dinamica fluvial

1. Dinámica aluvial
Corrientes de agua y sus inundaciones
Hidrosistemas canalizados naturales que fluyen
continuamente al menos durante una estación del año bajo la
influencia de la gravedad

2. Los rios son ecosistemas vitales para las sociedades
Su acceso y uso deben ser regulados por los estados

3. CONTENIDO
ELEMENTOS
FUNCIONAMIENTO
PAISAJES Y GEOFORMAS ALUVIALES
Agentes y procesos:
Transporte, erosión, depositación
Espacio, fluido, carga
Los paisajes torrencial-trenzado
Los paisajes riparios
PAISAJES ALUVIALES Y TIERRAS
Suelos, uso de la tierra

4. Roca Fluido
Mezclas de detritos y agua
Caídas
volcamientos
Desplazamiento de
masas compactas
Flujos
hiperconcentrados
Ríos
Dinámica de vertientes
Dinámica de canales
% sedimento/peso total
4090 70
Dinámica de canales
Flujos de vertiente
Inundaciones
Avalanchas
Ríos torrenciales

5. Corrientes naturales
Una masa acuosa natural, cargada de diversos materiales, que se
desplaza libremente por un cauce (abierto o subterráneo), debido
a la acción de la gravedad.

6. Aunque solo el 0,001% del total del agua dulce fluye por los ríos, constituye una
gran fuerza modeladora de geoformas sobre los continentes.
Total de agua del planeta aprox. 1,5 billones de km3
Ninguna civilización humana es posible sin fuentes de agua
bebible durante largos periodos.

7. Concepto de canal y red de drenajeConcepto de canal y red de drenaje
Red de drenaje: conjunto interconectado de canales
Llanura inundable:
Área de terreno ocupada por
el agua durante el desborde
del sistema de canales
Canal: espacio disponible
para la circulación de un
fluido
Cauce: lecho actual de un fluido

8. Cuenca de drenajeCuenca de drenaje
De hecho toda cuenca de drenaje ha sido creada por la erosión
La cuenca puede ser
aérea, subterránea o
una combinación de
ambas
Espacio integrado por una red de canales y las laderas que le
aportan sus aguas y otros materiales.

9. Q=AvQ=Av, donde, donde
A:A: áárea de la seccirea de la seccióónn
transversaltransversal
V: Velocidad mediaV: Velocidad media
del flujo en unadel flujo en una
secciseccióón transversal (A)n transversal (A)
del flujodel flujo
Caudal o descargaCaudal o descarga
Cantidad de agua que pasa por una sección transversal del cauce en una
unidad de tiempo (lts/seg; m3
/seg)

10. •• La energLa energíía se gasta en procesos de erosia se gasta en procesos de erosióón, transporte on, transporte o depositacidepositacióónn talestales
como:como:
–– Evacuar la masa de aguaEvacuar la masa de agua
–– Transportar los sedimentosTransportar los sedimentos
–– Vencer la fricciVencer la friccióón entre el agua y la atmn entre el agua y la atmóósfera, las paredes y el fondo delsfera, las paredes y el fondo del
canalcanal
–– Erosionar el canal, tanto las bancas como el fondoErosionar el canal, tanto las bancas como el fondo
–– En muchos casos solo el 5% de la energEn muchos casos solo el 5% de la energíía disponible puede utilizarse paraa disponible puede utilizarse para
mover los sedimentos y excavar el canalmover los sedimentos y excavar el canal
EnergEnergíía o potencia de los cursos dea o potencia de los cursos de
aguaagua

11. Mecánica de la corriente
La erosión y el transporte de carga por el agua pura es una función de su energía
cinética
Ek = mV2/2
m: masa del agua
V: velocidad de flujo

12. •• Velocidades promedias en condiciones de creciente varVelocidades promedias en condiciones de creciente varíían entre 2an entre 2--3 m/s3 m/s
•• En algunos rEn algunos ráápidos pueden alcanzar velocidades mayorespidos pueden alcanzar velocidades mayores
•• Se desconocen velocidades mayores a 9 m/sSe desconocen velocidades mayores a 9 m/s
Velocidad de los rVelocidad de los rííosos

13. DistribuciDistribucióón idealizada de la velocidadn idealizada de la velocidad
en el canalen el canal
Chorley, et al, 1984, p. 282

