Tectónica de Placas

Materia y calor interno de la Tierra

Energía Solar

Sistemas del Clima, Atmósfera

y Agua

Proc. Endo.

Proc. Exo.

LOS CICLOS GEOLÓGICOS

Superficie Terrestre

Sismicidad

Actividad Volcánica

Movimientos de tierra:Epeirogénesis y Orogénesis

Procesos Internoso

Fuerzas Endógenas(Constructores)

Deslizamientos de tierra

Acción del viento

Elementos del Ciclo Hidrológico:Glaciares

Ríos y LagosAguas subterráneas

Procesos Externoso

Fuerzas Exógenas(Niveladores)

Conjunto de todas las formas de la superficie terrestre

El Relieve de La Tierra

Topografía actual

CORRIENTES DE AGUAS SUPERFICIALES

Geología Física UAM-I Alberto Pérez Rojas

Contenido • La Tierra como sistema: el ciclo geohidrológico. • Las aguas de escorrentía. • Flujo de corriente. • Cambios corriente arriba a corriente abajo. • Nivel de base y corrientes en equilibrio. • Erosión de las corrientes fluviales.

• Transporte del sedimento por las corrientes. • Depósitos de sedimentos por las corrientes

fluviales. • Valles fluviales. • Meandros encajonados y terrazas fluviales. • Redes de drenaje. • Inundaciones y control de la inundación.

Continuación

Los ríos son muy importantes para los seres humanos…

• Desplazamiento de mercancías.

• Fuentes de agua para irrigación.

• Fuente de energía. • Terrenos de

cultivo. • Reciclado

constante del agua del planeta.

Agente dominante de la

alteración del paisaje.

Dado que tanta gente vive cerca de los ríos, las inundaciones se cuentan entre los riesgos geológicos más destructivos.

A pesar de las inversiones de diques y presas, los ríos no siempre pueden controlarse.

Venecia está al borde de la inundación

Las abundantes lluvias ponen en jaque a la ciudad. El nivel del agua podría marcar su nivel más alto en 29 años. La cifra histórica de la marea alta fue registrada el 4 de noviembre de 1966, cuando las aguas llegaron a los 1.94 metros.

Todos los ríos desembocan en el mar; sin embargo, el mar no está lleno;

hacia el lugar de donde vienen los ríos, hacia allá regresan de nuevo.

(Eclesiastés 1,7)

La tierra como sistema: el ciclo hidrológico

Distribución del agua de la Tierra

1,360 m. km3

El agua puede cambiar rápidamente de un estado de materia a otro a las temperaturas y las presiones existentes en la superficie de la Tierra.

Por consiguiente, el agua se está moviendo constantemente entre la hidrosfera, la atmósfera, la tierra sólida y la biosfera.

Ciclo hidrológico

Sistema mundial gigantesco impulsado por la energía del sol. La atmósfera proporciona el nexo vital entre los océanos y los continentes.

El agua empapa el suelo por infiltración y se mueve hacia abajo, luego en dirección lateral y, resurge en los lagos, ríos o directamente en el océano.

Debido a esta conexión, la humedad del suelo no solo afecta directamente a los cultivos, sino también, indirectamente, a través del impacto que esta causa en las condiciones del tiempo.

La humedad en el suelo de esta granja está conectada con el agua del río y el vapor de agua en el aire, a través del ciclo hidrológico.

Balance del agua en la Tierra

Cuando la velocidad de caída de la lluvia es mayor que la capacidad del suelo para absorberla, el agua adicional fluye sobre la superficie en lagos y corrientes,

proceso denominado escorrentía.

Aunque sólo un pequeño porcentaje de la energía de las aguas de escorrentía se utiliza para erosionar la superficie, constituye el agente

más importante que esculpe la superficie de la Tierra.

Las aguas de escorrentía Capacidad de infiltración del terreno

1. Intensidad y duración de la precipitación.

2. Estado de humedad previo del suelo.

3. Textura del suelo.

4. Pendiente del terreno.

5. Naturaleza de la cubierta vegetal.

La palabra corriente se utiliza para indicar un flujo encauzado de cualquier tamaño, desde el arroyuelo más pequeño hasta el río más grande.

