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Dinámica y Modelado Fluvial: Procesos Hidrológicos en Ríos - Prof. Pardo, Ejercicios de Geología

Los procesos hidrológicos en ríos, desde la intercepción de la lluvia hasta la formación de conos de deyección o abanicos aluviales. Además, se abordan los conceptos de escorrentía en surco, torrentes, canales de desagüe y dinámica del agua marina. Se incluyen conceptos relacionados con la erosión, transporte y sedimentación.

Tipo: Ejercicios

2017/2018

Subido el 27/05/2018

guillermo_lorente
guillermo_lorente 🇪🇸

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TEMA 7: AMBIENTES GEOLGÓGICOS Y MODELADO EN ÁREAS
CONTINENTALES
Definición y caracterización:
El concepto de ambiente geológico es un concepto muy amplio, se podría considerar
una región geográfica determinada por unas condiciones físicas, químicas y biológicas
que la diferencian.
Dependen en gran parte de las características geográficas y morfológicas de la región
donde se ubican. Existen tres grandes grupos: continentales, transicionales y marinos.
En cada uno de estos ambientes se pueden producir tanto erosión, transporte como
sedimentación, pero solo en el que predomina este último proceso se acumulará
material que podrá quedar registrado en la columna sedimentaria.
En ambientes actuales, cuando predominan la erosión y el transporte, se originan
morfologías características (modelado), son importantes ya que constituyen el paisaje.
Estos tres procesos erosión-transporte-sedimentación no se producen aisladamente,
sino que en muchas ocasiones lo hacen o simultáneamente, o de manera sucesiva en
una misma región. Según la dominancia de unos u otros, hablamos de ambientes
sedimentarios o de ambientes erosivos.
Además, en muchas ocasiones, los procesos erosivos o sedimentarios son diferentes en
cada medio, por lo que en general hablamos de cada proceso particular cuando
tratamos cada ambiente geológico concreto.
La acción de los agentes geológicos externos modifica la morfología del relieve
originando modelados característicos. El agua es el principal agente geológico externo y
se puede comportar como:
a) Circula en forma líquida en superficie, primero formando una lámina fina y
después originando vías jerarquizadas: produce el modelado fluvial. Si se queda
estancada formando lagos produce el modelado lacustre.
b) Se infiltra y circula en profundidad, formando acuíferos subterráneos, origina el
modelado cárstico.
c) Se acumula en forma sólida, desplazándose lentamente: modelado glacial.
d) En zonas áridas, el agente geológico predominante es el viento: modelado
eólico.
En todos los casos hace falta diferencia el modelado de erosión del modelado de
depósito o de sedimentación. Además del clima, en la formación de un relieve
determinado influyen otros factores:
- La litología, un mismo corriente fluvial da lugar a valles muy diferentes:
o Calcáreas.
o Arcillas.
- La estructura, disposición de los materiales, origina relieves muy diferentes:
o Mesa.
o Costera.
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TEMA 7: AMBIENTES GEOLGÓGICOS Y MODELADO EN ÁREAS

CONTINENTALES

Definición y caracterización: El concepto de ambiente geológico es un concepto muy amplio, se podría considerar una región geográfica determinada por unas condiciones físicas, químicas y biológicas que la diferencian. Dependen en gran parte de las características geográficas y morfológicas de la región donde se ubican. Existen tres grandes grupos: continentales, transicionales y marinos. En cada uno de estos ambientes se pueden producir tanto erosión, transporte como sedimentación, pero solo en el que predomina este último proceso se acumulará material que podrá quedar registrado en la columna sedimentaria. En ambientes actuales, cuando predominan la erosión y el transporte, se originan morfologías características (modelado), son importantes ya que constituyen el paisaje. Estos tres procesos erosión-transporte-sedimentación no se producen aisladamente, sino que en muchas ocasiones lo hacen o simultáneamente, o de manera sucesiva en una misma región. Según la dominancia de unos u otros, hablamos de ambientes sedimentarios o de ambientes erosivos. Además, en muchas ocasiones, los procesos erosivos o sedimentarios son diferentes en cada medio, por lo que en general hablamos de cada proceso particular cuando tratamos cada ambiente geológico concreto. La acción de los agentes geológicos externos modifica la morfología del relieve originando modelados característicos. El agua es el principal agente geológico externo y se puede comportar como: a) Circula en forma líquida en superficie, primero formando una lámina fina y después originando vías jerarquizadas: produce el modelado fluvial. Si se queda estancada formando lagos produce el modelado lacustre. b) Se infiltra y circula en profundidad, formando acuíferos subterráneos, origina el modelado cárstico. c) Se acumula en forma sólida, desplazándose lentamente: modelado glacial. d) En zonas áridas, el agente geológico predominante es el viento: modelado eólico. En todos los casos hace falta diferencia el modelado de erosión del modelado de depósito o de sedimentación. Además del clima, en la formación de un relieve determinado influyen otros factores:

  • La litología, un mismo corriente fluvial da lugar a valles muy diferentes: o Calcáreas. o Arcillas.
  • La estructura, disposición de los materiales, origina relieves muy diferentes: o Mesa. o Costera.

o Cresta “cuchillos”.

  • El ser humano, a veces modifica los relieves naturales. Dinámica y modelado fluvial: El agua de lluvia cuando cae sobre una vertiente natural que tiene la cobertura vegetal intacta, en parte es recogida por la superficie de las plantas, lo que se denomina intercepción , parte de esta agua se evaporará, otra parte llegará a tierra. El agua que llega a la superficie del suelo puede penetrar por infiltración, pero cuando la cantidad es superior a la capacidad de absorción, empezará a acumularse, dando lugar a la retención superficial , si se sigue acumulando comenzará a circular por la superficie, originando las escorrentías. Al principio la escorrentía circula en superficie en forma de una fina lámina, o de filetes o arroyos sin lecho fijo (escorrentía laminar), para después formar cauces (escorrentías en surco), ya sean temporales (barrancos) o permanentes (ríos). Funcionamiento de las corrientes fluviales: erosión, transporte y sedimentación en el ambiente fluvial. Las aguas procedentes de la escorrentía se unen para originar un curso fluvial. Los procesos de erosión, transporte y sedimentación están relacionados directamente con el pendiente del cauce del río, que transforma la energía potencial en cinética. El agua en el cauce de un río asume su máxima velocidad en las partes superior y central, debido a que tanto el fondo como las paredes están produciendo una erosión constante. Todo esto irá modificando el cauce hasta llegar a un estado de equilibrio. Para comprender la dinámica de las corrientes fluviales se ha de tener en cuenta que el agua puede actuar según su velocidad como régimen:
  • Laminar: cada lámina o línea de flujo conserva su identidad y no se mezcla con las vecinas, adaptándose a los obstáculos, la velocidad ha de ser lenta.
  • Turbulento: velocidad alta, presenta perturbaciones (remolinos o torbellinos) de dirección perpendicular a las líneas de corriente. Erosión de las partículas: Si suponemos un fluido que no transporta partículas, pero que se mueve sobre un sustrato que tiene partículas, estas se pondrán en movimiento (siendo erosionadas) cuando el arrastre que induce el fluido en ellas supere la atracción de la gravedad (peso) y la cohesión de las partículas. Se podría pensar que cuanto más pequeña sea una partícula más fácil será erosionarla del sustrato e iniciar su transporte. El hecho es que las partículas más fácilmente

así se forma el cono de deyección o abanico aluvial. En este tipo de corriente se reconocen tres partes:

