- División de las aguas de
escorrentía - La erosión del
suelo - Medición de la
erosión del suelo - El caudal de los
ríos - El control de las
crecidas - Aguas freáticas y
régimen de los ríos
La escorrentía es una fase del ciclo
hidrológico. Recuérdese que el agua pasa
de ser el vapor de agua contenido
dentro de las masas de aire de la
atmósfera,
para luego convertirse en precipitación o lluvia. A su
vez, el agua se evapora directamente desde el suelo, o es
liberada en forma de vapor a través de las plantas
(evapotranspiración). Otra parte del agua es infiltrada a
través del suelo para alimentar a las aguas
freáticas o subterráneas. Las aguas que logran
mantenerse en movimiento
sobre la superficie se convierten entonces en aguas de
escorrentía.
El agua de escorrentía crea sistemas de
desagüe o de drenaje; éstos poseen la forma de la
hoja de una planta, cuyas nervaduras se asemejan a la red de ríos y el
pecíolo (palito que sostiene la hoja) al canal de
desagüe. Dichos sistemas son un mecanismo de convergencia,
donde los ríos más pequeños desembocan en
ríos cada vez más grandes. De tal manera que los
cuerpos de agua pueden clasificarse ordenadamente desde las
nacientes; así, los ríos de las cabeceras
serán los de primer orden, los cuales desembocarán
en los de segundo orden, y así sucesivamente. Un sistema o una
cuenca de drenaje puede delimitarse en un plano trazando una
línea a lo largo de la divisoria de aguas. Una divisoria
de aguas es un límite natural desde donde el agua de
escorrentía fluye en direcciones opuestas. Desde tiempos
remotos, estas líneas imaginarias han servido de límites
políticos entre estados, así como de
línderos entre propiedades privadas. Es importante el
trazado de las divisorias de aguas de una región para el
caso de estudios de climatología o de hidrología
aplicada.
Las aguas de escorrentía son de vital importancia
para el hombre,
puesto que sin este recurso las actividades humanas se ven
seriamente restringidas. Así, por ejemplo, muchas de las
antiguas civilizaciones se desarrollaron en torno a grandes
ejes de drenaje, pues el agua corriente se utiliza para el riego
de los cultivos; es útil en las actividades
manufactureras; sirve para el consumo de las
comunidades urbanas; por otra parte, la escorrentía
alimenta los grandes embalses que son útiles para la
generación de energía
eléctrica; los grandes ríos sirven,
además, para la navegación, convirtiéndose
en especies de autopistas por donde circulan numerosas
embarcaciones, y son, al mismo tiempo,
importantes para la pesca, por ser
el hábitat de múltiples especies
comestibles.
División de
las aguas de escorrentía
Se pueden dividir en dos tipos: en aguas de arroyada y
encauzadas.
Aguas de arroyada: Se desplazan sobre las
vertientes a manera de redes de hilillos
diseminados o en delgadas películas o mantos. En una
vertiente determinada, en caso de que llueva en forma
persistente, llega el momento en que la capa superficial del
suelo queda completamente empapada, lo cual limitará la
infiltración, y hará que el exceso de agua tienda a
acumularse en la superficie. Posteriormente, los charquitos
rebasarán sus límites y se producirá el
escurrimiento. En superficies ásperas, donde el
micro-relieve es
irregular o que presente obstáculos como yerbas u otras
plantas, la arroyada se desdobla formando redes de riachuelos,
donde unos charquitos se conectan con los otros. Durante un
aguacero, la circulación de la arroyada es difícil
de contemplarse, debido a las yerbas o al mantillo de hojarasca
que se forma por debajo del bosque. Sobre superficies más
o menos lisas, como es el caso de afloramientos rocosos de perfil
rectilíneo, la arroyada se produce a modo de
películas de agua. La arroyada en surcos es una
situación intermedia entre la arroyada en mantos y las
aguas encauzadas, y como consecuencia la excavación
originará una serie de canales paralelos que en muchos
casos se harán cada vez más amplios y profundos. En
casos especiales, la escorrentía se produce por la
surgencia de aguas subterráneas a modo de
manantiales.
Aguas encauzadas: Como su nombre lo dice, a
diferencia de las anteriores, éstas discurren a lo largo
de cauces bien definidos, para formar desde pequeñas
quebradas hasta ríos de mayor tamaño. Las aguas
encauzadas son abastecidas tanto por las aguas
subterráneas como por las aguas de arroyada; estas
últimas discurren por las vertientes y desembocan en los
cauces ubicados aguas abajo. Los espacios por donde se mueven las
aguas de arroyada reciben el nombre de interfluvios.
