Una barra de desembocadura es un elemento de un sistema deltaico , que se refiere a la deposición, típicamente en medio del canal, del sedimento transportado por el cauce del río en la desembocadura del río . [1]
Las barras de la desembocadura del río se forman porque el área de la sección transversal del flujo de salida cargado de sedimentos en expansión aumenta y, en consecuencia, la tasa de transporte de sedimentos por la línea central del chorro disminuye hacia la cuenca a medida que el flujo progresa de confinado a no confinado. [1] Más específicamente, cuatro etapas de la formación de la barra de la desembocadura del río son: (1) El chorro turbulento , que se expande en una cuenca poco profunda e inclinada, primero crea diques subacuáticos paralelos que se extienden hacia la cuenca y comienzan una barra de la desembocadura del río hacia la cuenca de las puntas de los diques debido a la disminución del flujo de momento del chorro y resulta en la alta tasa de sedimentación en esta región; (2) Los diques subacuáticos se extienden hacia la cuenca y la barra de la desembocadura del río se degrada y prograda ya que su presencia causa una aceleración del flujo en las líneas de corriente sobre la barra y, posteriormente, esta aceleración cambia el gradiente de transporte de sedimentos sobre la barra, lo que desencadena la erosión en la cara de la barra aguas arriba y la deposición en la estela de la barra aguas abajo ; (3) La progradación de la barra de la desembocadura del río se detiene y se estanca cuando la profundidad sobre la barra es lo suficientemente baja como para crear una presión de fluido en el lado aguas arriba de la barra , forzando el flujo alrededor de la barra y, en consecuencia, disminuyendo la velocidad y el esfuerzo cortante sobre la parte superior de la barra; (4) Finalmente, a medida que los diques continúan creciendo y extendiéndose debido a la presencia de la barra, el aumento de las descargas de agua y sedimentos alrededor de la barra provoca el ensanchamiento y la creación de una clásica barra triangular de la desembocadura del río en la vista en planta. [1]
La erosión de sedimentos y la dinámica de la deposición en la región estuarina , consecuentemente la formación y el crecimiento de las barras de desembocadura, se ven afectados por varios factores naturales y artificiales. Las actividades humanas, como la construcción de embalses , la recuperación a gran escala y la construcción de terraplenes perturban completamente el equilibrio hidrodinámico del sistema e interfieren permanentemente con la morfología de las barras de desembocadura. [2] Además, los factores hidrodinámicos como la escorrentía de agua , las fluctuaciones de descarga de los ríos, es decir, las condiciones de flujo no uniformes vinculadas al hidrograma del río , el flujo de sedimentos, las características de los sedimentos, la geometría de la desembocadura del río, la vegetación, la existencia de mareas y olas, juegan un papel vital en la erosión de sedimentos y la dinámica de la deposición en las desembocaduras de los ríos y activan controles geomorfológicos serios en el desarrollo de las barras de desembocadura. [2] [3]
En cuanto a las características de los sedimentos, la masa y la cohesión juegan un papel importante en la evolución de la barra de la desembocadura del río. Dado que los sedimentos más gruesos no están bien suspendidos por el chorro, es probable que se depositen cerca de la desembocadura del río y conduzcan a la construcción de la barra de la desembocadura. Por otro lado, dado que los sedimentos finos generalmente se transportan en forma suspendida, pueden llevarse más lejos y dispersarse ampliamente, y la mayoría de las veces, conducen a la construcción de diques. [2] [4] Además, la cohesión de los sedimentos, y de manera similar la vegetación , juegan un papel en la morfología de los depósitos de la desembocadura del río al mejorar la estabilización, cambiando en consecuencia la geometría hidráulica de la desembocadura y alterando la hidrodinámica del chorro. [2] [5] [6] El tamaño de grano , que controla la velocidad de sedimentación de las partículas, también influye en la ubicación de la barra de la desembocadura del río en la cuenca de la salida. [7] Además, los resultados del modelo [1] sugieren recientemente que el ancho del canal del río, la profundidad, la velocidad de salida y la pendiente de la cuenca son las variables más importantes que influyen en la distancia a la barra de la desembocadura del río.
