Tectónica
de Placas
Materia y calor interno de la TierraEnergía
Solar
Sistemas
del Clima,
Atmósfera
y Agua
Proc. Endo. Proc. Exo.LOS CICLOS
GEOLÓGICOS
Superficie TerrestreSismicidad Actividad Volcánica Movimientos de tierra: Epeirogénesis y Orogénesis Procesos Internos o Fuerzas Endógenas (Constructores) Deslizamientos de tierra Acción del viento
Elementos del Ciclo Hidrológico: Glaciares Ríos y Lagos Aguas subterráneas Procesos Externos o Fuerzas Exógenas (Niveladores) Conjunto de todas las formas de la superficie terrestre
CORRIENTES DE AGUAS
SUPERFICIALES
Geología Física UAM-I Alberto Pérez Rojas
Contenido
• La Tierra como sistema: el ciclo geohidrológico.
• Las aguas de escorrentía.
• Flujo de corriente.
• Cambios corriente arriba a corriente abajo.
• Nivel de base y corrientes en equilibrio.
• Transporte del sedimento por las corrientes.
• Depósitos de sedimentos por las corrientes
fluviales.
• Valles fluviales.
• Meandros encajonados y terrazas fluviales.
• Redes de drenaje.
• Inundaciones y control de la inundación.
Los ríos son muy importantes para los
seres humanos…
• Desplazamiento de
mercancías.
• Fuentes de agua
para irrigación.
• Fuente de energía.
• Terrenos de
cultivo.
• Reciclado
constante del agua
del planeta
.
Agente
dominante de la
alteración del
Dado que tanta gente vive cerca de los ríos, las inundaciones
se cuentan entre los riesgos geológicos más destructivos.
A pesar de las inversiones de diques y presas, los ríos no siempre
pueden controlarse.
Venecia está al borde de la inundación
Las abundantes lluvias ponen en jaque a la ciudad.
El nivel del agua podría marcar su nivel más alto en 29
años.
La cifra histórica de la marea alta fue registrada el 4 de
noviembre de 1966, cuando las aguas llegaron a los 1.94
metros.
Todos los ríos desembocan en el mar;
sin embargo, el mar no está lleno;
hacia el lugar de donde vienen los ríos,
hacia allá regresan de nuevo.
(Eclesiastés 1,7)
Distribución del agua de la Tierra
El agua puede cambiar rápidamente de un estado de materia a otro a las temperaturas y las presiones existentes en la superficie de la Tierra.
Por consiguiente, el agua se está moviendo constantemente entre la hidrosfera, la atmósfera, la tierra sólida y la biosfera.
Ciclo hidrológico
Sistema mundial gigantesco impulsado por la energía del sol. La atmósfera proporciona el nexo vital entre los océanos y los continentes. El agua empapa el suelo por infiltración y se mueve hacia abajo, luego en dirección lateral y, resurge en los lagos, ríos o directamente en el océano.
Debido a esta conexión, la humedad del suelo no solo afecta directamente a los cultivos, sino también, indirectamente, a través del impacto que esta causa en las condiciones del tiempo.
La humedad en el suelo de esta granja está conectada con el agua del río y el vapor de agua en el aire, a través del ciclo hidrológico.
Balance del agua en la Tierra
Cuando la velocidad de caída de la lluvia es mayor que la capacidad del suelo para absorberla, el agua adicional fluye sobre la superficie en lagos y corrientes,
Aunque sólo un pequeño porcentaje de la energía de las aguas de escorrentía se utiliza para erosionar la superficie, constituye el agente
Las aguas de escorrentía
Capacidad de infiltración del terreno
1.
Intensidad y duración de la precipitación.
2.
Estado de humedad previo del suelo.
3.
Textura del suelo.
4.
Pendiente del terreno.
La palabra corriente se utiliza para indicar un flujo encauzado de cualquier tamaño, desde el arroyuelo más pequeño hasta el río más grande.
Flujo turbulento
Canales de Flujo: medios hidrodinámicos complejos.
El agua es un fluido incompresible, con una densidad próxima a 1/3 de la de lossedimentos transportados. Se caracteriza por una gran movilidad, es decir, por fricciones internas muy reducidas cuando fluye.