La erosión
del suelo
El suelo es la capa superficial de la superficie
terrestre constituida por materiales
orgánicos e inorgánicos. Los suelos
residuales, es decir, aquellos que se desarrollan sobre plena
roca madre, poseen un corte que muestra de arriba
hacia abajo cuatro horizontes esenciales: a) hojarasca, b) capa
mineral con humus, c) capa mineral sin humus y d) roca madre en
proceso de
meteorización. Los edafólogos (especialistas en el
estudio de los suelos) afirman que un suelo es profundo cuando
supera los 100 centímetros. El término suelo,
según la edafología, se aplica entonces a la capa
superficial donde se sustentan las plantas, puesto que las
raíces de los árboles
tienden a extenderse más lateralmente que en
profundidad.
Una de las particularidades de los suelos es que
están conformados por materiales no consolidados, bien sea
arcillas, limos, arenas, gravas, etc. Y es precisamente esta
característica la que los hace susceptibles
a la erosión, especialmente a la erosión
hídrica. En la naturaleza se
tienen dos modelos de
erosión, a saber:
- Modelo de erosión geológica: Ocurre en
vertientes en estado de
equilibrio
ambiental, donde debe haber una capa de vegetación
efectiva, como es el caso del bosque. Las gotas de lluvia se
estrellarán primero contra las ramas de los
árboles, antes de alcanzar la superficie; de esa manera
podrán disminuir la velocidad y
la fuerza del
impacto. Sin embargo, a los pocos instantes de comenzar a
llover, el goteo sobre el piso del bosque será
inevitable, pero ya el impacto de las gotas no tendrá la
misma fuerza, de no ser por la previa amortiguación
ejercida por las ramas y troncos de las plantas. El impacto de
dichas gotas se hará casi nulo, a causa de la existencia
de una especie de alfombra representada por el mantillo de
hojarasca. Aunado a ésto, el poder de
arrastre o socavación de las aguas de arroyada se reduce
notablemente a causa de los innumerables obstáculos
representados por las raíces, los tallos de los
árboles y el mismo mantillo de hojarasca. Bajo estas
condiciones, la pérdida de suelo se hace mínima,
aunque muchas sustancias minerales
serán evacuadas en solución hacia los cauces
ubicados al pie de las vertientes. Es de recalcar que en los
suelos ricos en arcilla la escorrentía es mayor que la
infiltración y, por lo tanto, se estima que el desgaste
o la pérdida de materiales es superior que en aquellos
suelos de texturas arenosas, sobre los cuales la
infiltración supera a la escorrentía. De la misma
manera, el grado de inclinación de las vertientes
influye en la mayor o menor velocidad del agua de arroyada; por
lo tanto, el desgaste de los suelos será superior en los
lugares más empinados. - Modelo de erosión acelerada: Supóngase
que el hombre
interviene una zona boscosa, ya sea porque necesita madera o
porque desea explotar los minerales existentes. En caso de que
el suelo quede enteramente desnudo y expuesto ante los agentes
erosivos, uno de los primeros procesos
encargados de remover los materiales es la salpicadura; es
decir, el efecto de remoción del suelo ante el impacto
de las gotas de lluvia sobre un suelo empapado. En vertientes
inclinadas, la mayor parte de los materiales arrojados
alrededor del pequeño cráter formado por una gota
de agua, se dirigirán ladera abajo. En consecuencia, el
impacto de millares de gotas de lluvia se encargará de
remover toneladas de suelo. Los ambientes así afectados
tenderán a desarrollar surcos; dichos surcos al pasar el
tiempo se convertirán en cárcavas. Estas
condiciones favorecen también la formación de
pirámides de tierra (para
los geomorfólogos franceses: "señoritas
ensombreradas"), las que consisten de una elevación
más o menos cónica, constituida por materiales
sueltos y en cuya cúspide debe haber un bloque, el cual
hace las veces de un escudo protector ante el impacto de las
gotas de lluvia. Estas formas pueden medir desde unos pocos
centímetros hasta varios metros de altura. La
erosión acelerada no sólo es producida por el
hombre, también puede ser generada a partir de eventos
naturales catastróficos, como, por ejemplo, durante
poderosas tormentas y huracanes.
