Una barra de boca es un elemento de un sistema deltaico , que se refiere a la deposición típicamente en el medio del canal del sedimento transportado por el canal del río en la desembocadura del río . [1]
Mecanismo de formación
Las barras de la desembocadura del río se forman porque el área de la sección transversal del flujo de salida cargado de sedimentos en expansión aumenta y, en consecuencia, la tasa de transporte de sedimentos por la línea central del chorro disminuye hacia la cuenca a medida que el flujo progresa de confinado a no confinado. [1] Más específicamente, cuatro etapas de la formación de la barra de la desembocadura del río son: (1) El chorro turbulento , que se expande en una cuenca poco profunda e inclinada, primero crea diques subacuáticos paralelos que se extienden hacia la cuenca y comienzan una cuenca de barra de la desembocadura del río hacia las puntas de los diques debido a la disminución en el flujo del impulso del chorro y como resultado la alta tasa de sedimentación en esta región; (2) Los diques subacuáticos se extienden hacia la cuenca y la barra de la desembocadura del río se agrava y prograda, ya que su presencia provoca una aceleración del flujo en las líneas de corriente sobre la barra y, posteriormente, esta aceleración cambia el gradiente de transporte de sedimentos sobre la barra, lo que provoca la erosión en la cara de la barra aguas arriba y la deposición. en la estela del bar corriente abajo ; (3) La progradación de la barra en la desembocadura del río se detiene y se estanca cuando la profundidad sobre la barra es lo suficientemente baja como para crear una presión de fluido en el lado aguas arriba de la barra, lo que fuerza el flujo alrededor de la barra y, en consecuencia, disminuye la velocidad y el esfuerzo cortante sobre la parte superior de la barra; (4) Finalmente, a medida que los diques continúan creciendo y extendiéndose debido a la presencia de la barra, el aumento de las descargas de agua y sedimentos alrededor de la barra provocan el ensanchamiento y la creación de una clásica barra triangular en la desembocadura del río en vista en planta. [1]
Controles sobre la evolución de la barra bucal
La dinámica de la erosión y deposición de sedimentos en la región estuarina , por lo tanto la formación y crecimiento de las barras bucales, se ven afectados por varios factores naturales y artificiales. Las actividades humanas, como la construcción de embalses , la recuperación a gran escala y la construcción de terraplenes, perturban por completo el equilibrio hidrodinámico del sistema e interfieren permanentemente con la morfología de las barras bucales. [2] Además, factores hidrodinámicos como la escorrentía , las fluctuaciones de la descarga de los ríos, es decir, las condiciones de flujo no uniforme vinculadas al hidrograma del río , el flujo de sedimentos, las características de los sedimentos, la geometría de la desembocadura del río, la vegetación, la existencia de mareas y olas, el juego un papel vital en la dinámica de la erosión y deposición de sedimentos en las desembocaduras de los ríos y activa controles geomorfológicos serios en el desarrollo de la barra de la boca. [2] [3]
En cuanto a las características de los sedimentos, la masa y la cohesión juegan un papel importante en la evolución de las barras de la desembocadura del río. Dado que los sedimentos más gruesos no están bien suspendidos por el chorro, es probable que se depositen cerca de la desembocadura del río y provoquen la construcción de barras en la boca. Por otro lado, dado que los sedimentos finos generalmente se transportan en forma suspendida, pueden transportarse más lejos y dispersarse ampliamente, y la mayoría de las veces, conducen a la construcción de diques. [2] [4] Además, la cohesión de los sedimentos, y de manera similar la vegetación , desempeñan un papel en la morfología de los depósitos de la desembocadura de los ríos al mejorar la estabilización, cambiando en consecuencia la geometría hidráulica de la desembocadura y alterando la hidrodinámica del chorro. [2] [5] [6] El tamaño del grano , que controla la velocidad de sedimentación de las partículas, también influye en la ubicación de la barra de la boca del río hacia la cuenca de la salida. [7] Además, los resultados del modelo [1] sugieren recientemente que el ancho del canal del río, la profundidad, la velocidad del flujo de salida y la pendiente de la cuenca son las variables más importantes que influyen en la distancia a la barra de la desembocadura del río.