Además de los controles relacionados con los procesos fluviales , los efectos de los controles marinos, como la actividad de las olas y las mareas, en las desembocaduras de los ríos son significativos en la evolución de la barra de la desembocadura. Las olas tienen un doble efecto en el crecimiento de la barra de la desembocadura; mientras que las olas pequeñas y generadas localmente favorecen la formación de la barra al aumentar la propagación del chorro, las olas grandes de oleaje suprimen el desarrollo de la barra. [2] Los efectos complejos de las mareas, por otro lado, dependen de la fuerza relativa de la inercia del río con respecto a la energía de las mareas. Cuando la energía de las mareas es mucho mayor que la fluvial, la hidrodinámica del chorro que sale de la desembocadura del río, que domina la deposición de sedimentos, se ve muy afectada. [8] La velocidad de las olas de marea continuamente alterada, el ancho del chorro que se propaga, la profundidad del agua y, por lo tanto, la fricción del fondo a lo largo del ciclo de las mareas, provocan el desarrollo de morfologías de barra de la desembocadura distintas. [9] [10] [11] La descarga del río , las mareas y las olas también pueden afectar simultáneamente la dinámica de salida dependiendo de la flotabilidad, que juega un papel importante en la evolución de las barras de la desembocadura. [10] [12]
Cuando se considera un delta dominado por un río, la formación y evolución de los canales distributivos terminales del delta, que son las partes más activas de la red de canales distributivos, están estrechamente relacionadas con la formación de la barra de la boca. [13] La bifurcación del flujo del canal debido a la formación inicial de la barra de la boca forma nuevos canales distributivos y se extienden a medida que la barra de la boca migra. El crecimiento lateral y aguas arriba de la barra de la boca reduce la velocidad del flujo y el flujo de sedimentos, es decir, la capacidad del flujo para transportar sedimentos, a través de ese canal, lo que resulta en el llenado y abandono del canal distributivo terminal. El canal activo, hacia donde se desvía el flujo, se bifurca nuevamente, luego de la formación de otra barra de la boca, y crea otra unidad de canales.
Además, las barras de desembocadura de los ríos son importantes reservorios de hidrocarburos , [14] [15] y han sido ampliamente interpretadas en el registro geológico . [16] [17] Los análisis de las condiciones hidráulicas y sedimentológicas de la formación, progradación y agradación de las barras de desembocadura de los ríos , y la predicción de su forma, tamaño y espaciamiento son increíblemente valiosos para la predicción de reservorios.
Finalmente, en las regiones estuarinas, existe una interacción mutua entre la morfología y la dinámica del flujo. Si bien la morfología de la barra de desembocadura se ve afectada por la dinámica del flujo y los sedimentos o por los patrones de las olas y las corrientes, las barras de desembocadura también modifican esa dinámica y cambian la morfología de los estuarios. [13] Por lo tanto, la comprensión de la evolución de las barras de desembocadura es clave para una mayor y mejor cuantificación de los cambios en la hidráulica y la morfodinámica de los ríos debido a la existencia de barras de desembocadura.
Las barras de boca se clasifican en función de las fuerzas primarias que dominan su formación: [10] (1) inercia del flujo de salida, (2) fricción del lecho turbulento , (3) flotabilidad del efluente , (4) inducida por las olas y, finalmente, (5) fuerzas de marea.
Los procesos ligados a las altas velocidades de salida en la desembocadura de aguas profundas y a la dispersión de sedimentos por chorros turbulentos producen barras semilunares estrechas y alargadas con un dorso plano o suavemente ascendente, también denominadas barras de desembocadura “tipo Gilbert”, comúnmente en zonas de aguas profundas del delta .