  1. Cuenca de recepción: donde se reúne el agua procedente de la riada. Predomina la acción erosiva.
  2. Canal de desagüe: el agua se acumula en un solo canal, con sección en “V”, de pendiente cada vez más suave, normalmente es un valle corto y estrecho.
  3. Cono de deyección: zona de pendiente suave, en la base del relieve, donde desemboca el canal. La velocidad del agua mengua bruscamente y se depositan los sedimentos, clasificados por tamaños. Se forman muchos lechos poco profundos e irregulares. En estos conos o abanicos aluviales observamos con frecuencia una clasificación regular del material detrítico por tamaño de sus granos. Evolución de la vida de un río: El perfil longitudinal de un río lo establecemos mediante un gráfico en el que se relaciona la altura del lecho en un punto con la distancia de este punto a la desembocadura. La altura de esta sobre el nivel del mar se denomina nivel de base del río. Con el tiempo la acción geológica del agua fluvial tiende a asumir un perfil en que la erosión, transporte y sedimentación estén equilibrados ( perfil de equilibrio ), este perfil seguirá modificándose y con el tiempo la pendiente en la zona de cabecera será cada vez menor. Con lo que se volverá a modificar para conseguir un nuevo perfil de equilibrio. El tipo de lecho también varía a lo largo del perfil del río. (Figura derecha).

Etapas en la evolución de la vida de un río: Veamos el desarrollo del perfil de un río a lo largo del tiempo, partiendo de un tramo que está débilmente ajustado al transporte de la carga a) La superficie original presenta fuertes relieves, con la presencia de numerosas irregularidades. En las depresiones se forman sistemas lacustres, mientras que en las áreas de mayor pendiente el agua produce una erosión lineal que inicia la excavación del valle, retroceso de las cascadas y erosión de la barrera de los lagos. b) La erosión de los rápidos reduce la pendiente. La capacidad de carga del río supera la cantidad de materiales que arrastra, por lo que la erosión y el profundizamiento del lecho aumenta, formando cañones y gargantas. Los afluentes aumentan de longitud al disminuir el nivel de base e incrementar la acción remontante. A largo termino la pendiente media disminuye y la capacidad de carga y los materiales arrastrados se equilibran, consiguiendo un primer perfil de equilibrio. c) A partir de este momento, la erosión lineal se hace menos intensa y deja paso a la lateral, de manera que el río ensancha su lecho. Los afluentes aportan cada vez más materiales al río principal, que sobrepasa su capacidad de carga. Se original valles de fondo plano, a las cuales se acumulan sedimentos fluviales. Sobre estos se desarrolla un sistema de canales trenzados (braided). d) Continúa la erosión lateral, que ensancha el valle y la llanura aluvial. Se forma una vía única con un trazado curvilíneo (meandros). Los afluentes forman a su alrededor planos aluviales. El desarrollo del lecho de inundación reduce la acción de desgaste sobre las paredes del valle. La meteorización y la destrucción de vertientes actúan reduciendo progresivamente las pendientes de las vertientes de los valles. Con su forma típica en “V”, van aumentando su anchura, sus pendientes van suavizándose y el lecho rocoso se va cubriendo de suelo, roca meteorizada y material aluvial.

evitando los meandros más sinuosos, que quedan aislados, formando lagos llamados lagos de creciente , lagos de meandro abandonado o “oxbow lakes”. La llanura aluvial está formada por los depósitos del mismo río, y está limitada por los escarpes. A primera vista tiene una superficie plana, pero se pueden distinguir diferentes relieves.

