Geomorfología fluvial

La geomorfología fluvial es la rama especializada de la geomorfología que se encarga del estudio de los accidentes geográficos, formas y relieves ocasionados por la acción de los ríos sobre la superficie terrestre. Este subcampo suele traslaparse con el campo de la hidrografía. Estudia la estructura y forma de los ríos, incluyendo la configuración transversal y longitudinal del cauce, la geometría de las secciones transversales y la forma del fondo,​ analizando los procesos dinámicos que llevan a la transformación a lo largo del tiempo de los principales parámetros característicos de los cursos de agua.
En sentido general, la geomorfología fluvial puede dividirse en dos ramas: una que estudia los patrones en que pueden caracterizarse los distintos sistemas fluviales, lo que podríamos llamar morfología fluvial (de morphos: forma) y otra que estudia los distintos procesos dinámicos que modifican con el tiempo dichos patrones y que se llama dinámica fluvial.
Se llama patrón de drenaje a la configuración que presentan en un plano los drenajes naturales de una cuenca hidrográfica o parte de ella. Esta configuración depende, en parte, de la naturaleza de las rocas (geología) y del historial de las corrientes. Casi todas las corrientes siguen una especie de ramificaciones, hacia el sentido en que reciben sus tributarios; estos tributarios tienen, a su vez, otros más pequeños; pero la forma en que se desarrolla la ramificación varía sensiblemente y es lo que define el patrón de drenaje.
Los patrones de drenaje más comunes son los siguientes, aunque pueden existir variaciones entre ellos:
Las formas del lecho de cauces aluviales se definen como todas las irregularidades más grandes que el tamaño mayor de las partículas que lo conforman y ofrecen una mayor resistencia al flujo que caracteriza estos canales. La forma del cauce depende principalmente del material que compone el lecho, la intensidad de los procesos erosivos y está ligada a la frecuencia de las crecientes. También se debe al balance entre la fuerza del agua y la resistencia del lecho y de los materiales de las bancas.
El número de Froude del flujo define la configuración del lecho. Incrementando el número de Froude el lecho irá cambiando de un lecho plano sin transporte a otras configuraciones. Las formas de lecho se clasifican, para cauces aluviales, según experiencias de laboratorio así:​
Estos ríos están formados por cursos de agua localizados en regiones de lluvias abundantes, con escasas fluctuaciones a lo largo del año. Sin embargo, incluso en las áreas donde llueve muy poco pueden existir ríos con caudal permanente si existe una alimentación freática (es decir, de aguas subterráneas) suficiente; y también en algunos casos de los ríos alóctonos. La mayoría de los ríos pueden experimentar cambios estacionales y diarios en su caudal, debido a las fluctuaciones de las características de la cobertura vegetal, de las precipitaciones y de otras variaciones del tiempo atmosférico como la nubosidad, insolación, evaporación o más bien, evapotranspiración, etc.
Estos ríos y ramblas son de zonas con clima tipo mediterráneo, en donde hay estaciones muy diferenciadas, con inviernos húmedos y veranos secos o viceversa. Suelen darse más en zonas de montaña que en las zonas de llanura.
Son los ríos de zonas con clima desértico o seco, de caudal que a veces, en los cuales se puede estar sin precipitaciones durante años. Esto es debido a la poca frecuencia de las tormentas en zonas de clima de desierto. Pero cuando existen descargas de tormenta, que muchas veces son torrenciales, los ríos surgen rápidamente y a gran velocidad. Reciben el nombre de wadis o uadis, a los cauces casi siempre secos de las zonas desérticas, que pueden llegar a tener crecidas violentas y muy breves.
Son ríos, generalmente de zonas áridas, cuyas aguas proceden de otras regiones más lluviosas. El Nilo en Egipto siempre se ha tomado como ejemplo de este tipo de ríos. También el Okavango, otro río africano que termina en un amplio delta interior en una cuenca endorreica de clima relativamente seco.