14. •• La turbulencia es mLa turbulencia es mááxima en las orillas y en las cercanxima en las orillas y en las cercaníías del lecho delas del lecho del
canal, donde la velocidad es menorcanal, donde la velocidad es menor
•• Se produce por efecto de obstrucciones, bloqueos e irregularidadSe produce por efecto de obstrucciones, bloqueos e irregularidades deles del
lecho, que hacenlecho, que hacen divergerdiverger las llas lííneas de flujo alrededor del obstneas de flujo alrededor del obstááculo y asculo y asíí
formar remolinosformar remolinos
•• Los remolinos de movimiento rLos remolinos de movimiento ráápido tienden a ser erosivos e importantespido tienden a ser erosivos e importantes
para remover material detrpara remover material detrííticotico
TurbulenciaTurbulencia

15. La cargaLa carga
Concepto general de carga:Concepto general de carga:
Corresponde a todo aquel material que es movido por cualquierCorresponde a todo aquel material que es movido por cualquier
agente natural capaz de fluir: Un ragente natural capaz de fluir: Un ríío, un glaciar, el viento, etc.o, un glaciar, el viento, etc.
En el caso de un río, la carga es todo
el material que es transportado por
el fluido

16. Tipos de carga de acuerdo a su
constitución
Entrada del Río Negro al Amazonas
Carga detrítica
Todo lo
retenido por la
membrana de
0,45
micrómetros
Carga química
todo aquello que
atraviesa una
membrana de
0,45
micrómetros:
iones y
moléculas

17. Tipos de carga de acuerdo a su
constitución
Carga biológica: todo organismo acuático vivo
La carga viva convierte a los hidrosistemas en
ECOSISTEMAS ACUÁTICOS muy importantes y diversos,
especialmente los humedales.

18. Carga biológica: todo organismo acuático vivo
Ecosistemas riparinos
Son biodiversos y prestan numerosos servicios ambientales

19. HUMEDALES
Son biodiversos
Prestan numerosos
servicios ambientales

20. Tipos de carga de acuerdo a su
constitución
Carga antrópica: basuras
Rio Ceron: fuente de agua para Yakarta-Indonesia

21. Tipos de carga de acuerdo a suTipos de carga de acuerdo a su
constituciconstitucióónn
Carga antrópica: Detergentes
Rio Medellin: espumas cerca a Barbosa

22. Carga de acuerdo al modo de transporte
En suspensión: partículas que viajan casi a la misma
velocidad que el agua bajo condiciones normales (no
durante una inundación): partículas menores o iguales que
0,35 mm. de diámetro
Carga de fondo: mayor que 0,35 mm.
Carga disuelta
iones y moléculas
Disuelta, en suspensión y de fondo

23. Carga De SedimentosCarga De Sedimentos
Río Tonusco. Santa Fe de Antioquia

24. Origen de la carga de sedimentos
La carga iónica es un subproducto de la alteración o la disolución
AportesAportes antrantróópicospicos: Basuras, escombros: Basuras, escombros
Aportes por actividad volcAportes por actividad volcáánicanica
Arenas hasta arcillas: generados por escorrentArenas hasta arcillas: generados por escorrentíía y erosia y erosióón superficialn superficial
Materiales tomados del lecho y bancas del canalMateriales tomados del lecho y bancas del canal
Cantos y gravas: movimientos de masa en las vertientesCantos y gravas: movimientos de masa en las vertientes

25. Carga De Fondo
• Corresponde a los materiales gruesos transportados cerca o sobre el fondo del
lecho.
• Esta carga es transportada por rodamiento, por empuje o por saltación
• Corresponde a materiales de mayor tamaño que 0,35 mm.
La carga de fondo controla el modelado y las geoformas de los canales
Los cantos y las
gravas se depositan
temporalmente en
el mismo lecho, en
disposiciones
diversas.

26. • Esta carga a medida que avanza “aguas abajo”
– Sufre modificaciones como desgaste, pulido, redondeamiento y
fragmentación, en general una reducción de tamaño.
– Puede haber selección por tamaño y densidad de las partículas
– Se forman los “cantos rodados”
La carga de fondo
El transporte de esta carga ocurre generalmente cuando hay
crecientes, borrascas o avalanchas

27. • En regiones con meteorización física muy intensa se favorece la
producción abundante de fragmentos gruesos y por lo tanto el aporte de
carga de fondo a las corrientes de agua
• En áreas con meteorización química muy intensa se producen arcillas y
queda cuarzo como mineral resistente, por lo tanto el aporte de carga
“gruesa” o de fondo es muy limitada
La carga de fondo

28. • El tamaño mayor de partícula que una corriente puede llevar por tracción
como carga de fondo
• Este tamaño máximo debe estar especificado para un flujo dado y en una
sección transversal específica del canal
Depende del producto de la profundidad (espesor de la lamina de agua) y
la gradiente
También es proporcional al cuadrado de la velocidad de flujo
Varia casi continuamente a lo largo del río
Competencia

