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Llanura de inundación

Llanura de inundación del río Paraná , en su confluencia con la cabecera del Paranaíba (a la derecha) y el río Verde , cerca de Panorama , Brasil
Una llanura aluvial después de una inundación que ocurre una vez cada diez años en la Isla de Wight
Llanura de inundación de grava de un río glacial cerca de las Montañas Snow en Alaska , 1902
El río Laramie serpentea a través de su llanura aluvial en el condado de Albany, Wyoming , 1949
Esta llanura de inundación agradacional de un pequeño arroyo serpenteante en el condado de La Plata, Colorado , tiene como base limo depositado sobre una presa formada por una morrena terminal dejada por el glaciar Wisconsin .
Vegetación riparia en la llanura aluvial del río Lynches , cerca de Johnsonville, Carolina del Sur . Estos árboles de tupelo y ciprés muestran el nivel de agua más alto de la inundación.

Una llanura de inundación o llanura de inundación o tierras bajas [1] es un área de tierra adyacente a un río . Las llanuras de inundación se extienden desde las orillas de un cauce fluvial hasta la base del valle circundante y experimentan inundaciones durante períodos de alto caudal . [2] Los suelos suelen estar compuestos de arcillas, limos , arenas y gravas depositadas durante las inundaciones. [3]

Debido a las inundaciones periódicas, las llanuras aluviales suelen tener un suelo muy fértil , ya que los nutrientes se depositan con las aguas de la inundación. Esto puede fomentar la agricultura ; [4] algunas regiones agrícolas importantes, como las cuencas de los ríos Nilo y Misisipi , explotan intensamente las llanuras aluviales. Se han desarrollado regiones agrícolas y urbanas cerca o sobre llanuras aluviales para aprovechar la riqueza del suelo y el agua dulce. Sin embargo, el riesgo de inundaciones ha llevado a aumentar los esfuerzos para controlar las inundaciones .

Formación

La mayoría de las llanuras aluviales se forman por deposición en el interior de los meandros de los ríos y por el flujo de desbordamiento. [5]

En todos los meandros del río, el agua que fluye erosiona la orilla del río en el exterior del meandro. Al mismo tiempo, los sedimentos se depositan simultáneamente en una barra puntiaguda en el interior del meandro. Esto se describe como acreción lateral , ya que la deposición construye la barra puntiaguda lateralmente dentro del canal del río. La erosión en el exterior del meandro generalmente equilibra estrechamente la deposición en el interior, de modo que el canal se desplaza en la dirección del meandro sin cambiar significativamente su ancho. La barra puntiaguda se construye hasta un nivel muy cercano al de las orillas del río. La erosión neta significativa de sedimentos ocurre solo cuando el meandro corta terreno más alto. El efecto general es que, a medida que el río serpentea, crea una llanura de inundación nivelada compuesta principalmente de depósitos de barras puntiagudas. La velocidad a la que se desplaza el canal varía mucho, con velocidades reportadas que van desde demasiado lentas para medir hasta 2400 pies (730 m) por año para el río Kosi de la India. [6]

El desbordamiento se produce cuando el río se inunda con más agua de la que puede acomodar el cauce del río. El flujo sobre las orillas del río deposita una fina capa de sedimentos que es más gruesa y gruesa cerca del canal. Esto se describe como acreción vertical , ya que los depósitos se acumulan hacia arriba. En los sistemas fluviales no perturbados, el desbordamiento es frecuente, y ocurre típicamente cada uno o dos años, independientemente del clima o la topografía. [7] Las tasas de sedimentación para una inundación de tres días de los ríos Mosa y Rin en 1993 encontraron tasas de sedimentación promedio en la llanura de inundación de entre 0,57 y 1,0 kg/m 2 . Se encontraron tasas más altas en los diques (4 kg/m 2 o más) y en áreas bajas (1,6 kg/m 2 ). [8]

La sedimentación del flujo de desbordamiento se concentra en diques naturales, grietas y humedales y lagos poco profundos de cuencas de inundación. Los diques naturales son crestas a lo largo de las orillas de los ríos que se forman a partir de la rápida deposición del flujo de desbordamiento. La mayor parte de la arena suspendida se deposita en los diques, dejando que los sedimentos de limo y arcilla se depositen como lodo de llanura de inundación más lejos del río. Los diques suelen estar lo suficientemente construidos como para estar relativamente bien drenados en comparación con los humedales cercanos, y los diques en climas no áridos a menudo están densamente cubiertos de vegetación. [9]

Las grietas se forman por desprendimientos del cauce principal del río. La orilla del río se desmorona y las aguas de la inundación erosionan el cauce. Los sedimentos de la grieta se extienden como depósitos en forma de delta con numerosos canales de distribución. La formación de grietas es más común en secciones de ríos donde el lecho del río acumula sedimentos ( agradación ). [10]

