ARTÍCULOS
Análisis de la carga de fondo y dinámica de trasporte en el Río cuarto, provincia de Cordoba, como base para una minería de aridos sustentable
Susana Degiovanni1, Mónica Villegas1 y Juan P. Ulla1
1Universidad Nacional de Río Cuarto (5800) Río Cuarto. Email: sdegiovanni@exa.unrc.edu.ar
RESUMEN
El río Cuarto, como la mayoría de los cursos fluviales del sur de Córdoba, presenta alteraciones en su funcionamiento (incisión y erosión lateral en cuenca media) vinculadas, a causas naturales (climáticas y tectónicas) y antrópicas (minería de cauce, rectificaciones, construcción de azudes). Algunos sectores técnicos-administrativos adjudican a la extracción de áridos la desestabilización del río Cuarto en su tramo medio, pero aún son necesarios estudios integrales que consideren las particularidades de las distintas subcuencas (morfológicas, hidrológicas, sedimentológicas) para analizar el impacto de diversas actividades, incluida la minería. Con el propósito de contribuir a la gestión sustentable del espacio fluvial, el objetivo de este trabajo es caracterizar la carga tractiva, definir su procedencia y analizar las tasas y dinámica de transporte. Para ello se analiza la geología, geomorfología y el régimen hidrológico de las subcuencas Piedras Blancas, Las Canitas y La Invernada; se tipifica la granulometria de la carga tractiva y se aplican métodos directos e indirectos para estimar volúmenes transportados. Se concluye que: los materiales psefíticos son aportados predominantemente por el río Piedras Blancas y los psamíticos por los ríos Las Canitas, La Invernada y Seco; estos aportes se vinculan exclusivamente a crecidas de verano; en estiaje el río Cuarto moviliza su lecho aluvional a razón de 30-50 m3/día; la extracción de áridos potencia localmente el desbalance de sedimentos por lo que debe contemplar los ritmos estacionales de reposición para disminuir los impactos negativos y contribuir a la sustentabilidad. La incisión generalizada responde principalmente a causas climáticas y tectónicas y secundariamente, antrópicas.
Palabras clave: Proveniencia; Transporte; Árido; Sustentabilidad; Río Cuarto.
ABSTRACT
Tractive loand and transport dynamic analysis in the Cuarto river as a basis for a sustanable sand and gravel mining. Like most streams in south of Córdoba Province, the Cuarto river shows changes in its operation (downcutting and lateral erosion in the middle basin) related to natural (climatic and tectonic) and anthropogenic causes (channel mining, rectifications, dam constructions). Some technical and administrative sectors assign to sand and gravel mining the destabilization of Cuarto river in its middle reach, but comprehensive studies are still required to consider the particularities of different sub-basins (morphological, hydrological, sedimentological) to analyze the impact of various activities, including mining. In order to contribute to the sustainable management of the river systems, this work intends to characterize the tractive load, defining their origin and analyzing rates and dynamics of transport. For this aim, geological and geomorphological features in the upper basin are set, hydrology of sub-basins Piedras Blancas, Las Canitas and La Invernada are analyzed, tractive load grain size is tipyfied, and direct and indirect methods for estimating transported volumes are applied. Conclusion are: psephitic sediments are predominantly provided by Piedras Blancas river and psammitic sediments by Las Canitas, La Invernada and Seco rivers. These contributions are related exclusively to summer floods; in low flow conditions Cuarto river mobilizes its riverbed sediments at 30-50 m3/day rate; sand and gravel mining locally powers the imbalance of sediment, so seasonal rates of replacement should be considered to reduce negative impacts and contribute to sustainability; regional downcutting is mainly related to climatic and tectonic causes and, subordinately, to anthropogenic causes.
Keywords: Provenance; Transport; Sand and gravel mining; Sustainability; Cuarto river.
INTRODUCCIÓN
La red de drenaje del Sur de la provincia
de Córdoba, a excepción del río Quinto,
está integrada por un conjunto de cursos
permanentes y temporarios, que drenan el
extremo meridional de las Sierras de Comechingones
y desarrollan sus cuencas medias
y bajas en la Llanura Pampeana. La mayoría
de estos sistemas fluviales están en vías
de ajuste y exhiben en general un marcado
proceso de incisión (del orden de 4 m
hasta más 20 m), vinculado a causas naturales
(climáticas y tectónicas) y antrópicas
(canalizaciones, trasvases, uso de la tierra,
minería de áridos, entre otras), tal como
fuera senalado en numerosos trabajos, entre
ellos Blarasin et al. (1994, 2005); Doffo
(2007); Degiovanni (2008); Degiovanni et
al. (2009); Doffo et al. (2010) y Cholaky et
al. (2005). La minería de áridos, tanto de
cauce como de canteras, sólo se lleva a cabo
en el río Cuarto o Chocancharava.