La propagación lateral del chorro turbulento, potenciada por el aumento de la resistencia friccional en aguas costeras poco profundas, también asociada con una carga elevada del fondo, produce una “barra intermedia” casi triangular en la desembocadura del río, lo que hace que el canal se bifurque. A medida que continúa la progradación , se desarrollan nuevas barras en las desembocaduras de los canales bifurcados y mejoran el crecimiento del delta hacia la cuenca . El delta del Misisipi está compuesto por tipos dominados por la fricción en aguas poco profundas en el este (Paso Noreste).
El predominio de los procesos de flotabilidad en la desembocadura del río, asociado con una fuerte estratificación de la densidad de salida y una carga de sedimentos de grano fino en lugar de una carga de fondo , produce barras radiales estrechas y restringidas lateralmente con pendientes de inclinación suave en las áreas de aguas poco profundas del delta. El delta del Mississippi está compuesto por tipos de barras de desembocadura ampliamente separadas dominadas por la flotabilidad en el sur ( Southwest Pass y South Pass).
La energía potente y persistente de las olas y los procesos correspondientes, como la reorganización de las olas, la refracción del flujo de salida, la mezcla debido a la rotura de las olas y la dispersión de sedimentos a lo largo y ancho de la costa, generan barras regulares, generalmente rellenas de arena, en forma de medialuna ubicadas a corta distancia de la desembocadura. La forma y la ubicación de la barra de la desembocadura también cambian con la incidencia normal u oblicua de las olas.
El desarrollo de las barras de desembocadura de los ríos dominadas por las mareas depende en gran medida del transporte bidireccional de sedimentos por las corrientes de marea, lo que provoca un importante retorno de sedimentos aguas arriba al cauce. Los transportes de sedimentos dominados por las crecidas y los reflujos generan una barra de desembocadura radial, amplia y discontinua, dominada por grandes crestas de marea separadas por canales profundos.
La evolución de las barras de desembocadura de los ríos es extremadamente significativa dentro del paisaje costero. La mayor parte del tiempo, son subacuáticas e inaccesibles. Sin embargo, después de que emergen y su porción subaérea se hace visible, evolucionan hacia islas deltaicas. En consecuencia, al promover la expansión de la tierra, restauran las costas modificadas artificialmente y mitigan la erosión costera , [18] [19] [20] protegen las comunidades costeras, [21] promueven el crecimiento de la vegetación, brindan hábitat para ecosistemas estuarinos ricos y productivos, [22] y potencialmente se pueden utilizar para la agricultura, la vivienda y la ingeniería. Además, los depósitos de barras de desembocadura ofrecen una ubicación estratégica para los proyectos de investigación relacionados con la restauración de estuarios y deltas, lo que los hace ideales para estudiar los efectos de la reducción de sedimentos de los ríos y el aumento relativo del nivel del mar y para estimar la evolución, incluida la pérdida de tierra y la inundación, de los deltas de los ríos. [23]
Un ejemplo serio es el delta del río Mississippi , donde los humedales costeros están desapareciendo a un ritmo de aproximadamente el 1% de la tierra por año. [24] [25] En el delta del Mississippi, para eliminar la pérdida de tierra y mitigar la erosión costera, se han construido desviaciones artificiales, reconectando el río con el humedal deltaico. [18] [26] [27] Esencialmente, se espera que estas desviaciones generen barras de desembocadura en el extremo aguas abajo. Por lo tanto, los planes de restauración y los estudios de muchos científicos e ingenieros apuntan en última instancia a promover la deposición de barras de desembocadura seleccionando estratégicamente sitios de desviación y geometrías de desviación, y en consecuencia estabilizando el chorro, mejorando la fricción del fondo y las eficiencias de captura de sedimentos. [6] [28] [29] [30] Este ejemplo muestra cuán extremadamente esencial es comprender la dinámica de las barras de desembocadura de los ríos y la física detrás de su formación para futuras discusiones sobre el desarrollo de nuevas tierras, la restauración de estuarios, así como las medidas de mitigación para la pérdida de humedales deltaicos.