atribuibles a ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{delta}}$, lo cual no es simple y requiere, como el mismo Blench admitió, que se requiere experiencia y mucha ponderación para lograe valores aceptables. A parti de esos valores y del conocimiento del caudal que se desea pasar por un canal o cauce se obtendrán ${\displaystyle b_{m}}$ , ${\displaystyle d}$ y ${\displaystyle S}$ .

Ecuaciones de diseño

Las siguientes ecuaciones se deducen directamente de las ecuasiones básicas, se presentan de la siguiente forma:

${\displaystyle b_{m}=1.81\left({\frac {F_{b}.Q}{F_{\delta }}}\right)^{1/2}}$........................................................................{10}

${\displaystyle d=\left({\frac {F_{\delta }.Q}{F_{b}^{2}}}\right)^{1/3}}$....................................................................................{11}

${\displaystyle S={\frac {F_{b}^{5/6}.F_{\delta }^{1/12}}{3.28.K.Q^{1/6}.\left(1+{\frac {C}{2330}}\right)}}}$ ........................................................{12}

Donde ${\displaystyle K}$ agrupa las principales constantes: es decir:

${\displaystyle K=3.63{\frac {g}{v^{1/4}}}}$.............................................................................{13}

Al relacionar ${\displaystyle b_{m}}$ con ${\displaystyle d}$ en las ecuaciones {10} y {11}, se obtiene una expresi;on del tipo de la de Gluschkov, ella es:

${\displaystyle {b_{m}}^{2/3}={\frac {1.49F_{b}}{{F_{\delta }}^{2/3}}}.d}$..................................................................{14}

La cual se obtuvo eliminando ${\displaystyle Q}$ en las ecuaciones {10} y {11}

Aplicación del método de Blench

Diseño de un tramo de canal o cauce

El método de Blench se basa en el conocimiento de los valores numéricos atribuibles a ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{\delta }}$, lo cual no es simple y requiere, como el mismo Blench admitió, que se requiere experiencia y mucha ponderación para lograe valores aceptables. A parti de esos valores y del conocimiento del caudal que se desea pasar por un canal o cauce se obtendrán ${\displaystyle b_{m}}$ , ${\displaystyle d}$ y ${\displaystyle S}$ .

Rectificación de un tramo

Si se conoce la geometría de un tramo de un cauce y se quiere rectificar eliminando algunos meandros, ya sea para acortar los recorridos de la navegación, o aumentar lacappacidad hidráulica del tramo en que se hace la rectificación o en el tramo adyacente situado aguas arriba.

Para el análisis de lo que ha de ocurrir con el corte de meandros se determina ${\displaystyle F_{b}}$ y ${\displaystyle F_{\delta }}$ en función de las características de los materiales del cauce, utilizando las ecuaciones {1} a {5}, y poeteriormente en función de la nueva velocidad media, ancho y nuevo tirante asociado al caudal formativo, utilizando las ecuaciones {6} y {7}. Estos se denominan ${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ y ${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$

Si se cumple que

${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ << ${\displaystyle F_{b}}$...................................................................................{15}

${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$ << ${\displaystyle F_{\delta }}$...................................................................................{16}

el río tiene una condición muy estable, y aunque aumente la velocidad al rectificarlo, no es necesario proteger las curvas, y si ocurren corrimientos laterales estos serán muy lentos. El inconveniente que presenta esta condición es que el cauce piloto que se construya en la rectificación no se amplia fácilmente.

En cambio si las nuevas condiciones se verifica que :

${\displaystyle \left(F_{b}\right)_{r}}$ ≃ ${\displaystyle F_{b}}$.....................................................................................{17}

${\displaystyle \left(F_{\delta }\right)_{r}}$ ≃ ${\displaystyle F_{\delta }}$.....................................................................................{18}

generalmente se trata de cauces arenosos bastante estables.

Al hacer una rectificación y aumentar la velocidad de un río, se incrementa su capacidad para erosionar las márgenes y se podrá observar lo siguiente:

1. El cauce piloto excavado para formar larectificación se ampliará rápidamente hasta alcanzar un ancho aproximadamente igual al del río original.
2. El tramo rectiificado y en la zona de aguas arriba adyacente de esa rectificación se producen corrimientos laterales muy acelerados, que forman nuevas curvas a lo largo del tramo rectificado y hacen más pronunciadas las curvas en el tramo aguas arriba; es decir el río tiende a recuperar la pendiente original aumentando la longitud del recorrido del agua.

Para imperir que el río recupere las condiciones iniciales debe procederse a defender las márgenes con espigones y obras longitudinales.