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Incisión del río

Arroyo inciso en los Andes ecuatorianos en el Cantón Cayambe .

La incisión fluvial es la erosión estrecha provocada por un río o arroyo que se encuentra alejado de su nivel base . La incisión del río es común después del levantamiento tectónico del paisaje. La incisión de múltiples ríos da como resultado un paisaje disecado, por ejemplo una meseta diseccionada . La incisión de un río es el proceso natural por el cual un río corta su lecho, profundizando el canal activo. Aunque es un proceso natural, puede acelerarse rápidamente por factores humanos, incluidos los cambios en el uso de la tierra, como la extracción de madera, la minería, la agricultura y la construcción de carreteras y represas. La velocidad de incisión es función del esfuerzo cortante basal. La tensión de corte aumenta por factores como los sedimentos en el agua, que aumentan su densidad. [1] El esfuerzo cortante es proporcional a la masa de agua, la gravedad y el WSS:

donde t es el esfuerzo cortante (N/m2), ρ es la densidad del agua que fluye, g es la gravedad en la Tierra, D es la profundidad promedio del agua y WSS es la pendiente de la superficie del agua. Esto es análogo al esfuerzo cortante basal comúnmente utilizado en glaciología. Los aumentos en la pendiente, la profundidad o la densidad del agua aumentan el potencial del agua para causar erosión. [2]

Causas

Esquema de un río que desciende a través de un lecho de roca (gris). El proceso comienza con la imagen superior.

La tala tradicional en la costa oeste de los Estados Unidos incluyó muchas prácticas que aumentaron la incisión de los ríos. La extracción de madera y la construcción de carreteras asociada facilitan la escorrentía y, por tanto, aumentan la erosión y la entrega de sedimentos a los arroyos. [3] Los aumentos de sedimentos aumentan la potencia de la corriente de agua, aumentando la capacidad de la corriente para realizar trabajo geomórfico en el lecho y las orillas. [4] Esto conduce a la socavación del material del lecho, exponiendo el lecho del canal del lecho de roca a la erosión y, por lo tanto, a tasas más rápidas de incisión del canal. [5] El material del lecho excavado consiste en sedimentos más finos como limos, arenas y gravas. La eliminación de estos elimina importantes hábitats acuáticos para especies de salmónidos y otros organismos acuáticos. [6] En muchas zonas agrícolas, se han enderezado los ríos y se han construido diques para controlar las inundaciones y plantar cultivos en las llanuras aluviales. [7] Normalmente, se permite que las inundaciones se extiendan a lo largo de la llanura aluvial, permitiendo la deposición de sedimentos y disminuyendo la velocidad del agua, reduciendo el potencial erosivo del agua. [8] La canalización concentra los flujos de inundación hacia el canal activo, aumentando la erosión. La incisión de los ríos debida a la agricultura está bien documentada en todas las regiones agrícolas del mundo, como el Valle Central de California. [9]

La extracción de grava dentro de los ríos también está bien documentada como causa de la incisión del río. El material estable en el lecho del río mitiga la erosión, [10] la eliminación de esta capa protectora de grava, cantos rodados, etc. expone el lecho del canal a la fuerza erosiva del agua. "En el río Russian, cerca de Healdsburg, California, la minería a cielo abierto en las décadas de 1950 y 1960 provocó una incisión en el canal de más de 3 a 6 m en una longitud de 11 km de río". [5]

La tectónica desempeña un papel importante en la configuración de paisajes y ríos, y el levantamiento tectónico y la incisión de los ríos van de la mano. A lo largo del tiempo geológico, a medida que las montañas se elevan, el agua erosiona profundos desfiladeros y canales, diseccionando el paisaje. En algunos casos, como en las montañas de Sierra Nevada de California, se ha demostrado que se han producido hasta 1 km de incisión durante los últimos 5 millones de años. [11] "La erosión fluvial es uno de los principales agentes de la evolución del paisaje. Fuera de las regiones glaciares, los ríos son responsables de esculpir el terreno elevado en redes de valles arborescentes y crear el relieve que impulsa los procesos de transporte gravitacional, como los deslizamientos de tierra". [12] Los ríos y arroyos que cruzan fronteras tectónicas están sujetos a inmensos cambios geomórficos. Cuando se eleva un área en el curso de un río, el río debe desviarse o incidir lentamente en el área elevada, creando una garganta o cañón. [13]

Efectos

Caída del nivel del agua subterránea

A medida que el lecho de un canal desciende, el agua del acuífero circundante corre hacia la corriente, bajando el nivel freático. Esto modifica el régimen de caudal de un arroyo y puede provocar una gran reducción de los caudales de verano. [14] Una incisión prolongada puede bajar el nivel freático hasta el punto en que las raíces de la vegetación ribereña ya no pueden acceder a él en busca de agua, provocando la muerte del bosque ribereño y, por tanto, una pérdida de estabilidad del suelo, lo que contribuye al aumento de la sedimentación. [ cita necesaria ] Los bosques ribereños son algunos de los ecosistemas más productivos y diversos del planeta y, por esta razón, son el foco de muchos proyectos de restauración en todo Estados Unidos.