Además de los controles relacionados con los procesos fluviales , los efectos de los controles marinos, como la actividad de las olas y las mareas, en las desembocaduras de los ríos son significativos en la evolución de la barra de la boca. Las ondas tienen un doble efecto sobre el crecimiento de la barra bucal; mientras que las olas pequeñas y generadas localmente favorecen la formación de la barra aumentando la dispersión del chorro, las olas grandes y de oleaje suprimen el desarrollo de la barra. [2] Los efectos complejos de las mareas, por otro lado, dependen de la fuerza relativa de la inercia del río con respecto a la energía de las mareas. Cuando la energía de las mareas es mucho mayor que la fluvial, la hidrodinámica del chorro que sale de la desembocadura del río, dominando la deposición de sedimentos, se ve muy afectada. [8] La velocidad de la marea continuamente alterada, el ancho del chorro de propagación, la profundidad del agua y, por lo tanto, la fricción del fondo a lo largo del ciclo de la marea, provocan el desarrollo de distintas morfologías de barra bucal. [9] [10] [11] La descarga de los ríos , las mareas y las olas también pueden afectar simultáneamente la dinámica del flujo de salida dependiendo de la flotabilidad, lo que juega un papel importante en la evolución de las barras bucales. [10] [12]
Importancia de las barras bucales
Cuando se considera un delta dominado por un río, la formación y evolución de los canales distributivos terminales del delta, que son las partes más activas de la red de canales distributivos, están estrechamente relacionadas con la formación de barras de boca. [13] La bifurcación del flujo del canal debido a la formación inicial de la barra bucal forma nuevos canales de distribución y se extienden a medida que la barra bucal migra. El crecimiento lateral y aguas arriba de la barra de boca reduce la velocidad del flujo y el flujo de sedimentos, es decir, la capacidad de flujo para transportar sedimentos, a través de ese canal, lo que resulta en el llenado y abandono del canal distributario terminal. El canal activo, donde se desvía el flujo, se bifurca nuevamente, después de la formación de otra barra bucal, y crea otra unidad de canales.
Además, las barras de la desembocadura de los ríos son importantes reservorios de hidrocarburos , [14] [15] y se han interpretado ampliamente en el registro geológico . [16] [17] Los análisis de las condiciones hidráulicas y sedimentológicas de la formación, progradación y agradación de las barras de la desembocadura del río , y la predicción de su forma, tamaño y espaciamiento son increíblemente valiosos para la predicción de yacimientos.
Finalmente, en las regiones estuarinas, existe una interacción mutua entre la morfología y la dinámica del flujo. Si bien la morfología de la barra de boca se forma y se ve afectada por la dinámica del flujo y los sedimentos o los patrones de olas y corrientes, las barras de boca también modifican esa dinámica y cambian la morfología de los estuarios. [13] Por lo tanto, la comprensión de la evolución de la barra de boca es clave para una mayor y mejor cuantificación de los cambios en la hidráulica y morfodinámica de los ríos debido a la existencia de la barra de boca.
Diferentes tipos
Las barras de boca se clasifican según las fuerzas primarias que dominan su formación: [10] (1) inercia del flujo de salida, (2) fricción del lecho turbulento , (3) flotabilidad del efluente , (4) inducida por las olas y, finalmente, (5) fuerzas de marea .
Barras de desembocadura de río dominadas por inercia
Los procesos relacionados con altas velocidades de flujo de salida en la salida de aguas profundas y la dispersión de sedimentos debido al chorro turbulento producen barras semilunar estrechas y alargadas con una espalda plana o ligeramente ascendente, que también se denominan barras bucales "tipo Gilbert", comúnmente en aguas profundas áreas del delta .