Las cárcavas son canales o zanjas producidas por
la erosión hídrica. En la terminología
universal, las áreas con cárcavas reciben el nombre
de "bad lands". Una de las condiciones para que se formen las
cárcavas o barrancos es que los materiales deben ser
blandos o no consolidados. Los climas más propicios para
la formación de barrancos son los áridos o
semiáridos. Las cárcavas evolucionan creciendo
longitudinal, vertical y lateralmente. En planta, poseen una
forma digitada, es decir, que poseen entrantes en forma de dedos,
los cuales le ganarán espacio al terreno durante las
épocas de lluvias fuertes. Es en esas circunstancias
cuando se habla del retroceso de las cárcavas. Dicho
retroceso es el responsable muchas veces de arruinar terrenos
agrícolas, carreteras y el de hacer colapsar viviendas y
otras infraestructuras. El crecimiento de las cárcavas se
puede combatir mediante la puesta en práctica de medidas
no necesariamente tan costosas, tales como la
concientización de las comunidades, el corte escalonado de
taludes y su reforestación. Las medidas más caras
incluyen la construcción de muros, alcantarillas y
canales disipadores de energía.
Medición de
la erosión del suelo
Existen muchos métodos
para medir la erosión del suelo, parte de ellos
sofisticados y asociados particularmente a los cálculos
matemáticos; sin embargo, hay métodos sencillos
como es el caso de las chapas. Este método
sólo es aplicable en zonas de escasa vegetación,
como en áreas de suelos desnudos empleados en actividades
agrícolas. La idea es colocar tapas de refresco al
revés, enterrándolas a ras del terreno. Se deben
colocar siguiendo una cuadrícula con distancias no muy
amplias como para obtener valores
más exactos, por ejemplo, cada 5 metros. Después de
ocurrido un aguacero se acudirá a la zona y se
medirá la altura del pedestal formado por debajo de cada
chapa (ocurre lo mismo que en las pirámides de tierra). Se
determina el promedio de la altura de los pedestales y, por
último, se multiplica por el área de la zona en
estudio. El resultado será la pérdida de suelo
estimada en metros cúbicos. Si se conoce el peso promedio
del suelo, el resultado podrá expresarse también en
kilogramos o en toneladas. Veamos un ejemplo:
Sea una zona de una hectárea, es decir de 10.000
metros cuadrados, donde obtuvimos un espesor promedio de 3
centímetros, es decir de 0,03 m. Aplicando la
fórmula:
Pérdida de suelo = Area x Espesor
P.S. = 10.000 m² x 0,03 m = 300
m³
Cuando se trate de una zona muy lluviosa los pedestales
bajo las chapas se vendrán abajo, y entonces será
necesario emplear estacas graduadas.
En áreas cubiertas de vegetación se pueden
utilizar bandejas o recipientes colocándolas al pie de las
vertientes en estudio, justo donde desemboquen las aguas de
arroyada. Al cesar el flujo, se procede a determinar la cantidad
de materiales atrapados en dichos recipientes.
El caudal o el gasto es la cantidad de agua que pasa por
una sección determinada de un río y se expresa en
metros cúbicos por segundo. La medición del caudal de un río se
hace a través de un instrumento llamado
correntímetro, el cual sirve para determinar la velocidad
de la corriente en una sección determinada. Luego, esa
velocidad se multiplica por el área de la sección
en estudio y se obtendrá el caudal correspondiente. El
caudal varía de acuerdo a la época del año:
en períodos de lluvias el caudal de los ríos es
alto, mientras que durante la sequía el caudal se hace
bajo o incluso se hace nulo. El caudal de los ríos de
primer orden es siempre más bajo que el caudal de los
ríos subsiguientes (segundo orden). Las mediciones del
caudal de los ríos pueden ser acompañadas por
mediciones de sedimentos en suspensión (arcillas y limos),
lo cual puede ser útil en la estimación de los
grados de erosión de las cuencas de drenaje. Esto es de
suma importancia en los estudios comparativos a la hora de elegir
sitios para la construcción de represas, puesto que es de
sumo interés
que la vida útil del embalse sea lo más prolongada
posible.