A nivel mundial, los efectos de las explotaciones
mineras en cauces fluviales han sido
abordados por numerosos autores. Entre
los trabajos clásicos pueden citarse los de
Kondolf (1994, 1997) que analiza las alteraciones
geomorfológicas y ambientales de
la actividad. Entre los trabajos más recientes,
pueden citarse las contribuciones de
Rovira et al. (2005) quienes abordan la influencia
en el almacenamiento de sedimentos
en procesos extractivos prolongados;
Rinaldi et al. (2005) analizan los efectos físicos
y proponen pautas de manejo; y Chen
y Liu (2009) y Chen et al. (2008) aplican
modelos hidrodinámicos y de transporte de
sedimentos para simular el impacto de la
actividad sobre el sistema fluvial.
El río Cuarto, desde fines de la década del
`70, ha incrementado notoriamente la tasa
de profundización y erosión lateral en el
tramo medio, causando importantes afectaciones
a la infraestructura vial y a sectores
urbanizados (Río Cuarto, Alejandro Roca,
Reducción, La Carlota). En los últimos
anos, y vinculado a un marcado aumento
de los volúmenes extraídos desde el ano
2000, se ha generado una fuerte controversia
respecto a la incidencia de la minería
de áridos sobre la dinámica del curso, que
incluye posiciones variadas. Así, Corral et
al. (2005, 2006, 2007a y b, 2009), senalan
que la extracción de áridos supera a la reposición,
por lo que atribuyen a esta actividad
el marcado proceso de incisión y desestabilización
lateral que el curso exhibe en este
sector. Estos autores basan sus conclusiones
en estudios cuantitativos realizados en el
tramo próximo a la ciudad de Río Cuarto,
que incluyen estimaciones (directas e indirectas)
de la tasa de transporte y un balance
sedimentológico simplificado obtenido a
través de la cuantificación de la erosión de
fondo, erosión lateral y volúmenes de áridos
extraídos. Por su parte, Azcurra et al. (2001), Villegas et al. (2002), Degiovanni et al. (2005a), a través del monitoreo de
geoindicadores morfológicos y sedimentológicos
en la cuenca media del río Cuarto,
que concentra la mayor presión minera,
consideran que el impacto de la actividad
sobre la dinámica del curso, si bien es negativa,
no explica totalmente el proceso de
profundización y erosión lateral que exhibe
el río Cuarto en su cuenca media, el cual
también responde a los controles regionales
ya senalados. En Degiovanni et al. (2000
a y b, 2004, 2005a y b) y Villegas et al. (2000 y 2002), se analizan las alteraciones
morfodinámicas de este curso en las últimas
décadas, como resultado de múltiples
intervenciones que coexisten en espacio y
tiempo, entre las que se cuentan, además de
la minería de áridos, obras ingenieriles en
cauce, como varias rectificaciones y construcción
de azudes, que implicaron modificaciones
locales del gradiente y ajustes en el
perfil longitudinal.
Paralelamente al análisis de las causas que
originan cambios en el comportamiento
del río Cuarto es necesario efectuar un ordenamiento
y gestión sustentable de las actividades
relacionadas a este sistema fluvial,
entre ellas, la extracción de áridos, tanto de
cauce como de terrazas o paleocanales, que
permita definir más adecuadamente los sitios
de extracción, fijar cupos acordes con
la tasa de reposición estacional, considerar
pasivos ambientales relacionados a la actividad,
entre otros, (Degiovanni y Villegas
2009).
Para llevar a cabo esta tarea, es imprescindible
disponer de información acerca del funcionamiento
de la cuenca del río Cuarto,
desde un punto de vista sistémico, que permita
un análisis integral considerando las
particularidades de las distintas subcuencas
(morfológicas, hidrológicas, sedimentológicas)
para, en este marco contextualizar
las diversas actividades antrópicas, entre
ellas la minería de áridos. En Villegas et al. (2006), ya se presenta una tipificación del
comportamiento de algunas subcuencas
del río Cuarto, sobre la base de estudios
morfológicos y sedimentológicos. Con esta
concepción holística y con el propósito de
avanzar en el conocimiento del transporte
de sedimentos en esta cuenca, el objetivo
de este trabajo es analizar la carga tractiva
del río Cuarto, su procedencia y las tasas y
dinámica de transporte.