Flujo

turbulento

Flujo de corriente

Canales de Flujo: medios hidrodinámicos complejos. El agua es un fluido incompresible, con una densidad próxima a 1/3 de la de los sedimentos transportados. Se caracteriza por una gran movilidad, es decir, por fricciones internas muy reducidas cuando fluye.

El flujo se divide en dos categorías distintas en función de la turbulencia:

a) Fluido no turbulento (laminar) si su velocidad varía lenta y regularmente en el tiempo y en el espacio.

b) Fluido o flujo turbulento, cuando sus fluctuaciones de velocidad son rápidas y localizadas.

Flujo

turbulento

Ilustración de la diferencia entre flujo laminar y turbulento en canales.

Flujo laminar, número de Reynolds bajo

Flujo turbulento, número de Reynolds alto

Para fluidos en canales el Re crítico que separa un flujo laminar de uno turbulento es 2,000.

Para una partícula dentro de un fluido, el Re crítico es alrededor de 1.

Influencia de la forma del cauce sobre la velocidad de la corriente

Cuando el cauce es recto, las mayores velocidades se producen en el centro, justo por debajo de la superficie. Las velocidades mínimas se encuentran a lo largo de los lados y en el fondo del cauce, donde la fricción es siempre mayor.

El flujo más rápido se desvía hacia el lado externo de cada recodo, erosionando el cauce de ese lado.

Cauce curvo o tortuoso

Factores que determinan la velocidad de una corriente

• Gradiente o pendiente de un cauce fluvial. Se expresa como la caída vertical de una corriente a lo largo de una distancia dada.

• Forma transversal. Determina la cantidad del agua que estará en contacto con el cauce. El cauce más eficaz es aquel cuya área transversal tiene el menor perímetro.

• Caudal. Cantidad de agua que atraviesa un determinado punto en una unidad de tiempo.

Caudal (m3/seg) = anchura del cauce (m) x profundidad del cauce (m) x velocidad (m/seg).

Cuenca Caudal medio

Calificación Río País Km2 m3 / seg. 1 Amazonas Brasil 5.778.000 212.400

2 Congo R. D. del Congo 4.014.500 39.659

3 Changiang China 1.942.500 21.800

4 Brahmaputra Bangladesh 935.500 19.800

5 Ganges India 1.059.300 18.700

6 Yenisei Rusia 2.590.000 17.400

7 Mississippi Estados Unidos 3.222.000 17.300

8 Orinoco Venezuela 880.600 17.000

9 Lena Rusia 2.424.000 15.500

10 Paraná Argentina 2.305.000 14.900

Los ríos más largos del mundo clasificados por caudal

Relación entre la anchura, profundidad y velocidad respecto al caudal.

Conforme aumenta el caudal, lo hacen de una manera ordenada la anchura, la profundidad y la velocidad.

Cuando un área cambia de rural a urbana, se acorta el tiempo de demora entre las precipitaciones y el máximo de inundación.

Efecto de la urbanización sobre el caudal

Hidrografía hipotética

Cambios corriente arriba a corriente abajo

Gradiente decreciente constante desde la cabecera hasta su desembocadura. Donde el gradiente es alto, el caudal es pequeño y donde el caudal es grande, el gradiente es pequeño.

Perfil longitudinal

TAMAZUNCHALE

LLANURA COSTERA

TAMPICO

Golfo de México Río Pánuco

S. M. ORIENTAL

ZUMPANGO

Nivel del Mar

PLANICIE COSTERA

Río Sinaloa

SIERRA MADRE OCCIDENTAL

GOLFO DE CALIFORNIA

400 1000 100

Río Tula

Río Moctezuma

Perfiles longitudinales

SISTEMAS FLUVIALES

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1300

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Distancia (Km)

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Sn. SebastianSn. Bartolomé

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Distancia (Km)

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Distancia (Km)

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Sn. Salvador

Sn. Pablo

Sn. SebastianSn. Bartolomé

VenadosJilotlaS. Cristóbal

Cuenca media

Cuenca alta

Cuenca baja

La cuenca endorreica de Metztitlán

Niveles de base local (temporal) y absoluto

Menor punto al cual una corriente puede erosionar su cauce: Nivel de base absoluto (nivel del mar).

Cuando se construye un dique o una presa a lo largo de una corriente, el nivel de base de la corriente se eleva. Esto reduce la velocidad de la corriente e induce el depósito y la reducción del gradiente aguas arriba.

