¿Cómo se produce el proceso de transporte de sedimentos en los ríos?

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Sobre la Entidad

IMTA
El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua es un organismo público descentralizado que se aboca a enfrentar los retos nacionales y regionales asociados con el manejo del agua.
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El transporte de sedimentos por los ríos es un proceso continuo en la naturaleza, prueba de esto es la migración de los ríos, la formación y destrucción de bordos e islas, y los cambios de contorno en playas y costas. Estos procesos se originan con el inicio de movimiento de los sedimentos, la entrada en suspensión, el arrastre de fondo, lo que produce erosión, el transporte de sedimento, la deposición de partículas, su compactación y consolidación, crea continuamente los paisajes y modifica la forma de los ríos, a través del tiempo, su evolución se observa en períodos largos de tiempo. 

El conocimiento del transporte de sedimentos en un río es útil en problemas tales como: La determinación de la cantidad de sedimentos que entran al vaso de una presa, para diseñar el volumen o capacidad retención de sedimentos en una presa. En un río navegable es importante determinar la frecuencia de dragado con el fin de mantener el calado suficiente para la navegación de embarcaciones. Cuando se construye una presa, aguas abajo suelen producirse erosiones considerables durante un cierto tiempo. En algunos ríos debido a la extracción excesiva de los sedimentos, los que se usan comúnmente para la construcción, se pueden tener efectos adversos en la forma del cauce y el hábitat biológico en tramos de río aguas abajo.

Los sedimentos transportados son los del fondo y las orillas del cauce además de partículas muy finas procedentes de los terrenos de la cuenca. Las partículas entran en movimiento tan pronto como el esfuerzo cortante aplicado en el material del fondo exceda al esfuerzo cortante crítico o de inicio de movimiento. Generalmente las partículas de limo y arcilla entran en suspensión, y las partículas de arena y grava ruedan y se deslizan en una capa delgada cerca del fondo llamada capa de fondo.

Los sedimentos tienen funciones esenciales en los ríos como son: el desarrollo del cauce en sus cambios de forma (ancho, profundidad, formación de islas o bancos de arena), sirven para minimizar la degradación del fondo ya que suplen el sedimento en zonas erosionadas, en la formación de hábitats para un gran número de organismos vivos, en el transporte de nutrientes. Algunos riesgos del transporte de sedimentos son el cambio del ancho del cauce durante las avenidas, los deslizamientos de materiales, y los flujos de lodos y escombros en las inundaciones. La ingeniería de ríos se encarga de la restauración de los ríos, y su protección contra inundaciones.

Los procesos que gobiernan el movimiento de los sedimentos en los ríos son complejos y dependen de los siguientes factores: hidrológicos, hidráulicos, geológicos, geográficos y biológicos. La descarga de agua, su velocidad, las características de los materiales de las paredes y del fondo del cauce, la disponibilidad de material para su transporte. Otros factores son: la duración e intensidad de lluvia, la pendiente, el uso de suelo en la cuenca, la cobertura vegetal, el tipo de suelo, las actividades humanas. 

Los procesos de transporte de sedimentos en las montañas están sujetos a las características de la producción de sedimento y a la capacidad de transporte del cauce. Estos se originan por la erosión de pendientes sin vegetación, el deslizamiento de las laderas, el flujo de lodos y escombros.

Los escurrimientos pueden mover una porción de sedimentos finos (arena a graba y guijarros) anualmente, sin embargo el material más grueso puede durar mucho tiempo sin moverse hasta que los escurrimientos sean suficientemente fuertes para desplazar la mezcla de sedimentos.

Los grandes ríos transfieren sedimentos a través de miles de kilómetros, desde su nacimiento generalmente en las zonas montañosas, hasta su descarga al mar. Algunas veces atraviesan continentes, como es el caso de los ríos Amazonas y Orinoco, proceden de las montañas de los Andes, cuyos sedimentos son transportados por los ríos que atraviesan la parte norte de Sud América. Los sedimentos pueden tardar cientos, a miles de años en su viaje hacia la desembocadura. Del sedimento transportado a los océanos por los grandes ríos que drenan los continentes, del orden de 80 a 90% corresponden a arena fina en suspensión y entre el 10 a 20% a arena gruesa transportada en el fondo. En su desembocadura se llegan a acumular grandes cantidades de sedimento en forma de abanico o delta, algunos de los grandes deltas son: el delta del río Amazonas con un área de 467,078 km2, el del Misisipi es con 28,568 km2, del Río Grijalva en México es de 17,028 km2, la del río Nilo es de 12,512 km2.

En los estudios acerca de la evolución de la forma que adquiere un río a través del tiempo o morfología se busca asociar los registros de eventos históricos como las grandes avenidas, algunas de ellas provocadas por los huracanes o tormentas tropicales, o con los registros de sismos, para conocer como influyeron en los procesos sedimentarios.

En la práctica para estimar el transporte de sedimentos en un río frecuentemente se usan fórmulas empíricas o semiempíricas. La ventaja de este tipo de fórmulas es que son simples de aplicar, sin embargo su desventaja es que corresponden a las características específicas del río en el sitio donde se hicieron las mediciones y en la naturaleza cada río es diferente, por lo que al aplicar diferentes fórmulas se obtienen resultados muy diversos. Para obtener resultados más aproximados es necesario hacer mediciones de campo en el sitio específico, llevar registros del transporte de sedimentos en un cauce a través del tiempo.

En ocasiones se necesita conocer cómo cambiará el funcionamiento de un río por la presencia de una obra hidráulica como una presa, en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua se han realizado estudios acerca del impacto en un río por la construcción de una presa hidroeléctrica en el Río Verde en Oaxaca en colaboración con la Comisión Federal de Electricidad. También para conocer escenarios de riesgo de inundaciones en el Río Papaloapan, con la Comisión Nacional del Agua.

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