Miércoles, 15 Marzo 2017 13:48

¿Cómo afecta la cantidad de sedimentos al cauce de los ríos?

La pregunta aparentemente simple de qué regula las formas de los cauces de los ríos ha sido un viejo desafío para los geólogos y los ingenieros civiles.

Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de California (UC) Santa Cruz, en Estados Unidos, muestra que la cantidad de sedimento que un río transporta es un factor clave para determinar la geometría del cauce del río y el tamaño de los granos de sedimentos en el lecho del río

Los hallazgos, publicados este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', debilitan una suposición común sobre los ríos con lechos de gravilla. La idea, apoyada por décadas de observaciones, es que los ríos de gravilla llegan a un equilibrio, llamado canal umbral, donde los granos de tamaño mediano en el lecho del río sólo empiezan a moverse cuando el canal está lleno (la fase de "blankfull flow", una especie de inundación). 

"Si todos los canales son canales umbrales, eso es conveniente porque nos ayuda a hacer predicciones para las decisiones de gestión y para modelar la evolución del paisaje", dice en un comunicado la primera autora Allison Pfeiffer, una candidata doctoral en Ciencias Terrestres y Planetarias en UC Santa Cruz.

La cantidad de sedimento que un río transporta es un factor clave para determinar la geometría del cauce del río y el tamaño de los granos de sedimentos en el lecho del río

Pero Pfeiffer encontró que la suposición no es válida para los ríos en regiones con altas tasas de erosión que llevan a grandes cantidades de sedimentos que se mueven a través de los canales del río. Estas condiciones son comunes en los paisajes escarpados y tectónicamente activos que se encuentran a lo largo de la costa oeste de América del Norte. Cuando Pfeiffer analizó datos sobre geometrías de canales y tasas de erosión de ríos de gravilla en toda América del Norte, encontró que la mayoría de los ríos que violan la suposición del umbral están en la costa oeste.

"Los ríos en paisajes escarpados como las montañas de Santa Cruz transportan mucho sedimento en comparación con los ríos en, por ejemplo, Michigan o el norte del estado de Nueva York --detalla Pfeiffer--. Estos ríos con altos suministros de sedimentos han ajustado su geometría para transportar sedimentos en caudales más moderados, por lo que no es necesario un evento de inundación para mover mucho sedimento". 

Un modelo que desafía al actual

Como resultado, el sedimento en el lecho del río es mucho más fino de lo que se predeciría por el modelo de canal umbral. El coautor Noah Finnegan, profesor asociado de Ciencias de la Tierra y Planetarias en UC Santa Cruz, explica que los canales umbral sólo pueden desarrollarse en entornos donde un bajo suministro de sedimentos permite que los granos más pequeños sean barridos y no reemplazados.

El sedimento en el lecho del río es mucho más fino de lo que se predeciría por el modelo de canal umbral

Detrás hay una capa tipo "armadura" en el lecho del río que consiste en granos más grandes que sólo podrían moverse a los caudales más altos. "Los ríos de la costa oeste tienden a tener una capa de armadura menos desarrollada -señala Finnegan--. Si cambia el suministro de sedimentos, lo que se ajustará más rápido será el tamaño del grano en la capa de armadura". 

Cuando él y sus estudiantes toman medidas en ríos locales, los resultados no se ajustan al paradigma del canal umbral. Pfeiffer lo encontró en el curso de un proyecto para predecir la distribución del hábitat de desove del salmón en las montañas de Santa Cruz. Los salmones necesitan grava en un cierto rango de tamaño para construir sus nidos y, empleando la suposición de umbral, las predicciones de Pfeiffer sobre el tamaño de la grava se desactivaron por un factor de tres

"Eso puede suponer una gran diferencia para un salmón coho. Ahora, sabemos que el suministro de sedimentos es un factor clave que hay que tener en cuenta si estamos tratando de predecir el hábitat del salmón", afirma Pfeiffer. Los hallazgos también pueden tener implicaciones prácticas para el diseño de proyectos de restauración de ríos. Los ríos son sistemas "auto-formadores" y sus canales se forman y se reforman con cada inundación, además de que los esfuerzos por imponer diseños humanos en ellos no siempre son exitosos.

"Los ríos son enigmas difíciles que continúan trayéndonos nuevos desafíos --señala Pfeiffer--. La importancia de la provisión de sedimentos ha pasado desapercibida, pero aún no tenemos el modelo teórico de los canales de los ríos que nos gustaría tener. Este estudio muestra que el suministro de sedimentos es una variable que debe incluirse en el modelo".