Erosión de las corrientes fluviales

1. Remoción de regolita. Clastos débilmente consolidados.

2. Abrasión. Cortando

a profundidad el cauce fluvial.

3. Erosión remontante

o de cabecera.

Marmitas de gigante

Transporte del sedimento por las corrientes

Las corrientes transportan su carga de sedimento de tres maneras:

1. Carga disuelta (solución). 2. Carga suspendida (suspensión). 3. Carga de fondo (fondo del cauce).

Movimiento de las partículas minerales en el agua

Carga de fondo y suspendida en agua corriente

saltación rodamiento suspensión

La mayoría de las corrientes transforman la mayor parte de la carga en suspensión. La carga de fondo se mueve de manera intermitentey suele

representar la menor porción de la carga de una corriente.

Carga de fondo

El clasto de tamaño máximo que una corriente puede mover está determinado por la velocidad del agua.

Cantos rodados

Capacidad y competencia

• Capacidad: Carga máxima de partículas sólidas que una corriente puede transportar.

Mayor caudal = Mayor capacidad • Competencia ( C ): Indica el tamaño de clasto máximo que

una corriente puede transportar. La velocidad de una corriente ( V ) determina su competencia. La competencia aumenta en un valor igual al cuadrado de la velocidad

de la corriente. Si la velocidad se duplica, la fuerza del impacto del agua aumenta cuatro veces:

xV = x2C

Durante las inundaciones, las rocas aparentemente inmóviles de este cauce ruedan a lo largo del lecho de la corriente.

Procesos sedimentarios: el agua como agente mecánico de erosión y transporte

Diagrama de equilibrio (Hjulstrom, 1939).

Depósitos de sedimentos por las corrientes fluviales

Aluvión. Material bien seleccionado depositado por una corriente de agua.

“acumulaciones de arena y grava en forma de cuarto creiente”

Depósitos de sedimentos a lo largo del cauce

Erosionando el margen externo y depositando sedimento en el interno de un meandro, la corriente es capaz de desviar su cauce.

Depósito

de barra

Los diques naturales o leveés, son estructuras de pendiente suave creadas por inundaciones repetidas.

Depósitos de llanura de inundación

Una llanura de inundación es la parte de un valle que se anega durante una inundación

Los abanicos aluviales se desarrollan donde una corriente fluvial de gradiente alto abandona un valle estrecho en terrenos montañosos y sale súbitamente a una llanura amplia o a un fondo de valle.

Abanicos aluviales y deltas

Abanico coluvial

Estructura y desarrollo de un Delta simple que se forma en las aguas relativamente tranquilas de un lago.

Las formas de los deltas varían y dependen de factores como la carga de sedimentos de un río y la fuerza y

naturaleza de los procesos costeros.

Desierto del Sáhara

Delta del Nilo Delta del Mississippi

Durante los últimos 5000 a 6000 años, el Mississipi ha construido una serie de siete subdeltas coalescentes.

Delta del Río Mississippi

Valles fluviales

Las características más destacadas de los valles estrechos son los rápidos y las cataratas.

Valles estrechos

Corriente que erosiona su llanura de inundación

Valles estrechos en forma de “V”

Valles anchos

Estrangulamiento del cauce y lagos de

media luna

Una vez que la corriente aproxima su cauce al nivel de base mediante erosión, se aproxima a una condición de equilibrio, y la erosión vertical se hace cada vez menos dominante.

Esta imagen aérea muestra los meandros encajonados del río Dolores en el oeste de Colorado. Las corrientes de curso sinuoso empezaron la erosión vertical debido al levantamiento de la llanura de Colorado.

Meandros encajonados y terrazas fluviales

Las terrazas se

forman cuando una

corriente produce

erosión en la vertical a través de un aluvión.

Terrazas aluviales

Redes de drenaje

Una cuenca de drenaje es la zona de tierra drenada por una corriente y sus afluentes. Las divisorias o parteaguas son los límites que separan las cuencas de drenaje.

Cuenca de drenaje del río Mississippi

Cuenca hidrográfica

Modelos de drenaje

Captura de corrientes y formación de desfiladeros

Un afluente de la corriente B provoca erosión remontante hasta que captura y desvía la corriente A.

El cauce y la corriente de agua A es abandonado como consecuencia de la captura.

Este accidente geográfico es ahora un desfiladero.