Cambio en la forma de la ladera

A bajas tasas de erosión, una mayor incisión en el arroyo puede crear pendientes suaves para erosionar creando formas convexas. Por tanto, las pendientes convexas alrededor de un arroyo pueden reflejar indirectamente un levantamiento acelerado de la corteza terrestre . Esto se debe a que la incisión acelerada puede desencadenar una erosión acelerada en las laderas adyacentes, creando pendientes progresivamente más pronunciadas que están en equilibrio con altas tasas de erosión. [15] [16] [A]

Notas

  1. ^ A Walther Penck se le atribuye común pero erróneamente la noción de que el levantamiento acelerado conduce a la formación de pendientes convexas. [15]

Referencias

  1. ^ Lague, Dimitri; Hovius, Niels; Davy, Philippe (2005). "Descarga, variabilidad del caudal y perfil del canal del lecho rocoso" (PDF) . Revista de investigación geofísica: superficie de la tierra . 110 (F4): n/d. Código Bib : 2005JGRF..110.4006L. doi : 10.1029/2004JF000259 .
  2. ^ Lague, Dimitri (2014). "El modelo de incisión del río Power Stream: evidencia, teoría y más allá". Procesos y accidentes geográficos de la superficie de la Tierra . 39 (1): 38–61. Código Bib : 2014ESPL...39...38L. doi : 10.1002/esp.3462. S2CID  51832216.
  3. ^ Wakabayashi, Juan; Sawyer, Thomas L. (2001). "Incisión de corriente, tectónica, elevación y evolución de la topografía de Sierra Nevada, California". La Revista de Geología. 109 (5): 539. Bibcode:2001JG....109..539W. doi:10.1086/321962.
  4. ^ Yang, CT, puesto, JB (1974). Potencia unitaria de corriente para el transporte de sedimentos en ríos naturales. Encuesta del agua del estado de Illinois. Urbana, Illinois. UILU-WRC-74-0088.
  5. ^ ab Kondolf, director general; Piegay, H.; Landon, N. (2002). "Respuesta del canal al aumento y disminución de la oferta de lecho debido al cambio de uso de la tierra: contrastes entre dos cuencas". Geomorfología . 45 (1–2): 35–51. Código Bib : 2002Geomo..45...35K. doi :10.1016/S0169-555X(01)00188-X.
  6. ^ Kondolf, G. (1997). Perfil: Agua hambrienta: Efectos de las represas y la extracción de grava en los cauces de los ríos. Gestión ambiental, 21 (4), 533–551.
  7. ^ Doyle, M. Shields Jr. F. 1998. Perturbaciones de los hidrogramas en etapa causadas por canalización e incisión. Actas de la Conferencia Internacional sobre Ingeniería de Recursos Hídricos, 1/5/1998.
  8. ^ Heiler, Gudrun; Hein, Thomas; Schiemer, Fritz; Bornette, Gudrun (1995). "La conectividad hidrológica y los pulsos de inundación como aspectos centrales para la integridad de un sistema río-llanura de inundación". Ríos regulados: investigación y gestión. 11 (3–4): 351. doi:10.1002/rrr.3450110309.
  9. ^ Florsheim, JL; Nichols, AL; Ustin, S .; Lay, M. (2011). "Identificación y cuantificación de cambios ecológicos en los sistemas de bancos de canales en una pequeña cuenca agrícola de California". Resúmenes de las reuniones de otoño de AGU . 31 : B31K–06. Código Bib : 2011AGUFM.B31K..06F.
  10. ^ Jansen, J. (2006), Magnitud-frecuencia de inundaciones y control litológico en la incisión de un río en un lecho de roca en un terreno posorogénico. Geomorfología. V82, números 1–2, páginas 39–57.
  11. ^ Lavé, J.; Avouac, JP (2001). "Incisión fluvial y levantamiento tectónico en el Himalaya del centro de Nepal" (PDF) . Revista de investigación geofísica: Tierra sólida . 106 (B11): 26561–26591. Código Bib : 2001JGR...10626561L. doi : 10.1029/2001JB000359 .
  12. ^ * Tucker, GE; Whipple, KX (2002). "Resultados topográficos predichos por modelos de erosión fluvial: análisis de sensibilidad y comparación entre modelos". Revista de investigación geofísica: Tierra sólida . 107 (B9): ETG 1–1. Código Bib : 2002JGRB..107.2179T. doi : 10.1029/2001JB000162 . S2CID  43302982.
  13. ^ Schumm, S., Dumont, J., Holbrook, J. Tectónica activa y ríos aluviales. Cambridge University Press, 21 de febrero de 2002.
  14. ^ Neal, Edward G., 2009, Incisión del canal y disminución del nivel freático a lo largo de una corriente proglacial recientemente formada, Mendenhall Valley, sureste de Alaska, en Haeussler, PJ y Galloway, JP, Estudios del Servicio Geológico de EE. UU. en Alaska, 2007: Documento profesional del Servicio Geológico de EE. UU. 1760-E, 15
  15. ^ ab Simons, Martin (1962), "El análisis morfológico de las formas del relieve: una nueva revisión del trabajo de Walther Penck (1888-1923)", Transactions and Papers (Instituto de Geógrafos Británicos) , 31 (31): 1–14 , doi :10.2307/621083, JSTOR  621083
  16. ^ Chorley, Richard J.; Beckinsale, Robert P.; Dunn, Antony J. (2005) [1973]. "Capítulo veintidós". La historia del estudio de los accidentes geográficos . vol. Dos. Biblioteca electrónica Taylor & Francis. pag. 790.

Otras lecturas