Ubicación del área de estudio
El área de estudio comprende el sector sur
de la cuenca alta del río Cuarto, desarrollada
en la Sierra de Comechingones, y el
tramo extraserrano hasta aproximadamente
4 kilómetros aguas abajo de su confluencia
con el río Seco, departamento Río Cuarto,
Córdoba, involucrando las subcuencas
de los río Piedras Blancas, Las Canitas y La
Invernada (Fig. 1).
Figura 1: mapa de ubicación del área de estudio.
CARACTERISTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO
Clima
La región posee clima mesotermal subhúmedo-
húmedo, con temperaturas medias
del orden de 16,5 oC y precipitaciones medias
anuales que varían desde 939,4 mm,
en proximidades de las sierras, a 856,3 mm
hacia el SE, en todos los casos concentradas
en primavera-verano (75-80 %). En
la curva cronológica anual de la Serie Los
Chanares-Las Tapias (1941-2010, Fig. 2),
muy próxima al área de estudio, la precipitación
media anual (PMA) es de 915,4
mm, se observa una marcada alternancia de
períodos húmedos y secos y, a partir del ano
1972, una clara tendencia ascendente de las
precipitaciones que en la mayoría de los
anos superan el valor medio. Entre los más
lluviosos se destacan 1979, 1991, 1992,
1999 y 2004- donde las lluvias excedieron
en 300-450 mm la PMA, mientras que los
anos más secos de este ciclo fueron 1974,
1986, 2003 y 2005.
Figura 2: curva cronológica anual de precipitaciones serie Los Chanares.
Hidrología superficial
La cuenca alta del río Cuarto (en su extremo meridional), está integrada por las
subcuencas de los ríos Piedras Blancas, Las
Canitas y La Invernada (Fig. 3). El sector
septentrional está drenado por el río Alpa
Corral - Seco.
Figura 3: mapa Hidrográfico del sector sur de la cuenca alta del río Cuarto y distribución de caudales medios mensuales.
Figura 4: mapa Geológico sector Sur cuenca alta del río Cuarto.
Considerando los datos provenientes de la
red de estaciones hidrométricas dependiente
de la Secretaría de Recursos Hídricos de
la Nación, puede observarse en la figura 3,
que existe una relación directa entre área
drenada y caudal en las estaciones de aforo
localizadas inmediatamente a la salida del
área serrana de estos cursos. Así los ríos Piedras
Blancas, La Tapa y Las Tapias, tienen
módulos de 2,93- 1,63 y 0,56 m3/s, respectivamente),
vinculación menos notoria en
la estación Tincunacu (3,57 m3/s), situada
en el tramo extraserrano del río Cuarto, debido
a la influencia de otros factores (por ej.
cambios en tasa de infiltración).
En todos los casos la distribución de caudales
medios mensuales es asimétrica y muestra
los máximos valores entre los meses de
Octubre-Abril, con picos en Diciembre y
Febrero, en coincidencia con la distribución
de precipitaciones. Todos los cursos
tienen régimen torrencial vinculado a la
alta intensidad de las precipitaciones y a las
características geológico-geomorfológicas
del área, que favorecen escurrimientos rápidos
con cortos tiempos de concentración
(caudales máx. diarios del orden 416, 402
y 57 m3/s en las estaciones Piedras Blancas,
La Tapa y Las Tapias, respectivamente).
Los aforos instantáneos mensuales (2006-
2008) presentados en Ulla (2008), indican
que el caudal de base de los ríos Piedras
Blancas, Las Canitas, La Invernada y
Cuarto es del orden de 0,7 - 0,13 - 0,2
y 4 m3/s, respectivamente. En general los
anos con importantes excesos hídricos se
corresponden con crecidas de magnitud.
Entre los eventos importantes se destaca la
crecida extraordinaria del 7/1/ 2007, asociada
fundamentalmente a la subcuenca del
río Piedras Blancas, que alcanzó 1060 m3/s
en el río Cuarto, a la altura de la ciudad
homónima (dato proveniente limnímetro
instalado en Azud puente Carretero, Corral et al. 2009).
Geología
La zona se sitúa en Sierras Pampeanas y
borde occidental de la Llanura Pampeana
y exhibe el clásico modelo de bloques que
caracteriza a estos ambientes. En el sector
serrano afloran metamorfitas del Complejo
Monte Guazú integrado por migmatitas
con intercalaciones de anfibolitas, ortogneises,
gabros, granitoides y pegmatoides.