29. La cantidad máxima de partículas de un tamaño dado que una corriente
puede transportar por tracción como carga de fondo
Dado un suministro adecuado de material particulado a un lecho fluvial,
la capacidad es función de la gradiente del canal, del caudal y del
calibre de la carga.
Los sobre-tamaños tienden a bloquear el flujo y a incrementar la
rugosidad, reduciendo así su capacidad.
Capacidad

30. Generalmente no es posible establecer estimaciones confiables.
Se ha estimado que la carga de fondo es el 10% de la carga en
suspensión, pero no es generalizable.
La disponibilidad de la carga de fondo está determinada en gran parte
por factores que no guardan relación con el caudal.
Resistencia de las rocas.
Tipos y tasas de la meteorización dominante.
Tipos de procesos de denudación dominante.
Tasa de transporte de la carga de
fondo

31. La proporción
relativa entre la
cantidad de carga
de fondo erodada y
aquella depositada
localmente, es el
factor determinante
en los cambios de
la forma del canal
Carga de fondo y forma del canal

32. • Conocida como
carga de “lavado.”
• Corresponde a
partículas de
tamaño muy fino,
generalmente limos
(entre 0.02 y
0,002mm y arcillas
(<0.002mm).
Carga En Suspensión
Responsable del color café de los ríos en aguas altas e inundaciones

33. • Si la corriente es fuerte las partículas de arena pueden ser “levantadas
del fondo del canal y removilizadas cortas distancias, en especies de
saltos, mecanismo llamado “saltación”
• En periodos de flujos turbulentos (crecientes), algunas gravas pueden
“viajar” en suspensión
• Se evalúa en mg/l
• La carga en suspensión es mayor cerca del piso del canal que en la
superficie y mayor cerca de la banca del canal que en la mitad de este
Carga En Suspensión

34. •• Viajan suspendidas en el fluido debido a:Viajan suspendidas en el fluido debido a:
Turbulencia del fluidoTurbulencia del fluido
Por su peso especifico en relaciPor su peso especifico en relacióón a la densidad deln a la densidad del
fluido, no sefluido, no se ““asientanasientan””
A densidad muy alta del fluido, los materiales de mayorA densidad muy alta del fluido, los materiales de mayor
peso pueden irpeso pueden ir ““suspendidossuspendidos””, caso de las coladas de, caso de las coladas de
lodo, lahares y otros fluidos hiperdensoslodo, lahares y otros fluidos hiperdensos
Carga En SuspensiCarga En Suspensióónn

35. Corrientes muy fuertes y turbulentas pueden levantar y transportar arenas
e incluso gravas pequeñas como carga suspendida.
Permanecerá en suspensión hasta que la corriente entre a un lago o al
mar o a cubeta de decantación en una llanura aluvial durante una fase de
aguas altas o de desborde.
Carga en suspensión

36. El limo y la arcilla provienen del regolito, las cuales son llevadas a las
corrientes por la denudación de las vertientes y la erosión de las bancas
del canal fluvial
Es responsable del color de las aguas en un evento de creciente
(amarillento), durante lluvias muy intensas o bien cuando hay un aporte
importante de sedimentos finos al río, caso de movimientos de masa de
regolitos o actividad de minería de oro
Carga en suspensión

37. La cantidad de carga en suspensión que llega a una corriente depende de:
1- Intensidad de la escorrentía
2- Duración de la escorrentía
3- Disponibilidad de material finogranular no consolidado en las vertientes
4- Cobertura vegetal
Tasa de transporte de materiales en
suspensión

38. Relación entre carga suspendida y caudal
Si ocurre un cambio en la cobertura vegetal o durante
los periodos lluviosos, la carga suspendida se
incrementa
Durante las inundaciones se alcanza la carga suspendida máxima.

39. Carga Disuelta: Ríos De Colores
Carga de metales
Carga de sustancias humicas

40. Materiales iónicos producidos durante la meteorización o minería pueden
ser al río como carga disuelta a través del flujo sub-superficial o bien por
erosión superficial
Moléculas orgánicas: producto de la actividad biológica
Se mide en ppm o mg/l
La tasa de transporte es ppm* l/seg
Carga Disuelta
Son los nutrientes que mantienen la vida en los
ecosistemas acuáticos.