Según la geometría en planta que adopta la corriente, se pueden clasificar los ríos en tres tipos básicos: rectilíneo, meándrico, y anastomosado (braided en inglés). Los parámetros utilizados para esta clasificación son la sinuosidad y multiplicidad. Esta última depende del número de barras que divide la corriente en varios brazos.
Estas corrientes se caracterizan por una sinuosidad baja (menor a 1,5) y multiplicidad 1, es decir, un único canal. Son muy inestables, tendiendo a evolucionar a otros tipos de río, salvo cuando corren siguiendo una falla geológica. Tienen caudal de alta energía y gran capacidad erosiva.
Algunos autores distinguen los cauces entre rectilineos (sinuosidad menor a 1.2) y sinuosos (sinuosidad comprendida entre 1.2 y 1. 5).​
Este tipo de río tiene baja y alta (mayor a 1,5) y canal único. Su característica principal es la unidad geométrica llamada meandro, curva completa sobre el canal, compuesta por dos arcos sucesivos. En contraste con los dos tipos anteriores, las corrientes fluviales meandriformes combinan un carácter erosivo (generalmente, en la parte cóncava de la curva o meandro) y sedimentario (en la orilla convexa). Estas diferencias se deben, como es obvio, a la distinta velocidad de las aguas en las dos orillas.
Los cauces con meandros pueden a su vez clasificarse como:
Los primeros cambian su curso en el transcurso del tiempo, mientras que los segundos permanecen fijos ya que generalmente son excavados en materiales resistentes.​
Por otro lado, los meandros, según su movimiento hacia aguas abajo, y si los cortes ocurren en una misma zona, pueden clasificarse en estables o muy inestables. El caso representado en la imagen del río Nalón es muy interesante porque representa una variante inestable de los meandros encajados. Como se ha dicho, la fuerza erosiva del río se desplaza hacia el lado cóncavo del cauce, pero también se desplazan hacia dicho lado los sedimentos de mayor consistencia arrastrados por las aguas durante las crecidas. Ello puede verse en dicha imagen porque el río Nalón se desvió hacia su margen derecho, donde se encuentra ahora. Dicho en otros términos: el meandro del río formaba una curva convexa hacia la izquierda donde las aguas eran frenadas por la mayor longitud del cauce hacia ese lado (al aumentar la distancia disminuye la velocidad) pero esa disminución de velocidad ocasionaba una disminución proporcional de su capacidad de transporte (lo que en la dinámica fluvial se denomina competencia de un río) con lo cual se depositaban los sedimentos en el fondo del cauce, como puede verse justo debajo del puente. Así el río se desplazó hacia su orilla derecha por su mayor velocidad hacia ese lado y ahora se encuentra en la zona boscosa visible en la fotografía, no sin antes haber destruido el puente con su fuerza erosiva.
Estas corrientes, también llamadas trenzadas, presentan canales múltiples, divididos dentro del propio cauce. Tienen gran capacidad de transporte y sedimentación. Tienen menor energía que las corrientes rectilíneas, por lo que, al encontrarse con obstáculos (relieve, heterogeneidad en la sedimentacion en el cauce...) no los pueden eliminar de su trayectoria y tienden a modificarla, adecuándose a ellos. La principal responsable de la división del cauce en los canales anastomosados es la deposición en el fondo de sedimentos de granulometría heterogénea durante la época de aguas bajas.
A medida que se van estabilizando las islas de sedimentos, puede desarrollarse en ellas vegetación, pionera primero y más estable después, aprovechando la dotación de agua que proporciona el propio río.
A veces estos ríos pueden contener corrientes con gran capacidad de división. En las crecidas, el agua cubre todos los cauces, y gran cantidad de sedimentos se depositan rellenando los cauces antiguos. Por ello en la siguiente época de estiaje se forman nuevos cauces entrelazados. Una de las características de los ríos trenzados es que estos están sujetos a un proceso de sedimentación.