El borde oriental de esta unidad presenta
una zona de esquistocidad milonítica que corresponde a la faja de cizalla regional
Guacha Corral. Hacia el Norte, la secuencia
metamórfica fue intruida por el batolito
granítico Cerro Áspero-Alpa Corral, mientras
que hacia el sudoeste, a través de la faja
de cizalla Las Lajas, se pone en contacto
con el Complejo Achiras compuesto por
esquistos biotíticos, anfibolitas y mármoles
con inyecciones aplopegmatoides y granitoides
anatécticos. (Fagiano 2007)
En el sector extraserrano afloran secuencias
finas cuaternarias de abanicos aluviales,
parcialmente cubiertas por depósitos loessoides.
En las fajas fluviales de los cursos
principales se reconocen sedimentos psamíticos
y psefíticos y, en la parte cumbral de
algunos altos se exponen materiales lóessicos
holocenos. La Formación Pampiano
(Fidalgo et al. 1973; Cantu 1992), es la
unidad aflorante más antigua (Pleistoceno
medio-superior) y está constituida por
sedimentos de granulometría limo a limoarenosa
muy fina, con diferente grado de
cementación.
Geomorfología
La cuenca alta del río Cuarto se desarrolla
en la pendiente oriental del bloque de la
Sierra de Comechingones, macro unidad
denudativa, donde los procesos de incisión
fluvial son los dominantes. En este
ambiente se preservan paleosuperficies
erosivas pre-terciarias con cubierta eólica
cuaternaria (pampas de altura). La zona
pedemontana, forma parte de una extensa
bajada cubierta por sedimentos eólicos,
afectada por eventos neotectónicos, incidida
por la red de drenaje actual, la cual presenta
una tasa de profundización importante.
La traza de los cursos principales está
fuertemente controlada por estructuras
conjugadas de rumbo NO-SE y SO-NE
y, en menor grado meridionales, las que a
su vez definen bloques que presentan distinto
comportamiento hidrológico y morfodinámico.
Analizando la faja fluvial del
sistema Piedras Blancas-río Cuarto, Ulla
(2008) indica que hasta la confluencia con
el río Las Canitas, el canal es rectilíneo,
tiene baja relación ancho/profundidad (a/
p=9-36) y el lecho es dominantemente rocoso/
cohesivo, y localmente está cubierto
por un delgado aluvión psefítico (Fig. 5-a).
Desde este tributario hasta el río Seco, la
sinuosidad también es muy baja observándose
"meandros rectangulares" encajados
en tosca, con mínima-nula migración lateral, el aluvión de fondo es más potente
y de textura areno-gravosa por los aportes
de los ríos Las Canitas y de La Invernada.
La relación a/p es muy baja (a/p=6) en los
segmentos incididos y se incrementa localmente
en algunos tramos de agradación
(a/p=71) donde además se generan barras
centrales y laterales. Frente al abanico del
río Seco, e inmediatamente aguas abajo, el
canal se ensancha (a/p= 60-80) es ligeramente
sinuoso y entrelazado, de lecho areno-
gravoso y hay sitios de erosión lateral
activa. (Fig. 5-e).
Figura 5: vistas de segmentos de canal representativo de los cursos del área de estudio, a) río Piedras Blancas.
Canal rectilíneo de lecho psefítico; b) río Las Canitas canal sinuoso, areno gravoso; c) río La Invernada, canal
entrelazado areno-gravoso; d) río Seco canal entrelazado areno-gravoso; e) río Cuarto aguas abajo confluencia río
Seco. Canal sinuoso-entrelazado areno-gravoso.
Los ríos La Invernada y Seco, en sus tramos inferiores tienen canales entrelazados, de lecho areno-gravoso y alta relación a/p, especialmente éste último (a/p=300); el río Las Canitas, por su parte, es meandriforme y exhibe mayor tasa de profundización que los anteriores. (Fig. 5-b).
MATERIALES Y MÉTODOS
Para caracterizar la carga tractiva se tomaron muestras de sedimentos de fondo (barra y canal) en el curso de mayor orden y en el tramo final de los tributarios principales (estaciones de muestreo E1 a E10, figura 6).
Figura 6: caracterización de
materiales tractivos
de las subcuencas que
aportan al río Cuarto.
Se efectuó el análisis textural mediante tamizado
de las fracciones psamíticas y psefíticas finas, mientras que los materiales más
gruesos fueron analizados a partir del tratamiento
digital de imágenes fotográficas.
