El orden de los arroyos o el orden de los cuerpos de agua es un número entero positivo utilizado en geomorfología e hidrología para indicar el nivel de ramificación en un sistema fluvial .
Existen diversos enfoques [1] para la ordenación topológica de los ríos o secciones de ríos en función de su distancia desde la fuente ("de arriba hacia abajo" [2] ) o desde la confluencia (el punto donde se unen dos ríos) o la desembocadura del río ("de abajo hacia arriba" [3] ), y su posición jerárquica dentro del sistema fluvial. Como terminología, se tienden a utilizar las palabras "arroyo" y "brazo" en lugar de "río".
El orden de los ríos clásico , también llamado orden de los ríos de Hack o de Gravelius , es una jerarquía "de abajo hacia arriba" que asigna el número "1" al río que desemboca en el mar (el cauce principal ). El orden de los ríos es un aspecto importante de una cuenca de drenaje. Se define como la medida de la posición de un río en la jerarquía de los ríos. A los afluentes se les asigna un número uno mayor que el del río o arroyo en el que desembocan. Así, por ejemplo, a todos los afluentes inmediatos del cauce principal se les asigna el número "2". A los afluentes que desembocan en un "2" se les asigna el número "3", y así sucesivamente. [4]
Este tipo de ordenación de los cursos de agua indica el lugar que ocupa el río en la red. Es adecuado para fines cartográficos generales , pero puede plantear problemas porque en cada confluencia se debe decidir cuál de los dos ramales es una continuación del cauce principal y si el cauce principal tiene su nacimiento en la confluencia de otros dos cursos de agua más pequeños. El curso de agua de primer orden es el que, en cada confluencia, tiene el mayor caudal volumétrico, lo que suele reflejar la denominación tradicional de los ríos. Asociado a este sistema de ordenación de los cursos de agua estuvo la búsqueda por parte de los geógrafos del siglo XIX de la "verdadera" fuente de un río. En el curso de este trabajo se discutieron otros criterios para permitir la definición del curso de agua principal. Además de medir la longitud de los ríos (la distancia entre la fuente más lejana y la desembocadura) y el tamaño de las distintas cuencas , los geógrafos buscaron la corriente que se desviaba menos en la confluencia real, además de tener en cuenta los nombres sucesivos de los ríos y sus afluentes, como el Rin y el Aar o el Elba y el Moldava .
Según el sistema "de arriba hacia abajo" ideado por Strahler , los ríos de primer orden son los afluentes más externos. Si dos corrientes del mismo orden se unen, la corriente resultante recibe un número superior en uno. Si dos ríos con órdenes de corriente diferentes se unen, la corriente resultante recibe el mayor de los dos números. [5] [6]
El orden de Strahler está diseñado para reflejar la morfología de una cuenca y constituye la base de importantes indicadores hidrográficos de su estructura, como su relación de bifurcación, densidad y frecuencia de drenaje . Su base es la línea divisoria de aguas de la cuenca. Sin embargo, depende de la escala. Cuanto mayor sea la escala del mapa , más órdenes de corrientes pueden revelarse. Se puede establecer un límite inferior general para la definición de una "corriente" definiendo su ancho en la desembocadura o, haciendo referencia a un mapa, limitando su extensión. El sistema en sí también es aplicable a otras estructuras de pequeña escala fuera de la hidrología.