El control de las
crecidas
Las crecidas o avenidas de los ríos se controlan
de dos modos esenciales: 1) retrasando la escorrentía y 2)
modificando los cauces bajos. Se retrasa la escorrentía
reforestando las cabeceras de una cuenca de drenaje con la
finalidad de evitar el desagüe violento de las aguas. Las
plantas se encargarán de favorecer la infiltración
del agua en detrimento del exceso de aguas de arroyada. Existen
especies de árboles de crecimiento rápido,
así como de ciertas gramíneas óptimas para
la estabilización de las vertientes. Es decir que no
sólo servirán para amortiguar el desagüe, sino
también para disminuir la erosión de los suelos.
Otra de las medidas que sirve para mitigar el efecto nocivo de
las crecidas, es la construcción de represas en las partes
altas de las cuencas de drenaje. Aunque se trata de
infraestructuras costosas, el impacto socioeconómico
positivo de una represa podrá manifestarse a corto plazo
mediante la generación de energía eléctrica
y la obtención de agua tanto para las actividades
agrícolas como urbanas. En casos donde la erosión y
los movimientos de masas de las vertientes sean muy fuertes, el
único fin de las represas será el entrampamiento de
los sedimentos.
En los cauces bajos de los ríos, particularmente
donde los ríos desarrollan un tren de meandros (curvas),
una de las medidas más tradicionales es la
construcción de muros y malecones especialmente
diseñados por los ingenieros civiles. Por otra parte, los
ríos pueden desviarse mediante la construcción de
canales que se encarguen de llevar el exceso de agua hacia
lugares que se ubiquen pendiente abajo, lejos de los sitios que
deseamos proteger (centros poblados, carreteras,
etc.).
En estos proyectos lo
ideal es que participen equipos multidisciplinarios, pues es una
irresponsabilidad encomendarle una tarea de esta magnitud
únicamente a un ingeniero civil (lo que no es raro en
nuestro mundo subdesarrollado); además de dicho
profesional, debe haber un equipo donde hayan: un ingeniero
forestal o agrónomo, un geólogo, un
hidrólogo, un geógrafo, etc.
Aguas
freáticas y régimen de los
ríos
Los materiales permeables como las arenas, gravas y
rocas diaclasadas
tienen alta capacidad de almacenamiento de
agua, debido a la existencia de abundantes espacios vacíos
o poros. En cambio, son
materiales impermeables las arcillas y las rocas no fracturadas,
las cuales retienen o no dejan fluir el agua hacia otras
posiciones. El límite superior de las aguas
freáticas o subterráneas recibe el nombre de nivel
freático o mesa de agua. En la época de lluvias el
nivel freático está cercano a la superficie,
mientras que en la época de sequía dicho nivel se
hace más profundo. Todo eso es un fiel reflejo de que las
aguas subterráneas son alimentadas por las aguas de
lluvia.
El régimen de los ríos depende en gran
medida de la fluctuación del nivel freático. Cuando
a lo largo del año el nivel freático está
más alto que el cauce de los ríos –en el caso
de paisajes acolinados-, la tendencia es que el agua corriente se
mantenga y los ríos nunca se sequen. Son entonces
ríos de régimen permanente. Al contrario, son
ríos de régimen intermitente aquellos que se secan
en determinados períodos del año, especialmente
durante la época de sequía, cuando el nivel
freático desciende por debajo del cauce.
El movimiento de las aguas freáticas es de sumo
interés en los estudios geomorfológicos, sobre todo
en los casos en que la roca se disuelve y se forman extensas
redes de galerías que alcanzan la superficie mediante
cuevas y depresiones. Este fenómeno ocurre de forma
espectacular en las calizas.
El conocimiento
de las aguas subterráneas es muy importante en la
ubicación de infraestructuras, y es fundamental en la
localización y apertura de pozos de agua para el consumo
humano, así como en la ubicación de
infraestructuras que puedan contaminar tanto las aguas de
escorrentía como las aguas freáticas, por ejemplo,
a través de fábricas de químicos,
gasolineras, pozos sépticos, y rellenos sanitarios. En
estos casos también es imprescindible la asesoría
de equipos multidisciplinarios.
Referencias: Strahler, A. Geografía Física; Thornbury, W.
Principios de
Geomorfología; Tricart, J. La epidermis de la tierra; y
Santiago, J.E. Generalidades sobre la erosión en
cárcavas.
El autor:
Jesús Enrique Santiago
Geógrafo – Geomorfólogo
Profesor de Geomorfología en la Universidad de
Oriente
Ciudad Bolívar, Venezuela.