depositos fluviales

Tema 9. Procesos hdricos superficiales

Geologa

Tema 9. Procesos hdricos superficiales.

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Jos Ramn Daz de Tern Mira

El agua en la Tierra

El agua es fundamental para los seres vivos y el hombre.

Adems el agua de escorrenta es el agente dominante en la alteracin del paisaje, erosionando el terreno y transportando los sedimentos en mayor cantidad que cualquier otro proceso terrestre.


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Distribucin del agua de la Tierra

La cantidad de agua que hay en la Tierra es enorme (pero es una cantidad finita que existe desde los mismos orgenes del Planeta, que no se crea, aunque se renueve) y puede encontrarse en diferentes estados de la materia (slido, lquido o gaseoso), cambiando de un estado a otro a las presiones y temperaturas existentes en la superficie terrestre.

El agua se est moviendo continuamente entre la hidrosfera, la atmsfera, la tierra slida y la biosfera.

Glaciares 2,15%

Agua subterrnea 0.62%

Ocanos 97.2%

2,8%Componente no ocenico (% de la hidrosfera total)

Hidrosfera

Lagos de agua dulce 0.009%Lagos salinos y mares interiores 0.008%Humedad del suelo 0.005%Cauces de corriente 0.0001%Atmsfera 0.001%


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El ciclo hidrolgicoLa circulacin del agua en la Tierra describe el ciclo hidrolgico, manteniendo el intercambio continuo de agua entre los ocanos, la atmsfera y los continentes.

El ciclo hidrolgico est impulsado por la energa solar y es el mayor sistema natural de depuracin de las aguas.


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Los procesos implicados en el ciclo hidrolgico

El ciclo hidrolgico esquematiza la circulacin del agua en la Tierra (gigantesco sistema de depuracin movido por el Sol).

Procesos implicados en el ciclo hidrolgico.Precipitacin (P)Evaporacin TranspiracinInfiltracin (I)Escorrenta (S)

Balance hdrico: P = I + ET + S

La Transpiracin es la liberacin del agua en forma de vapor de agua a la atmsfera a travs de las plantas

Normalmente se emplea el trmino Evapotranspiracin (ET) para denominar conjuntamente al agua evaporada y al agua transpirada por las plantas.

Evapotranspiracin (ET)


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El balance hdrico

El balance hdrico se expresa por la ecuacin:

P(precipitacin) = ET(evapotranspiracin)+ I(infiltracin)+ S(escorrenta)

Los valores del balance hdrico en Espaa:

- Espaa (valores promedio):P(100%) = ET(68%)+I(10%)+S(22%)

- Vertiente Mediterrnea (cuenca del Segura):P(100%)= ET(84%)+I(12%)+S(4%)

- Vertiente Atlntica (Cantabria):P(100%) = ET(34%)+I(13%)+S(53%)

- Cuenca Interior (cuenca del Henares):P(100%) = ET(81%)+I(10%)+S(9%)


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Aguas superficiales y procesos fluviales

El agua de lluvia fluye por el terreno en lminas delgadas y amplias en loque se denomina escorrenta en lminas.

La cantidad de agua que escurre en vez de infiltrarse en el terreno dependede la capacidad de infiltracin del suelo y esta capacidad est controladapor:

La intensidad y duracin de la precipitacin. La humedad previa del suelo. La textura del suelo. La pendiente del terreno. El tipo de cubierta vegetal.

- Cuando el suelo se satura en agua, comienza a fluir como una lminade unos mm de espesor.

- La escorrenta en lmina da lugar a diminutos cauces, acanaladuras,que transportan el agua a una corriente.


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Concepto de corriente hdrica y de flujo de corriente

- Corriente hdrica: Se denomina as a un flujo encauzado de cualquier tamao, desde un ro a un arroyuelo.

- Flujo de corriente: El agua fluye como flujo laminar o como flujo turbulento. Si el flujo es laminar el agua fluye segn trayectorias rectas paralelas al cauce; cuando el flujo es turbulento, el agua se mueve de manera errtica, formando a menudo remolinos.

La velocidad de la corriente determina que el flujo sea laminar o turbulento. Es laminar cuando el agua se mueve lentamente a lo largo de un cauce suave, no abrupto. Si la velocidad aumenta y el canal se vuelve abrupto, el flujo laminar cambia a turbulento.

El movimiento pluridireccional del flujo turbulento es el causante de la erosin del cauce y mantiene en suspensin el sedimento en el agua, siendo as transportado corriente abajo.


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Factores que controlan la velocidad y capacidad erosiva de la corriente

La capacidad de la corriente para erosionar y transportar materiales estdirectamente relacionada con su velocidad.