El sistema Shreve también asigna a los afluentes más externos el número "1". A diferencia del método Strahler, en la confluencia se suman los dos números. [7]
En hidrodinámica , se prefiere el orden de corrientes de Shreve : suma el número de fuentes en cada cuenca por encima de un medidor de corriente o de un desagüe, y se correlaciona aproximadamente con los volúmenes de descarga y los niveles de contaminación. Al igual que el método de Strahler, depende de la precisión de las fuentes incluidas, pero menos dependiente de la escala del mapa. Se puede hacer relativamente independiente de la escala mediante el uso de una normalización adecuada y, por lo tanto, es en gran medida independiente de un conocimiento exacto de los cursos superior e inferior de un área. [7]
Otros sistemas incluyen el orden de corriente de Horton, un sistema temprano de arriba hacia abajo ideado por Robert E. Horton , [8] y el sistema de orden de corriente topológico, que es un sistema "de abajo hacia arriba", y donde el número de orden de corriente aumenta en uno en cada confluencia. [4]
A los sistemas de ordenamiento clásico o topológico se les asigna un orden numérico adimensional de "uno", que comienza en la desembocadura de un arroyo, que es su punto de elevación más bajo. El orden del vector aumenta a medida que avanza río arriba y converge con otros arroyos más pequeños, lo que da como resultado una correlación de números de orden superior con cabeceras más elevadas.
Horton propuso establecer una inversión de ese orden. El informe de investigación de Horton de 1947 estableció un método de ordenación de corrientes basado en la geometría vectorial. En 1952, Arthur Strahler propuso una modificación del método de Horton. Tanto el método de Horton como el de Strahler establecieron la asignación del orden más bajo, el número 1, comenzando en la cabecera del río, que es el punto de elevación más alto. La asignación clásica de números de orden se correlaciona con la altura y la elevación y se traza río arriba, pero los métodos de ordenación de corrientes de Horton y Strahler se correlacionan con el flujo por gravedad y se trazan río abajo.
Tanto el método de ordenación de corrientes de Horton como el de Strahler se basan en principios de geometría de puntos y líneas vectoriales. Las reglas de Horton y Strahler forman la base de los algoritmos de programación que interpretan los datos de los mapas consultados por los sistemas de información geográfica .
El uso clásico del ordenamiento fluvial es en la cartografía hidrológica general. Los sistemas de ordenamiento fluvial también son importantes para el mapeo sistemático de un sistema fluvial, lo que permite etiquetar y ordenar claramente los cursos de agua.
Los métodos de Strahler y Shreve son particularmente valiosos para la modelización y el análisis morfométrico de los sistemas fluviales, ya que definen cada sección de un río. Esto permite separar la red en cada punto de medición o de salida en regímenes de aguas arriba y aguas abajo, y clasificar estos puntos. Estos sistemas también se utilizan como base para modelizar el balance hídrico mediante modelos de almacenamiento o modelos de precipitación-salida relacionados con el tiempo y similares.
En las ciencias de la tierra basadas en SIG, se utilizan estos dos modelos porque muestran la extensión gráfica de un objeto fluvial. El orden de Hack, Strahler y Shreve se puede calcular mediante RivEX, una herramienta ESRI ArcGIS Pro 3.3.x.
La actividad de investigación posterior al informe de Strahler de 1952 se ha centrado en resolver algunos de los desafíos que plantea la conversión de mapas bidimensionales en modelos vectoriales tridimensionales. Uno de los desafíos ha sido convertir imágenes de píxeles rasterizadas de arroyos en formato vectorial. Otro problema ha sido que los ajustes de escala de los mapas al utilizar SIG pueden alterar la clasificación de los arroyos en un factor o en uno o dos órdenes. Según la escala del mapa SIG, se pueden perder algunos detalles finos de la estructura de árbol de un sistema fluvial.
Los esfuerzos de investigación de la industria privada, las universidades y las agencias del gobierno federal, como la EPA y el USGS, han combinado recursos y se han centrado en estudiar estos y otros desafíos. El objetivo principal es estandarizar el software y las reglas de programación para que los datos SIG sean siempre fiables a cualquier escala de mapa. Con este fin, tanto la EPA como el USGS han encabezado los esfuerzos de estandarización, que culminaron en la creación de The National Map . Ambas agencias federales, así como las principales empresas de software de la industria privada, han adoptado los principios de vector de orden de corriente de Horton y Strahler como base para las reglas de lógica de codificación incorporadas en el software estandarizado de National Map.