El flujo se divide en dos categorías distintas en función de la turbulencia:
a) Fluido no turbulento (laminar) si su velocidad varía lenta y regularmente en el tiempo y en el espacio.
b) Fluido o flujo turbulento, cuando sus fluctuaciones de velocidad son rápidas y localizadas.
Flujo turbulento
Ilustración de la diferencia entre flujo laminar y turbulento en canales.
Flujo laminar, número de Reynolds bajo
Flujo turbulento, número de Reynolds alto
Para fluidos en canales el Re crítico que separa un flujo laminar de uno turbulento es 2,000.
Influencia de la forma del cauce sobre la velocidad
de la corriente
Cuando el cauce es recto, las mayores velocidades se producen en el centro, justo por debajo de la superficie. Las velocidades mínimas se encuentran a lo largo de los lados y en el fondo del cauce, donde la fricción es siempre mayor.
El flujo más rápido se desvía hacia el lado externo de cada recodo, erosionando el cauce de ese lado.
Factores que determinan la velocidad de una
corriente
• Gradiente
o pendiente de un cauce fluvial. Se expresa
como la caída vertical de una corriente a lo largo de una
distancia dada.
• Forma transversal.
Determina la cantidad del agua que
estará en contacto con el cauce. El cauce más eficaz es aquel
cuya área transversal tiene el menor perímetro.
• Caudal.
Cantidad de agua que atraviesa un determinado
punto en una unidad de tiempo.
Caudal (m3/seg) = anchura del cauce (m) x profundidad del cauce (m)
Cuenca Caudal medio
Calificación Río País Km2 m3 / seg.
1 Amazonas Brasil 5.778.000 212.400
2 Congo R. D. del Congo 4.014.500 39.659
3 Changiang China 1.942.500 21.800
4 Brahmaputra Bangladesh 935.500 19.800
5 Ganges India 1.059.300 18.700
6 Yenisei Rusia 2.590.000 17.400
7 Mississippi Estados Unidos 3.222.000 17.300
8 Orinoco Venezuela 880.600 17.000
9 Lena Rusia 2.424.000 15.500
10 Paraná Argentina 2.305.000 14.900
Los ríos más largos del mundo clasificados
por caudal
Relación entre la anchura, profundidad y velocidad respecto
al caudal.
Conforme aumenta el caudal, lo hacen de una manera ordenada la anchura, la profundidad y la velocidad.
Cuando un área cambia de rural a urbana, se acorta el tiempo de demora entre las precipitaciones y el máximo de inundación.
Efecto de la urbanización sobre el caudal
Hidrografía hipotética
Cambios corriente arriba a corriente abajo
Gradiente decreciente constante desde la cabecera hasta su
desembocadura. Donde el gradiente es alto, el caudal es pequeño y donde el caudal es grande, el gradiente es pequeño.
TAMAZUNCHALE LLANURA COSTERA TAMPICO Golfo de México Río Pánuco S. M. ORIENTAL ZUMPANGO
Nivel del Mar
PLANICIE COSTERA Río Sinaloa SIERRA MADRE OCCIDENTAL GOLFO DE CALIFORNIA 400 1000 100 Río Tula Río Moctezuma Perfiles longitudinales
SISTEMAS FLUVIALES 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distancia (Km) Al ti tud (m s nm ) P. La Esperanza Sn. Salvador Sn. Pablo Sn. Sebastian Sn. Bartolomé Venados Jilotla S. Cristóbal Cuenca media Cuenca alta Cuenca baja 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distancia (Km) Al ti tud (m s nm ) P. La Esperanza Sn. Salvador Sn. Pablo Sn. Sebastian Sn. Bartolomé Venados Jilotla S. Cristóbal Cuenca media Cuenca alta Cuenca baja 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distancia (Km) Al ti tud (m s nm ) P. La Esperanza Sn. Salvador Sn. Pablo Sn. Sebastian Sn. Bartolomé Venados Jilotla S. Cristóbal Cuenca media Cuenca alta Cuenca baja 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distancia (Km) Al ti tud (m s nm ) P. La Esperanza Sn. Salvador Sn. Pablo Sn. Sebastian Sn. Bartolomé Venados Jilotla S. Cristóbal Cuenca media Cuenca alta Cuenca baja
Niveles de base local (temporal) y absoluto
Menor punto al cual una corriente puede erosionar su cauce: Nivel de base
Cuando se
construye un dique
o una presa a lo
largo de una
corriente, el nivel de
base de la corriente
se eleva. Esto
reduce la velocidad
de la corriente e
induce el depósito y
la reducción del
gradiente aguas
arriba.