Los factores que determinan la velocidad de la corriente y por tanto el trabajoerosivo que puede hacer el agua son:

El gradiente (cada vertical de una corriente a lo largo de una distanciadada).

La forma, el tamao y la irregularidad del cauce (el cauce ms eficaz es elque tiene un rea transversal de menor permetro).

El caudal. Es la cantidad de agua que atraviesa un determinado punto enuna unidad de tiempo. Se mide en m3/seg, y se obtiene por medio de:

Caudal (m3/seg)=anchura del cauce (m)Xprofundidad delcauce(m)Xvelocidad(m/seg).

Los caudales de un ro distan mucho de ser constantes.


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Perfil longitudinal de un ro

El perfil longitudinal de un ro es un corte transversal de una corriente desde su origen (cabecera) hasta su desembocadura. En general el perfil es una suave curva cncava. Donde el gradiente es alto, el caudal es pequeo, donde el caudal es grande, el gradiente es pequeo.

Fig. 10.5 // pp. 220 Tarbuck y Lutgens (2000)


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Nivel de base y cambios del nivel de baseEl nivel por debajo del cual la corriente fluvial o el ro no erosiona su cauce

es el nivel de base.

Normalmente, el nivel de base es el nivel al cual un ro desemboca en el ocano, en un lago en otro ro, etc.

Tipos de nivel de base: a) nivel de base general b) nivel de base local.

Fig. 10.6 // pp. 221 Tarbuck y Lutgens (2000)


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Tipos de nivel de base

Nivel de base y corrientes en equilibrio.

Dos tipos de niveles de base.

Nivel de base absoluto (nivel del mar).

Nivel de base local o temporal.

Cualquier cambio provocar el reajuste en las actividades de las corrientes de agua.

El aumento del nivel de base causa la deposicin de material.

La reduccin del nivel de base causa la erosin.


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Cascada de Estragea(Desfiladero de la Hermida, Cantabria)


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Variaciones del nivel de base general y sus consecuencias


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La erosin de las corrientes fluviales

La erosin fluvial del cauce puede adoptar tres formas posibles:

Por arrancamiento de clastos en el lecho.

Por abrasin.

Por disolucin (es la menos significativa).


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Transporte de una corriente

Transporte del sedimento por las corrientes. El material transportado se denomina carga. Tipos de carga.

Carga disuelta. Carga suspendida. Carga de fondo.

Capacidad la carga mxima que puede transportar unacorriente.

Competencia. Indica el tamao de grano mximo que una corriente

puede transportar. Determinada por la velocidad de la corriente.


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Los sedimentos fluvialesA medida que la velocidad de la corriente disminuye por debajo de la velocidad

crtica de sedimentacin de una partcula (que es funcin del tamao de grano del sedimento) empieza a depositarse el sedimento de ese tamao de partcula.

El transporte fluvial proporciona un mecanismo por medio del cual se separan de la corriente los clastos slidos de distintos tamaos.

Por seleccin se entiende el proceso por medio del cual se depositan juntos, a la vez, los clastos o particulas de tamao similar (dentro de un determinado rango de tamaos).

En general el sedimento depositado por un ro se conoce como aluvin.

Fig. 9.7//pp. 213 Pedraza (1996)


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Depsitos de sedimentos fluviales

Depsitos de sedimentos por las corrientes fluviales.

Causados por el descenso de la velocidad.

Se reduce la competencia.

Comienzan a depositarse los sedimentos.

Material depositado por una corriente de agua.

En general bien seleccionado.

El material depositado se denomina aluvin.


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Tipos de depsitos

Depsitos de sedimentos por las corrientes fluviales

Depsitos de canal.

Barras

Meandros

Deltas

Depsitos de llanura de inundacin.

Diques naturales Formas paralelas al canal de lacorriente como consecuencia de inundacionessucesivas a lo largo de los aos.


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Tipos de depsitosDepsitos de canal: Compuestos por gravas y arenas, se denominan barras(point bars). Se producen en la parte interior de los meandros.

Fig. 9.18-9.19-9.20//pp. 231 Pedraza (1996)


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Erosin y deposicin en un cauce fluvial con formacin de barras


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Tipos de depsitos (continuacin)Depsitos de llanuras de inundacin: La llanura de inundacin es la parte del valle que se anega durante el desbordamiento del agua de su cauce.

Los depsitos que la cubren son muy diversos: arenas y gravas de point bars; arenas, limos y arcillas.

Fig. 9.12//pp. 221 Pedraza (1996)


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Barra de meandro (Ro Pas, Cantabria)


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Barras aluviales (Ro Pas, Cantabria)


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Otros tipos de depsitos fluviales


Abanicos aluviales.

Se desarrollan donde una corriente fluvial de gradiente alto abandona un valle estrecho.