41. Iones y molIones y molééculas disueltas en el agua, son transportados hasta donde elculas disueltas en el agua, son transportados hasta donde el
agua no pueda fluir y allagua no pueda fluir y allíí precipitan por evaporaciprecipitan por evaporacióón. Especialmente enn. Especialmente en
zonas semizonas semiááridos las sales se acumulan en la superficie, despuridos las sales se acumulan en la superficie, despuéés de uns de un
periodo hperiodo húúmedo.medo.
Carga Disuelta

42. Paisajes riparinos
Recto
Meandrico
Anastomosado
Trenzado
Morfología Del Canal
Depende fundamentalmente del tipo
y cantidad de carga (de fondo vs
suspensión) y de la cantidad y
comportamiento estacional del
caudal.

43. Tipos de ríos según la carga
Ríos trenzadosRíos torrenciales Ríos normales
LA RELACIÓN ENTRE LA CARGA Y EL CAUDAL
ES UN DETERMINATE MAYOR DEL ASPECTO Y
COMPORTAMIENTO DE UN RÍO
carga>>caudal carga<<caudal
Ríos anastomosados
Mientras mas permanente sea el caudal, tendremos una mejor selección
de tamaño y organización espacial de la carga

44. La energía de un río se emplea en
Arranque y transporte
Evacuar la masa de agua
Transportar los sedimentos
Vencer la fricción entre el fluido y la atmósfera
Modificar las paredes y el fondo del canal

45. •• Proceso muy complejo, afectado porProceso muy complejo, afectado por
muchas variablesmuchas variables
•• En canales estables,En canales estables, LaneLane, 1955, 1955
demostrdemostróó ::
•• QQssDD ∞∞ QQww S, dondeS, donde
–– QQss: carga de sedimentos: carga de sedimentos
–– D: tamaD: tamañño de sedimentoso de sedimentos
–– QQww: caudal de agua: caudal de agua
–– S: pendiente del cauceS: pendiente del cauce
Transporte De SedimentosTransporte De Sedimentos

46. INCISAMIENTO VERTICAL:INCISAMIENTO VERTICAL: corresponde al proceso de encajamiento decorresponde al proceso de encajamiento de
los canales aluviales que es facilitado cuando han sido removidolos canales aluviales que es facilitado cuando han sido removidos lass las
arenas y gravas del lechoarenas y gravas del lecho
Erosión Fluvial
Arranque y transporte de los materiales realizado por las corrientes de agua
EXPANSIÓN LATERAL: Es la destrucción que se produce en
las bancas del canal
Exportación de la carga

47. CorrasiCorrasióónn: desgaste mec: desgaste mecáánico de las rocas por efecto de los materiales quenico de las rocas por efecto de los materiales que
transporta la corriente.transporta la corriente.
EvorsiEvorsióónn: erosi: erosióón generada por los remolinos del agua.n generada por los remolinos del agua.
CorrosiCorrosióónn: erosi: erosióón qun quíímica por solucimica por solucióón.n.
ArrancamientoArrancamiento ((pluckingplucking): corresponde al proceso de remoci): corresponde al proceso de remocióón directa den directa de
fragmentos sueltos de un substrato rocoso muyfragmentos sueltos de un substrato rocoso muy diaclasadodiaclasado por la fuerzapor la fuerza
del impacto del agua.del impacto del agua.
Procesos de erosiProcesos de erosióón en el sustrato rocoso del canaln en el sustrato rocoso del canal

48. •• LaLa evorsievorsióónn opera muy lentamente en rocas resistentes a menos que laopera muy lentamente en rocas resistentes a menos que la
corriente de agua transporte material abrasivo. Las rocas dcorriente de agua transporte material abrasivo. Las rocas déébiles, debiles, de
baja cohesibaja cohesióón, pueden sufrir algn, pueden sufrir algúún desgasten desgaste
Modelados por vModelados por vóórtices o remolinos de agua en lechos rocosos:rtices o remolinos de agua en lechos rocosos:
EvorsiEvorsióónn

49. •• Remolinos estacionarios que movilizan oRemolinos estacionarios que movilizan o ““rotanrotan”” gravas, producen pequegravas, producen pequeññasas
oquedades, las cuales pueden alcanzar tamaoquedades, las cuales pueden alcanzar tamañños importantes (mos importantes (méétricos) y formantricos) y forman
las marmitas olas marmitas o ““bateasbateas”” o Potholeso Potholes
•• Al interior de estas las gravas pierden tamaAl interior de estas las gravas pierden tamañño por friccio por friccióónn
Foto de Andrés Hurtado. Caño Cristales. Colombia
Evorsión: marmitas

50. ErosiErosióón fluvial lateraln fluvial lateral
Es la erosión producida por el efecto del agua que fluye en contacto
directo con las paredes laterales del lecho fluvial
Ampliación lateral del lecho
Es muy efectiva en las bancas
poco cohesivas que se
encuentran por debajo del
nivel de las aguas,
produciendo un
socavamiento.
También ocurre en paredes
rocosas por avalanchas