Barras de desembocadura de río dominadas por fricción
La propagación lateral del chorro turbulento potenciada por el aumento de la resistencia a la fricción en aguas costeras poco profundas, también asociada con una alta carga de lecho, produce una "barra de tierra media" casi triangular en la desembocadura del río, lo que hace que el canal se bifurque. A medida que continúa la progradación , se desarrollan nuevas barras en las bocas de los canales bifurcados y mejoran el crecimiento del delta hacia la cuenca . El delta del Mississippi se compone de tipos dominados por fricción de aguas poco profundas en el este (Paso del Noreste).
Barras de desembocadura de río dominadas por la flotabilidad
El predominio de los procesos de flotabilidad en la desembocadura del río asociados con una fuerte estratificación de la densidad del flujo de salida y la carga de sedimentos de grano fino en lugar de la carga del lecho , produce barras radiales estrechas y restringidas lateralmente con pendientes que se sumergen suavemente en áreas de aguas poco profundas del delta. El delta del Mississippi está compuesto por tipos de barra de boca dominados por flotabilidad ampliamente separados en el sur ( Southwest Pass y South Pass).
Barras de desembocadura de río dominadas por las olas
La poderosa y persistente energía de las olas y los procesos correspondientes, como la reelaboración de las olas, la refracción del flujo de salida, la mezcla debido al rompimiento de las olas , la dispersión de sedimentos en la costa y en la costa, generan barras semilunares regulares, comúnmente llenas de arena, ubicadas a distancias cortas de la boca. La forma y ubicación de la barra bucal también cambia con la incidencia de ondas normales u oblicuas.
Barras de desembocadura de río dominadas por la marea
El desarrollo de las barras de desembocadura de los ríos dominadas por las mareas depende en gran medida del transporte bidireccional de sedimentos por las corrientes de las mareas, lo que provoca un importante retorno de sedimentos río arriba hacia el canal. Los transportes de sedimentos dominados por inundaciones y reflujos generan una barra de boca radial amplia, discontinua, dominada por grandes crestas de marea separadas por canales profundos.
Implicaciones para la gestión de estuarios
La evolución de la barra de la desembocadura del río es extremadamente significativa dentro del paisaje costero. La mayoría de las veces, son subacuáticos e inaccesibles. Sin embargo, después de que emergen y su porción subaérea se vuelve visible, evolucionan hacia islas deltaicas. En consecuencia, al promover la expansión de la tierra, restauran las costas modificadas artificialmente y mitigan la erosión costera , [18] [19] [20] protegen a las comunidades costeras, [21] promueven el crecimiento de la vegetación, proporcionan hábitat para ecosistemas estuarinos ricos y productivos, [22] y potencialmente ser utilizado para agricultura, vivienda e ingeniería. Además, los depósitos de barras de boca ofrecen una ubicación estratégica para los proyectos de investigación relacionados con la restauración de estuarios y deltas, lo que los hace ideales para estudiar los efectos de la reducción de sedimentos del río y el aumento relativo del nivel del mar y para estimar la evolución, incluida la pérdida de tierras y las inundaciones, del río. deltas. [23]
Un ejemplo serio es el delta del río Mississippi, donde los humedales costeros están desapareciendo a una tasa de aproximadamente el 1% de la tierra por año. [24] [25] En el delta del Mississippi, con el fin de eliminar la pérdida de tierras y mitigar la erosión costera , se han construido desviaciones artificiales que reconectan el río con el humedal deltaico . [18] [26] [27] Esencialmente, se espera que estas desviaciones generen barras bucales en el extremo corriente abajo. Por lo tanto, los planes y estudios de restauración de muchos científicos e ingenieros apuntan en última instancia a promover la deposición de la barra bucal seleccionando estratégicamente los sitios de desviación y las geometrías de desviación y, en consecuencia, estabilizando el chorro, mejorando la fricción del fondo y la eficiencia de retención de sedimentos. [6] [28] [29] [30] Este ejemplo muestra cuán extremadamente esencial es comprender la dinámica de las barras de la desembocadura de los ríos y la física detrás de su formación para futuras discusiones sobre el desarrollo de nuevas tierras, la restauración del estuario, así como las medidas de mitigación para pérdida de humedales deltaicos.
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