Las inundaciones repetidas acaban formando una cresta aluvial, cuyos diques naturales y meandros abandonados pueden sobresalir bastante por encima de la mayor parte de la llanura de inundación. [11] La cresta aluvial está coronada por un cinturón de canales formado por generaciones sucesivas de migración de canales y corte de meandros. A intervalos mucho más largos, el río puede abandonar el cinturón de canales y construir uno nuevo en otra posición de la llanura de inundación. Este proceso se denomina avulsión y ocurre a intervalos de 10 a 1000 años. Las avulsiones históricas que conducen a inundaciones catastróficas incluyen la inundación del río Amarillo de 1855 y la inundación del río Kosi de 2008. [ 12]

Las llanuras de inundación pueden formarse alrededor de ríos de cualquier tipo o tamaño. Incluso tramos de río relativamente rectos pueden producir llanuras de inundación. Las barras intermedias de los ríos trenzados migran río abajo a través de procesos similares a los de las barras puntuales de los ríos serpenteantes y pueden formar una llanura de inundación. [13]

La cantidad de sedimentos en una llanura de inundación supera con creces la carga de sedimentos del río. Por lo tanto, las llanuras de inundación son un importante lugar de almacenamiento de sedimentos durante su transporte desde el lugar donde se generan hasta su entorno de sedimentación final. [14]

Cuando el caudal del río desciende lo suficiente como para que los desbordes sean poco frecuentes, se dice que el río ha abandonado su llanura de inundación. Algunas partes de la llanura de inundación abandonada pueden conservarse como terrazas fluviales . [15]

Ecología

Las llanuras de inundación sustentan ecosistemas diversos y productivos . [16] [17] Se caracterizan por una variabilidad considerable en el espacio y el tiempo, lo que a su vez produce algunos de los ecosistemas más ricos en especies. [18] Desde la perspectiva ecológica, el aspecto más distintivo de las llanuras de inundación es el pulso de inundación asociado con las inundaciones anuales, por lo que el ecosistema de llanura de inundación se define como la parte del valle del río que se inunda y se seca regularmente. [19]

Las inundaciones traen material detrítico rico en nutrientes y liberan nutrientes del suelo seco a medida que se inunda. La descomposición de las plantas terrestres sumergidas por las aguas de la inundación aumenta el suministro de nutrientes. La zona litoral inundada del río (la zona más cercana a la orilla del río) proporciona un entorno ideal para muchas especies acuáticas, por lo que la temporada de desove de los peces a menudo coincide con el inicio de las inundaciones. Los peces deben crecer rápidamente durante la inundación para sobrevivir al posterior descenso del nivel del agua. A medida que las aguas de la inundación retroceden, el litoral experimenta floraciones de microorganismos, mientras que las orillas del río se secan y las plantas terrestres germinan para estabilizar la orilla. [19]

Un campo bajo en Achterwehr, Alemania, inundado por el desbordamiento de un canal de agua cercano.

La biota de las llanuras aluviales tiene tasas de crecimiento y mortalidad anuales elevadas, lo que resulta ventajoso para la rápida colonización de grandes áreas de la llanura aluvial. Esto les permite aprovechar la geometría cambiante de las llanuras aluviales. [19] Por ejemplo, los árboles de las llanuras aluviales [20] crecen rápidamente y toleran las perturbaciones de las raíces. Los oportunistas (como las aves) se sienten atraídos por la rica fuente de alimento que proporciona el pulso de las inundaciones. [16]

Los ecosistemas de llanuras aluviales tienen biozonas diferenciadas. En Europa, a medida que uno se aleja del río, las comunidades vegetales sucesivas son vegetación de ribera (generalmente anuales); juncos y carrizos; arbustos de sauce; bosque de sauces y álamos; bosque de robles y fresnos; y bosque de frondosas. Las perturbaciones humanas crean praderas húmedas que reemplazan gran parte del ecosistema original. [21] Las biozonas reflejan un gradiente de humedad y oxígeno del suelo que, a su vez, corresponde a un gradiente de frecuencia de inundaciones. [22] Los bosques primitivos de llanuras aluviales de Europa estaban dominados por robles (60%), olmos (20%) y carpes (13%), pero las perturbaciones humanas han cambiado la composición hacia fresnos (49%), con un aumento del arce al 14% y una disminución del roble al 25%. [17]

Las llanuras aluviales semiáridas tienen una diversidad de especies mucho menor. Las especies están adaptadas a la alternancia de sequías e inundaciones. La sequía extrema puede destruir la capacidad del ecosistema de la llanura aluvial de pasar a una fase húmeda saludable cuando se inunda. [23]