  • Terrazas fluviales: corresponden a escalonamientos de las llanuras aluviales, que son erosionadas por el lecho del río. Esto encaja en la llanura aluvial más antigua, la cual excava dejando taludes de fuerte pendiente para formar una nueva llanura aluvial situada en cotas inferiores. Es frecuente que el valle aluvial tenga en su margen diversas terrazas aluviales, el número es variable. Cada terraza refleja una etapa determinada del desarrollo del río y representa una llanura aluvial más antigua. Las causas de formación son diversas: cambios climáticos, cambios eustáticos (cambios de altura del nivel del mar), y procesos tectónicos. Cuando por alguno de estos procesos se produce un descenso del nivel de base del río, o bien un levantamiento del terreno, se produce un incremento de la pendiente existente entre la cabecera y la desembocadura, esto incrementa la velocidad, aumentando la intensidad de los procesos erosivos. Si pasa lo contrario, un ascenso del nivel de base, las aguas inundan la parte inferior del curso formando estuarios, además, al disminuir la pendiente se reduce la fuerza erosiva y se dan procesos de acumulación de nuevos materiales. Desembocaduras fluviales: Cuando un río llega a desembocar al mar o en un lago, se produce un fuerte descenso de la velocidad de la corriente, lo que hace que pierda rápidamente su capacidad de transporte, según las características del punto de desembocadura, se pueden formar dos modelos: delta y estuario. Las características de el área de desembocadura de los ríos dependen de diferentes factores:
  1. Factores tectónicos: elevación, estabilidad o descenso de la zona litoral.
  2. Dinámica del curso fluvial , especialmente volumen y tamaño de material aportado a la desembocadura y caudal y sus fluctuaciones.
  3. Dinámica del agua marina: existencia de corrientes paralelas a la costa y intensidad de las mareas. Influye la salinidad del agua. Delta: Su nombre proviene del delta del Nilo, por su semejanza con la letra griega. En realidad, es un cono de deyección que avanza progresivamente mar adentro. El depósito de materiales es tan importante que cierra el lecho fluvial y se abren nuevos brazos, así se forman zonas de lagunas, que van desecándose y cambiando de posición según los diferentes lechos modifiquen sus trayectos, formando una morfología compleja.

En un delta se pueden distinguir diversas partes:

  • Delta o llanura deltaica: o Subaérea. o Subacuática. Ambas partes tienen influencia fundamentalmente fluvial.
  • Frente deltaico o talud sumergido: influencias fluviales y marinas.
  • Prodelta: enlaza con los sedimentos marinos de la plataforma, influencia fundamentalmente marina. Condiciones para su formación:
  • Poca profundidad del mar en la desembocadura.
  • Carga detrítica aportada por el río muy abundante.
  • Ausencia de mareas intensas y corrientes litorales fuertes.
  • Estabilidad tectónica. Lugares preferentes: mares más o menos cerrados, con aguas tranquilas y mareas restringidas. El efecto combinado de las olas, las mareas y el flujo del río determinan la forma de los deltas, y así queda reflejado en el sistema de Galloway (1975) de clasificación de deltas.
  • Deltas dominados por ríos: están alimentados por flujo de agua dulce y sedimentos continentales. Los canales se hunden en el mar y se digitan, le dan una morfología típica conocida como delta en “pata de ave”.
  • Deltas dominados por las mareas: estos modelan los sedimentos en islas paralelas al flujo del río y perpendiculares a la línea de costa. Si la influencia de las mareas es más fuerte, en lugar de delta se formará un estuario.
  • Deltas dominados por las olas: suelen ser más pequeños que los anteriores, y presentan una línea de costa suave, con un único canal de salida, y una típica morfología arqueada. Estuarios: La mayor parte de los estuarios corresponde a desembocaduras de ríos también. Se refiere a cualquier cuerpo de agua costero y semicerrado, que tiene conexión libre con el mar abierto, y en el que el agua del mar se encuentra diluida con agua dulce proveniente del drenaje de tierra, algunos autores incluyen cuerpos de agua costeros semicerrados por una barrera y con conexión intermitente con el mar, como las lagunas costeras o los lagoons de islas barrera.

Características básicas de los lagos: Los lagos son estructuras efímeras, que desaparecen en espacios de tiempo geológicamente cortos, ya que desde su origen comienza su destrucción. Esta puede ser producida por:

  • Afluentes que llenan el fondo con sedimentos: colmatan el lago por acreción de abanicos y deltas a sus desembocaduras, por lo que disminuye el volumen de la cuenca y el lago se desborda. Más frecuentes.
  • Destrucción de la barrera: por desbordamiento, o por otras causas, un emisario de alto poder erosivo excava la barrera, formada generalmente por materiales poco consolidados o frágiles, destruyendo y instalándose al final un sistema fluvial sobre los sedimentos del lago.
  • Evaporación: frecuente en lagos situados en regiones áridas o semiáridas, donde un cambio climático global determina un descenso en la alimentación y un incremento en la evaporación. Queda un depósito de sal, dependiendo de las características del lago.
  • Relleno de vegetación: se produce en lagos poco profundos, donde la alta productividad orgánica produce relleno, formación de un humedal y desecación final. Dado sus orígenes diversos, los lagos poseen tamaño, profundidad y forma muy variables. Clasificación genética de los lagos: Cualquier proceso geológico que suponga la formación de un área deprimida o bien la interrupción de un corriente fluvial previo, podrá originar un lago. Su origen y forma, por tanto, serán muy variados según el agente geológico causante (cráteres de un volcán, meandros abandonados…) Las formas son muy variadas. Características geológicas: 1) Régimen hídrico: tipo de alimentación y drenaje. a. Alimentación: i. Superficial: agua procedente de la escorrentía laminar, de los afluentes o por precipitación directa. ii. Subterránea: la depresión corta el nivel freático. iii. Mixta: aportaciones superficiales y subterráneas. b. Drenaje: i. Cuencas endorreicas: no tienen emisarios, el agua se pierde exclusivamente por evaporación por infiltración. Características de zonas áridas y semiáridas. Dos subtipos:
  1. Mantienen el nivel de agua. Aportaciones equilibran pérdidas.
  2. Presentan gran variación estacional. La alternancia de épocas de lluvia y de sequía originan grandes variaciones en la superficie de la lamina de agua.

Los lagos endorreicos suelen ser poco profundos y presentan elevada salinidad de agua, frecuentemente se reducen a zonas pantanosas. ii. Cuencas exorreicas: Tienen afluentes y efluentes, tanto superficiales como subterráneos, se encuentran en climas más húmedos. **2) Morfología.

  1. Composición del agua.** La composición química varía en función del tipo de aportaciones y del volumen de agua evaporada. Así tenemos desde lagos con un agua muy pura, prácticamente sin sales, hasta lagos salinos, en cuencas endorreicas con evaporación muy intensa (350% en el Mar Muerto). Dinámica de los lagos: funcionamiento interno de las masas de agua lacustres. A menudo, si el lago tiene poca profundidad, se da una diferenciación en capas de agua (estratificación), debida a diferencias en la densidad, que pueden ser causadas por variaciones en la temperatura o en la salinidad.
  • Diferenciación por la temperatura o estratificación térmica. En el verano, la radiación solar calienta las aguas superficiales de los lagos, mientras que el fondo permanece a temperatura prácticamente constante. Como consecuencia de esto se diferencian tres capas, desde la superficie hasta el fondo. o Capa de mezcla: capa superficial, cálida y en movimiento por el influjo del viento que provoca olas y corrientes. La circulación origina una mezcla continua de las aguas de esta capa. o Termoclina: zona en la que, al aumentar la profundidad, se produce un descenso muy rápido de la temperatura y el oxígeno disuelto. Se inicia por debajo del nivel de base de las olas y fuera del abasto de las corrientes, donde no se produce movimiento del agua ni mezclas. Representa el límite inferior del desplazamiento del plancton. o Capa profunda: zona profunda, donde el agua presenta una temperatura alrededor de 4ºC que es cuando se consigue su máxima densidad. El agua permanece inmóvil, de manera que el oxígeno consumido en la oxidación de la materia orgánica no se renueva, originándose un fondo pobre en este elemento, o incluso anóxico. A nuestras latitudes los vientos más fuertes se producen en la primavera y el otoño, de forma que la mezcla y la oxigenación del agua es máxima.
  • Diferenciación por la salinidad o estratificación por salinidad. Se clasifican en: a) Lagos holomícticos. b) Lagos meromíticos.