Erosión de las corrientes fluviales
1.
Remoción de
regolita. Clastos
débilmente
consolidados.
2. Abrasión. Cortando
a profundidad el
cauce fluvial.
3. Erosión remontante
o de cabecera.
Marmitas de giganteTransporte del sedimento por las corrientes
Las corrientes transportan su carga de sedimento
de tres maneras:
1. Carga disuelta (solución).
2. Carga suspendida (suspensión).
3. Carga de fondo (fondo del cauce).
Movimiento de las partículas minerales en el agua
Carga de fondo y suspendida en agua corriente
saltación rodamiento
suspensión
La mayoría de las corrientes transforman la mayor parte de la carga en suspensión. La carga de fondo se mueve de manera intermitentey suele
Carga de fondo
El clasto de tamaño máximo
que una corriente puede
mover está determinado
por la velocidad del agua.
Cantos rodados
Capacidad y competencia
• Capacidad: Carga máxima de partículas sólidas que una
corriente puede transportar.
Mayor caudal = Mayor capacidad
• Competencia ( C ): Indica el tamaño de clasto máximo que
una corriente puede transportar.
La velocidad de una corriente ( V ) determina su competencia.
La competencia aumenta en un valor igual al cuadrado de la velocidad de la corriente. Si la velocidad se duplica, la fuerza del impacto del
agua aumenta cuatro veces:
Durante las inundaciones, las rocas aparentemente inmóviles
de este cauce ruedan a lo largo del lecho de la corriente.
Procesos sedimentarios: el agua como agente
mecánico de erosión y transporte
Depósitos de sedimentos por las corrientes fluviales
Aluvión. Material bien seleccionado depositado por una
corriente de agua.
“acumulaciones de arena y grava en forma de cuarto creiente”
Depósitos de sedimentos a lo largo del cauce
Erosionando el margen externo y depositando sedimento en
el interno de un meandro, la corriente es capaz de desviar su
cauce.
Depósito de barra
Los diques
naturales o
leveés, son
estructuras
de pendiente
suave
creadas por
inundaciones
repetidas.
Depósitos de llanura de inundación
Una llanura de inundación es la parte de un valle que se anega durante una inundación
Los abanicos aluviales se desarrollan donde una corriente fluvial
de gradiente alto abandona un valle estrecho en terrenos
montañosos y sale súbitamente a una llanura amplia o a un fondo
de valle.
Estructura y desarrollo de un Delta simple que se
forma en las aguas relativamente tranquilas de un
lago.
Las formas de los deltas varían y dependen de factores
como la carga de sedimentos de un río y la fuerza y
naturaleza de los procesos costeros.
Desierto delSáhara
Durante los últimos 5000 a 6000 años, el Mississipi ha construido una serie de siete subdeltas coalescentes.
Las características más destacadas de los valles estrechos
son los rápidos y las cataratas.
Valles estrechos
Corriente que erosiona su llanura de inundación
Estrangulamiento del
cauce y lagos de
media luna
Una vez que la corriente aproxima su cauce al nivel de base mediante erosión, se aproxima a una
condición de equilibrio, y la erosión vertical se hace cada vez menos dominante.
Esta imagen aérea muestra los meandros encajonados del río
Dolores en el oeste de Colorado. Las corrientes de curso sinuoso
empezaron la erosión vertical debido al levantamiento de la llanura
de Colorado.
Las terrazas se
forman cuando una corriente produce erosión en la vertical a través de un aluvión. Terrazas aluviales
Redes de drenaje
Una cuenca de drenaje es la zona de tierra drenada por una corriente y sus
afluentes. Las divisorias o parteaguas son los límites que separan las cuencas de drenaje.
