La pregunta aparentemente simple de qué gobierna las formas de los canales de los ríos ha sido un desafío de larga data para los geólogos e ingenieros civiles. Un nuevo estudio dirigido por científicos de la UC Santa Cruz muestra que la cantidad de sedimento que transporta un río es un factor clave para determinar la geometría del canal del río y el tamaño de los granos de sedimento en el lecho del río.

Los resultados, publicado el 13 de marzo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , socavar una suposición común sobre los ríos con lecho de grava. La idea, respaldado por décadas de observaciones, es que los ríos con lecho de grava alcanzan un equilibrio, llamado canal de umbral, donde los granos de tamaño mediano en el lecho del río solo comienzan a moverse cuando el canal está lleno (la etapa de "flujo de banco lleno", justo antes de las inundaciones).

"Si todos los canales son canales de umbral, eso es conveniente porque nos ayuda a hacer predicciones para las decisiones de gestión y para modelar la evolución del paisaje, "dijo la primera autora Allison Pfeiffer, candidato a doctorado en Ciencias de la Tierra y planetarias en UC Santa Cruz.

Pero Pfeiffer descubrió que la suposición no es válida para los ríos en regiones con altas tasas de erosión que conducen a grandes cantidades de sedimentos que se mueven a través de los canales de los ríos. Estas condiciones son comunes en los empinados, Paisajes tectónicamente activos que se encuentran a lo largo de la costa oeste de América del Norte. Cuando Pfeiffer analizó datos sobre geometrías de canales y tasas de erosión para ríos con lechos de grava en toda América del Norte, encontró que la mayoría de los ríos que violan el supuesto de umbral están en la costa oeste.

"Los ríos en paisajes escarpados como las montañas de Santa Cruz transportan una gran cantidad de sedimentos en comparación con los ríos en, decir, Michigan o el norte del estado de Nueva York, ", Dijo Pfeiffer." Estos ríos con altos suministros de sedimentos han ajustado su geometría para transportar sedimentos a flujos más moderados, por lo que no se necesita una inundación para mover una gran cantidad de sedimentos ".

Como resultado, el sedimento en el lecho del río es mucho más fino de lo que predeciría el modelo de canal de umbral. Coautor Noah Finnegan, profesor asociado de ciencias terrestres y planetarias en UC Santa Cruz, Explicó que los canales de umbral solo pueden desarrollarse en entornos donde un bajo suministro de sedimentos permite que los granos más pequeños sean barridos y no reemplazados. Atrás queda una capa de "blindaje" en el lecho del río que consiste en granos más grandes que solo se pueden mover a las tasas de flujo más altas.

"Los ríos de la costa oeste tienden a tener una capa de blindaje menos desarrollada, ", Dijo Finnegan." Si cambia el suministro de sedimentos, lo más rápido para ajustar será el tamaño de grano en la capa de armadura ".

Cuando él y sus estudiantes toman medidas en los ríos locales, él dijo, los resultados normalmente no se ajustan al paradigma del canal de umbral. Pfeiffer encontró esto en el curso de un proyecto para predecir la distribución del hábitat de desove del salmón en las montañas de Santa Cruz. Los salmones necesitan grava en un cierto rango de tamaño para construir sus nidos. Usando la suposición de umbral, Las predicciones de Pfeiffer sobre el tamaño de la grava se desviaron por un factor de tres.

"Eso puede suponer una gran diferencia para un salmón Coho, ", dijo." Ahora sabemos que el suministro de sedimentos es un factor clave que debe tenerse en cuenta si estamos tratando de predecir el hábitat del salmón ".

Los hallazgos también pueden tener implicaciones prácticas para el diseño de proyectos de restauración de ríos. Los ríos son sistemas autoformados, y sus canales se forman y reforman con cada inundación. Los esfuerzos para imponerles diseños humanos no siempre tienen éxito.

"Los ríos son acertijos complicados que continúan planteándonos nuevos desafíos, ", Dijo Pfeiffer." La importancia del suministro de sedimentos quizás se ha subestimado. Todavía no tenemos el tipo de modelo teórico de los canales de los ríos que nos gustaría tener, pero este estudio muestra que el suministro de sedimentos es una variable que debe incluirse en el modelo ".