51. Desplome de orillas por acción combinada del
socavamiento y de la gravedad
1. El socavamiento elimina o reduce el
soporte del pie de la banca
2. La banca al ser socavada, facilita el
volcamiento del material de las orillas
(llanuras de inundación o terrazas).
La vegetación de orillas no ofrece una
protección efectiva al socavamiento

52. Acción combinada del socavamiento y de la
gravedad
El agua de las corrientes en contacto
directo con el pie de una ladera,
produce una presión positiva de
poros, o un socavamiento, lo cual
reduce la resistencia de la ladera
y facilita la generación de flujos y
deslizamientos
Socavamiento y deslizamientos a pie de ladera

53. Cambios en el nivel de base del rCambios en el nivel de base del rííoo
En las regiones montaEn las regiones montaññosas, elosas, el
levantamiento tectlevantamiento tectóónico, incrementa lanico, incrementa la
intensidad de la erosiintensidad de la erosióón fluvialn fluvial
generando cagenerando caññones y gargantasones y gargantas
bastante profundasbastante profundas
Cambios en el nivel del mar:Cambios en el nivel del mar:
glaciaciones, cambiosglaciaciones, cambios eusteustááticosticos
Terrazas aluvialesTerrazas aluviales
EROSIÓN VERTICAL -Incisamiento

54. Cañón del Cauca. Arauca. Caldas. Luis Hernán González S.
El valle fluvial en V
Expresa un balance de
eficiencias entre el
trabajo de los ríos en el
canal y de la gravedad
sobre las vertientes.

55. Depositación
La energía del río puede ser insuficiente para movilizar un cierto
tipo de carga y ocurre su depositación como sedimento
Los sedimentos dependiendo de su ubicación, tipo y cantidad
pueden permanecer como tales o ser nuevamente removilizados
por el fluido.

56. • Ocasionada por:
– Modificaciones en el caudal
• Obstrucciones – ramificaciones - desborde- filtraciones - uso
humano- sequía
– Incremento en la cantidad de sedimentos
• Erosión en la cuenca – actividad volcánica- actividades humanas
– Perdida del gradiente longitudinal: canalizaciones
La perdida en la capacidad de transporte

57. Las barras tienen diferentes granulometrías de
material (arcillas a bloques).
– Visibles o sumergidas.
– En sección longitudinal y transversal son
lenticulares.
• Tipos: laterales, puntuales, alternantes,
transversales, tributarias, mediales.
• Parte integral de la geometría hidráulica,
pueden ser efímeras y crecen en tamaño.
Sedimentación en el canal
Depositacion temporal de la carga en el propio canal
Formación de barras

58. OrganalesOrganales
Riogrande. Don Matias, Antioquia. Foto Luis Hernán González S.

59. •• Estimula un proceso deEstimula un proceso de depositacidepositacióónn de las fracciones de tamade las fracciones de tamaññoo
moderadas (gravillas, arenas y limos), ademmoderadas (gravillas, arenas y limos), ademáás de fracciones mass de fracciones mas
pesadas, como el oro, los cuales entran a conformarpesadas, como el oro, los cuales entran a conformar ““la matrizla matriz”” enen
los organales mlos organales máás evolucionados. Miners evolucionados. Mineríía de Organales.a de Organales.
•• Cuando el proceso alcanza un mayor avance, la corriente es forzaCuando el proceso alcanza un mayor avance, la corriente es forzadada
a desplazarse lateralmente y reiniciar el proceso de diseccia desplazarse lateralmente y reiniciar el proceso de diseccióón vertical.n vertical.
Efecto DelEfecto Del organalorganal

60. Carga muy gruesa, acumulada en lóbulos
torrenciales
Río Chamberi, Aranzazu, Depto. de Caldas

61. Sedimentación en las planicies aluviales
Ríos que se desbordan sobre las planicies de inundación,
conducen a la depositación de la carga en suspensión
Las geoformas de la llanura
de inundación son creadas o
modificadas por la carga en
suspensión durante las
inundaciones

62. LAS INUNDACIONES
Las inundaciones crean 4 crisis en cadena
1. Una crisis de agua y de agua potable
2. Una crisis de la
producción y de la
infraestructura
3. Una crisis humanitaria 4. Una crisis de salubridad

63. Estratificación Aluvial
Durante cada inundación de la
llanura, se deposita una nueva capa
de sedimento y la llanura crece
verticalmente

64. Sedimentos Aluviales Río Cauca
Via Santa Fe de Antioquia-Bolombolo. Hernán Gonzalez S.