Los bosques de llanuras aluviales constituían el 1% del paisaje de Europa en el siglo XIX. Gran parte de ellos han sido talados por la actividad humana, aunque los bosques de llanuras aluviales han sido menos afectados que otros tipos de bosques. Esto los convierte en refugios importantes para la biodiversidad. [17] [16] La destrucción humana de los ecosistemas de llanuras aluviales es en gran medida resultado del control de inundaciones, [19] el desarrollo hidroeléctrico (como los embalses) y la conversión de llanuras aluviales para uso agrícola. [17] El transporte y la eliminación de desechos también tienen efectos perjudiciales. [19] El resultado es la fragmentación de estos ecosistemas, lo que resulta en la pérdida de poblaciones y diversidad [17] y pone en peligro los fragmentos restantes del ecosistema. [18] El control de inundaciones crea un límite más nítido entre el agua y la tierra que en las llanuras aluviales no perturbadas, lo que reduce la diversidad física. [19] Los bosques de llanuras aluviales protegen los cursos de agua de la erosión y la contaminación y reducen el impacto de las aguas de inundación. [17]

La perturbación que los seres humanos producen en los ecosistemas de llanuras aluviales templadas frustra los intentos de comprender su comportamiento natural. Los ríos tropicales sufren menos impactos humanos y proporcionan modelos para los ecosistemas de llanuras aluviales templadas, que se cree que comparten muchos de sus atributos ecológicos. [19]

Control de inundaciones

Excluyendo hambrunas y epidemias , algunos de los peores desastres naturales en la historia [24] (medidos por fatalidades) han sido inundaciones de ríos, particularmente en el Río Amarillo en China – ver lista de inundaciones más mortales . La peor de estas, y el peor desastre natural (excluyendo hambrunas y epidemias), fue la inundación de China de 1931 , que se estima que mató a millones de personas. Esto había sido precedido por la inundación del Río Amarillo de 1887 , que mató a alrededor de un millón de personas y es el segundo peor desastre natural en la historia.

La extensión de la inundación de la llanura de inundación depende en parte de la magnitud de la inundación, definida por el período de retorno .

En los Estados Unidos, la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) administra el Programa Nacional de Seguros contra Inundaciones (NFIP). El NFIP ofrece seguros a propiedades ubicadas dentro de un área propensa a inundaciones, según lo define el Mapa de Tasas de Seguros contra Inundaciones (FIRM), que describe los diversos riesgos de inundación para una comunidad. El FIRM generalmente se centra en la delimitación del área de inundación por inundación de 100 años, también conocida dentro del NFIP como Área Especial de Riesgo de Inundación.

Cuando se ha realizado un estudio detallado de una vía fluvial, la llanura de inundación de 100 años también incluirá el cauce, la parte crítica de la llanura de inundación que incluye el canal del río y cualquier área adyacente que se deba mantener libre de invasiones que puedan bloquear los flujos de inundación o restringir el almacenamiento de las aguas de inundación. Otro término que se encuentra comúnmente es el de Área Especial de Riesgo de Inundación, que es cualquier área sujeta a inundación por una inundación de 100 años. [25] Un problema es que cualquier alteración de la cuenca hidrográfica aguas arriba del punto en cuestión puede afectar potencialmente la capacidad de la cuenca hidrográfica para manejar el agua y, por lo tanto, potencialmente afectar los niveles de las inundaciones periódicas. Un gran centro comercial y un estacionamiento, por ejemplo, pueden aumentar los niveles de inundaciones de 5 años, 100 años y otras, pero los mapas rara vez se ajustan y con frecuencia se vuelven obsoletos por el desarrollo posterior.

Para que una propiedad propensa a inundaciones califique para un seguro subsidiado por el gobierno, una comunidad local debe adoptar una ordenanza que proteja la zona de inundación y requiera que las nuevas estructuras residenciales construidas en Áreas Especiales de Riesgo de Inundación se eleven al menos al nivel de la inundación de 100 años. Las estructuras comerciales pueden elevarse o ser a prueba de inundaciones a o por encima de este nivel. En algunas áreas sin información de estudio detallada, puede requerirse que las estructuras se eleven al menos a dos pies por encima del nivel circundante. [26] Además, muchos gobiernos estatales y locales han adoptado regulaciones de construcción en llanuras aluviales que son más restrictivas que las exigidas por el NFIP. El gobierno de los EE. UU. también patrocina esfuerzos de mitigación de riesgos de inundaciones para reducir los impactos de las inundaciones. El Programa de Mitigación de Riesgos de California es una fuente de financiamiento para proyectos de mitigación. Varias ciudades enteras como English, Indiana , han sido reubicadas por completo para eliminarlas de la llanura aluvial. Otros esfuerzos de mitigación a menor escala incluyen la adquisición y demolición de edificios propensos a inundaciones o su protección contra inundaciones.