Son los cauces que presentan islas en su interior, las cuales pueden generarse de varias formas diferentes, se mencionan algunos: (i) Por acumulación de materiales sedimentados en el lecho del río. Si la distancia temporal entre dos avenidas consecutivas es suficientemente grande para permitir el crecimiento de la vegetación que consolide el banco de material sedimentado, la isla puede transformarse en permanente; (ii) por la erosión de suelos blandos en proximidad del cauce inicial, proceso que se va dando en el período de vaciado de una llanura aluvial inundada, pueden producirse puntos de erosión concentrados que acaban formando un nuevo cauce.
Es el tramo final de un río, cuando desemboca en el océano, estando fuertemente influenciado por las mareas y contiene estratos o mezclas de aguas saladas y dulces. Un estuario esta condicionado por la diaria sucesión de las mareas: cuando la marea sube avanza sobre el caudal de un río y represa una considerable cantidad de agua. Pero al bajar la marea, tanto el agua que entró en el río como el agua dulce del propio río, salen con gran fuerza hacia el mar ocasionando una limpieza y una ampliación del cauce por el aumento de su poder erosivo debido al incremento en altura del caudal y al consiguiente aumento de su velocidad. Un estuario puede llegar a tener una anchura muy grande como sucede, por ejemplo en el estuario del río de la Plata (más de 200 km).
Los cauces de estos ríos, normalmente son muy amplios por no existir pendiente o ésta ser muy pequeña, además se presentan zonas muertas donde el agua corre a velocidades muy bajas. Los tirantes de agua son reducidos y se crean un ambiente favorable para el crecimiento de vegetación.
Pertenecen a este tipo de tramo, aquellos ríos que arrastran una gran cantidad de sedimentos y que desembocan en el mar, con mareas reducidas, o en otro río, o tramo del mismo río con pendiente mucho menor. El material depositado forma inicialmente flechas paralelas al flujo que delimitan las márgenes del cauce en el receptor. Posteriormente, el material que se sigue depositando eleva el nivel del fondo y acumula material en las flechas. La acción del oleaje incrementan el ancho de las flechas. Por otra parte al ocurrir grandes avenidas o tormentas, las flechas se rompen en algún sitio por donde encuentra salida una parte del flujo, y el proceso descripto se repite en ese nuevo cauce. Este proceso produce un abanico de sedimentación cuya forma se asemeja a la letra griega "delta" Δ {\displaystyle \Delta } , de donde viene su nombre.​
Lojtin ha propuesto la siguiente clasificación, por tramos, de un río:​
Donde: D = {\displaystyle D=} diámetro medio de las partículas de fondo, en metros; S o = {\displaystyle S_{o}=} pendiente del tramo, en m/m; y, F r = {\displaystyle F_{r}=} Número de Froude, expresado como F r = U g ∗ d {\displaystyle F_{r}={\frac {U}{\sqrt {g*d}}}} , U = {\displaystyle U=} velocidad media del flujo; d = {\displaystyle d=} tirante medio de agua; g = {\displaystyle g=} aceleración de la gravedad
Otros autores, con relación a la pendiente longitudinal establecen:
Específicamente referido a material del fondo, Rosgen,​ en 1994 propone la siguiente clasificación:
En términos generales se considera que los tramo de los ríos están sujetos a un proceso de erosión o sedimentación o están en equilibrio. Una clasificación importante de los ríos relacionada con estos aspectos, es la propuesta de Schumm, que está basada en la carga de sedimento, pues considera que dicho factor afecta significativamente la estabilidad del cauce, su forma y su sinuosidad. Establece tres tipos principales de cauces: estable, erosionable y depositante, y propone subclases dependiendo del modo de transporte del sedimento, ya sea en la capa de fondo, mixto o en suspensión.​
Clasificación de cauces según Schumm​
Donde:
El grado de incisión de un canal puede ser medido con la relación de encajonamiento que relaciona el ancho en la zona propensa a inundaciones (del inglés flood prone area) y el ancho de la sección a banca llena.​
Para valores de la relación de encajonamiento cercanos a la unidad el canal estará más incisado, indicando que es menos probable el desbordamiento de flujo durante las crecidas, situación contraria para valores de las relaciones de encajonamiento altos.