Se inclinan hacia fuera siguiendo un amplio arco.


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Abanico aluvial


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Abanicos aluviales

Fig.9.27-9.28//pp. 239 Pedraza (1996)


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Otros tipos de depsitos fluviales


Deltas.

Se forman cuando una corriente entra en un ocano oun lago.

Tres tipos de capas.

Capas frontales.

Capas de techo.

Capas de base.


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DeltasFig. 10.11 // pp. 228 Tarbuck y Lutgens (2000)


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Microdelta


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Valles fluviales

Valles fluviales.

El accidente geogrfico ms comn de las superficie de la Tierra.

Dos tipos de valles fluviales.

Valles estrechos.

En forma de V.

Erosin hasta el nivel de base.

Los ms caractersticos son los rpidos y las cataratas.


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Valle fluvial con cauce meandriforme


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Elementos de un valle fluvial


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Tipos de valles fluviales

Valles fluviales.

Dos tipos de valles fluviales.

Valles anchos.

La corriente se aproxima al nivel de base.

La erosin vertical se hace cada vez menos dominante.

La energa de la corriente se dirige ms de un lado a otro formando una llanura de inundacin.


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Meandros y terrazas

Meandros encajados y terrazas fluviales.

Meandros encajados.

Meandros en valles estrechos y empinados.

Causados por el descenso del nivel de base o por el levantamiento de la regin.

Terrazas.

Restos de una llanura de inundacin.

El ro se ha ajustado a un descenso relativo del nivel de base mediante la erosin vertical.


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Las Terrazas Fluviales (Diferentes clasificaciones)

El origen de las terrazas fluviales es mltiple, incluso en un mismo ro las terrazas pueden haberse originado como consecuencia de la actuacin de causas mltiples.

Hay tres grupos bsicos de terrazas: eustticas, climticas y fluvioglaciares.

Fig. 9.31//pp. 243 Pedraza (1996)


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Las terrazas eustticas

Se originan a causa de las variaciones del nivel de base, y las consecuencias que tienen para la erosin y sedimentacin en un valle fluvial.

Fig. 9.30//pp. 242 Pedraza (1996)


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Meandro y depsitos de barras


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Depsitos de terrazas


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Red de drenaje

Redes de drenaje.

El rea de tierra que aporta agua a la corriente es la cuenca de drenaje.

La lnea imaginaria que separa una cuenca de otra se denomina divisoria.


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Cuenca hidrogrfica (cuenca de drenaje) y redes de drenaje

Una corriente es un pequeo componente de un sistema mayor.

Cada sistema consiste en una cuenca de drenaje, que es el rea o superficie que aporta agua a la corriente.

La cuenca de una corriente se separa de otra por una lnea imaginaria denominada divisoria de aguas.


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Modelos de drenaje

Modelos de drenaje.

Modelos de redes interconectadas de corrientes en un rea.

Modelos de drenaje ms comunes.

Dendrtico.

Radial.

Rectangular.

Enrejada.


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Corrientes de aguas superficiales

Erosin remontante y captura.

Una corriente puede alargar su curso.

Construyendo un delta.

Mediante la erosin remontante.

La erosin remontante puede resultar en la captura.

La desviacin del drenaje de una corriente a otra.


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Inundaciones

Inundaciones y control de la inundacin.

Las inundaciones son los ms comunes y ms destructivos de todos los riesgos geolgicos.

Causas de las inundaciones.

Debidas al comportamiento natural de las corrientes de agua y a los factores humanos.


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Tipos de inundaciones


Tipos de inundaciones.

Inundaciones regionales.

Avenidas.

Inundaciones por obstruccin de hielo.

Inundaciones por ruptura de una presa.


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Control de inundaciones


Control de inundaciones.

Esfuerzos de ingeniera.

Diques artificiales.

Presas de control de inundaciones.

Canalizacin.

Un enfoque no estructural.


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Ejemplo de mapa de riesgo de inundaciones


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Problemtica ingenierilEl estudio hidrolgico de las inundaciones.

- Causas de las inundaciones: fsicas y antrpicas

- Control de las caractersticas de las inundaciones

- Tiempos caractersticos de una inundacin: el hidrograma y el hietograma.

- Tipos de cuencas y tipos de hidrogramas caractersticos.

- La determinacin del tiempo crtico de concentracin de una inundacin y del periodo de retorno de la misma.

- Establecimiento de las relaciones entre el caudal mximo y el periodo de retorno de una inundacin.

El control de las inundaciones.

- Efectos de las urbanizaciones en la llanura aluvial

- El diseo anti-inundacin

- Medidas estructurales y no estructurales.

- Delimitacin legal del valle en funcin del periodo de retorno y de la frecuencia de la inundacin.

- Legislacin sobre zonas inundables.

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