En algunas llanuras aluviales, como el delta interior del Níger en Malí , las inundaciones anuales son una parte natural de la ecología local y de la economía rural , lo que permite el cultivo de cosechas mediante la agricultura de recesión . Sin embargo, en Bangladesh , que ocupa el delta del Ganges , las ventajas que ofrece la riqueza del suelo aluvial de la llanura aluvial se ven contrarrestadas severamente por las frecuentes inundaciones provocadas por los ciclones y las lluvias monzónicas anuales . Estos fenómenos meteorológicos extremos causan graves trastornos económicos y pérdidas de vidas humanas en la región densamente poblada.

Inundación de la llanura aluvial del río Pampanga después del tifón Quinta , 2020 (vista desde el puente Santa Rosa, Nueva Ecija ).

Suelos de llanura aluvial

Oxígeno en suelos de llanuras aluviales

La composición del suelo de las llanuras aluviales es única y varía ampliamente según la microtopografía. Los bosques de llanuras aluviales tienen una alta heterogeneidad topográfica que crea variación en las condiciones hidrológicas localizadas. [27] La ​​humedad del suelo dentro de los 30 cm superiores del perfil del suelo también varía ampliamente según la microtopografía, lo que afecta la disponibilidad de oxígeno. [28] [29] El suelo de las llanuras aluviales permanece aireado durante largos períodos de tiempo entre inundaciones, pero durante las inundaciones, el suelo saturado puede quedar sin oxígeno si permanece estancado durante el tiempo suficiente. Hay más oxígeno disponible en el suelo a mayores elevaciones, más lejos del río. Los bosques de llanuras aluviales generalmente experimentan períodos alternos de actividad microbiana aeróbica y anaeróbica del suelo, lo que afecta el desarrollo de las raíces finas y la desecación. [30] [31] [32]

Ciclo del fósforo en suelos de llanuras aluviales

Las llanuras de inundación tienen una gran capacidad de amortiguación del fósforo para evitar la pérdida de nutrientes en los desagües de los ríos. [33] La carga de nutrientes de fósforo es un problema en los sistemas de agua dulce. Gran parte del fósforo en los sistemas de agua dulce proviene de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales y de la escorrentía agrícola. [34] La conectividad de los arroyos controla si el ciclo del fósforo está mediado por sedimentos de llanuras de inundación o por procesos externos. [34] En condiciones de conectividad de los arroyos, el fósforo puede reciclarse mejor y los sedimentos y nutrientes se retienen más fácilmente. [35] El agua en los arroyos de agua dulce termina en un almacenamiento a corto plazo en plantas o algas o a largo plazo en sedimentos. [34] El ciclo húmedo/seco dentro de la llanura de inundación tiene un gran impacto en la disponibilidad de fósforo porque altera el nivel del agua, el estado redox, el pH y las propiedades físicas de los minerales. [34] Los suelos secos que anteriormente estaban inundados han reducido la disponibilidad de fósforo y han aumentado la afinidad para obtener fósforo. [36] Las alteraciones humanas de las llanuras de inundación también afectan al ciclo del fósforo. [37] El fósforo particulado y el fósforo reactivo soluble (SRP) pueden contribuir a la proliferación de algas y a la toxicidad en los cursos de agua cuando las proporciones nitrógeno-fósforo se alteran más arriba. [38] En áreas donde la carga de fósforo es principalmente fósforo particulado, como el río Mississippi, las formas más efectivas de eliminar el fósforo aguas arriba son la sedimentación, la acreción del suelo y el enterramiento. [39] En cuencas donde el SRP es la forma principal de fósforo, la absorción biológica en los bosques de llanura aluvial es la mejor forma de eliminar nutrientes. [38] El fósforo puede transformarse entre SRP y fósforo particulado dependiendo de las condiciones ambientales o procesos como la descomposición, la absorción biológica, la liberación redoximórfica y la sedimentación y acreción. [40] En cualquier forma de fósforo, los bosques de llanura aluvial son beneficiosos como sumideros de fósforo, y la desconexión causada por el hombre entre las llanuras aluviales y los ríos exacerba la sobrecarga de fósforo. [41]

Contaminantes ambientales en suelos de llanuras aluviales

Los suelos de llanuras aluviales tienden a tener un alto contenido de ecocontaminantes, especialmente deposición de contaminantes orgánicos persistentes (COP). [42] La comprensión adecuada de la distribución de los contaminantes del suelo es difícil debido a la alta variación en la microtopografía y la textura del suelo dentro de las llanuras aluviales. [43]

Véase también

Referencias

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Fuentes

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