considerar dos tipos básicos de sustratos (rocas o sedimentos) con dos subgrupos cada una: a) Rocas compactas: Son rocas sin porosidades: o Sin fisuras o con fisuras estrechas, son prácticamente insolubles, y las fisuras son únicamente superficiales (granito). o Con fisuras amplias y cavernas, principalmente calcáreas y evaporíticas, son rocas solubles, las fisuras existentes se ensanchan por disolución, que acaba originando grandes redes de fisuras o cavernas, por donde circula el agua. b) Rocas y sedimentos porosos: Aquellas que tienen grandes cantidades de huecos en su textura, poros. o Permeables: poros grandes que permiten la circulación del agua entre ellos, acumulándose en capas freáticas (arena o grava). o Impermeables: poros pequeños que no permiten circulación de agua entre ellos (arcillas). Desde el punto de vista del aprovechamiento de las aguas subterráneas, las dos más importantes son las permeables por fisuración y las permeables por porosidad. Infiltración en rocas permeables por porosidad: La porosidad varía con el diámetro de grano y la homogeneidad de el mismo. En el caso de que los poros sean de luz pequeña, como en la arena, se produce la infiltración, cuando es más grande, como en la grava, se produce percolación. El agua infiltrada retenida en un terreno permeable poroso se comporta de diversas formas: a) Pelicular , cubre las superficies de los granos, llenando las cavidades microscópicas. b) Capilar , retenida por la tensión superficial sobre y entre los granos. c) Gravífica , agua que circula en profundidad, libremente por gravedad. La a y b corresponden con el agua de retención específica , la cual no circula y solo en parte puede ser extraída por evaporación o transpiración. En este contexto se usa el término permeabilidad , definido como el porcentaje de agua gravífica que pasa a través de la unidad de sección en la unidad de tiempo. Circulación de las aguas subterráneas: En los terrenos porosos se puede considerar que toda el agua que penetra se debe a la infiltración de las precipitaciones. Desde el punto en que el agua se infiltra hasta la región donde la roca está saturada en agua se pueden distinguir diversas capas.

Zona vadosa

  1. Zona de agua de infiltración o zona de evaporación : solo tiene agua gravífica en las épocas de lluvia. El resto de tiempo tiene agua pelicular y capilar, que es extraída tanto por evaporación como por la vegetación (ETP). La acción de la vegetación llega hasta donde lleguen las raíces.
  2. Zona intermedia o de ventilación- difusión : también hay agua pelicular y capilar, pero fuera del alcance de la evaporación y de las raíces de la vegetación. En tiempos de lluvia, cuando se satura la parte superficial, parte del agua puede circular por el efecto de la gravedad hacia regiones más profundas, atravesando esta zona intermedia para llegar a la zona de saturación, en momentos de recarga también hay agua de difusión por gravedad (gravífica), pero el resto del tiempo los poros solo tienen agua de retención específica y aire.
  3. Zona de agua de saturación o capa freática: todos los poros están totalmente ocupados por agua, por encima se encuentran materiales impermeables, que impiden la circulación de agua hacia regiones inferiores, el nivel superior de esta capa se conoce como nivel freático y es fluctuante. Las fluctuaciones del nivel freático se corresponden con la pluviometría, en momentos de sequía desciende, y en épocas de lluvia ocupa posiciones más elevadas. Por otra parte, la extracción de agua en pozos también la hace descender. Normalmente se origina un cono de depresión al bombear agua desde un pozo subterráneo, lo que hace que el nivel de agua en el pozo sea sensiblemente inferior al del nivel freático. Por otra parte, si se deja de bombear, al cabo de un tiempo esta depresión desaparece. En la capa freática el movimiento por gravedad del agua tiene lugar a través de diminutos poros, lo que impide una fluencia rápida, de esta forma, el agua que llega al nivel freático en zonas topográficamente elevadas no puede fluir fácilmente a niveles inferiores, por lo que tiene a acumularse, elevando el nivel freático. Normalmente dentro de terrenos porosos se reconocen tres grandes tipos de depósitos de aguas subterráneas. Se establecen de acuerdo con la permeabilidad de los materiales donde se almacena el agua, e indican la facilidad con la que se puede extraer el agua contenida:
  • Acuífero: rocas porosas permeables, son las capas permeables que almacenan y dejar ir el agua con facilidad, lo que las hace interesantes como reservorios de agua y para su explotación.
  • Acuicludo: rocas porosas impermeables, son las capas de materiales impermeables que, aunque pueden estar saturadas de agua, no la dejan circular.