Para la clasificación granulométrica se utilizó
la escala de Udden-Wentworth (1922). A
cada muestra se le aplicó un procesamiento
estadístico convencional, descriptivo, donde
los intervalos se establecieron siguiendo
la escala de Krumbein (1934) y los estadísticos
se obtuvieron mediante la aplicación
de los coeficientes de Folk y Ward (1957).
La procedencia se definió sobre el análisis
de antecedentes, caracterización geológicapetrológica
de campo y laboratorio tanto
del área fuente como de los materiales aluviales
de los canales tributarios.
Para la estimación del transporte de la carga
de fondo se utilizaron dos métodos:
a- indirectos: se aplicó la ecuación de
Shields (1936), basada en el exceso del
esfuerzo de corte: θc = T0c / (ρs - ρ) g D
(donde, T0c = esfuerzo tangencial crítico;
ρs = densidad de las partículas del lecho;
ρ = densidad del fluido; g = aceleración
de la fuerza de gravedad y D = diámetro
de la partícula). La ecuación obtenida por
Shields (1936) es la siguiente: (Gs/Q)(γs -
γ)/γS = (T0 - T0c)/( ρs - ρ)gD; donde Gs, es
la masa de sedimentos por unidad de ancho
y tiempo, y Q se refiere a la descarga del
fluido. Para la determinación del esfuerzo
de corte (T0), se aplica la ecuación basada
en la pendiente de energía, que obedece a la
expresión: T0 = ρgdS, donde d es la profundidad
y S la pendiente de energía.
b- directos, se midió mediante trampa de
sedimentos (Ulla 2008). En ambos casos se
trabajó con datos granulométricos relevados
en aquellas secciones en las que la disponibilidad
de arena era importante y que,
a su vez, son las más próximas a los sectores
de explotación de áridos.
La información morfométrica e hidrológica
utilizada para estimar tasas de transporte
surge de trabajos antecedentes (Villegas et
al. 2006, Ulla 2008) y trabajo de campo.
Este último incluyó el relevamiento topográfico
de tramos de canal para definir gradiente
(S) y determinar el área de secciones
trasversales que incluyan marcas de crecida.
Los caudales asociados a estos eventos
se obtuvieron indirectamente aplicando la
ecuación de Manning para estimar la velocidad
media.
RESULTADOS
Caracterización de la carga de fondo
Como se observa en la figura 6 y cuadro 1,
el tamaño en general disminuye hacia aguas
abajo; en E1 y E2 (río Piedras Blancas)
barra y canal presentan bimodalidad bien
marcada, representando 2 poblaciones de
simetría negativa, asignadas a eventos de
crecidas y estiaje, respectivamente. Son predominantemente
gravas medias a gruesas,
estando mejor representada la más fina en el
canal. En E3 (río Las Canitas) los sedimentos,
tanto de barra como canal, son predominantemente
arenosos, sin diferenciación
en poblaciones, estando mejor seleccionado
el canal. En E4 (río Cuarto) se observa la
diferenciación de poblaciones en las barras
mientras que el canal es unimodal arenoso.
En E5 (canal del río Cuarto antes de recibir
al río La Invernada), se observan materiales
predominantemente arenosos, pobremente
seleccionados, con moda poco marcada en
la fracción sábulo. En la estación E6 (río La
Invernada) los materiales son similares a los
del río Las Canitas, son arenosos a sabulíticos,
unimodales, presentan un escaso porcentaje
de finos y están pobremente seleccionados,
aunque en el canal la selección es
ligeramente mayor. En E7 (río Cuarto), las
muestras (canal y barras) exhiben dominio
de materiales arenosos, con moda de phi -1
muy bien marcada en el canal, en tanto que
la selección es moderada. En la barra la selección es pobre. En E8 (río Cuarto antes
de la confluencia del río Seco) la muestra de
canal se mantiene predominantemente arenosa
y la moda sabulítica casi se ha perdido,
manteniendo la selección moderada y falta
de material pelítico. En la E9 (río Seco)
tanto barras como canal, casi siempre secos,
están constituidos por sedimentos arenosos
(canal) a sabulíticos (barra), con selección
pobre a moderada. En E10, barra y canal
presentan granulometrías arenosas, con distribución
bimodal (sábulo-arena gruesa) a
unimodal (sábulos), con selección pobre a
moderada, y material pelítico sólo presente
y en baja proporción, en las barras.
Cuadro 1: Caracterización de las muestras de lecho
Est.-Estación; M-Muestra; C-Competencia; Rug.-Rugosidad
La competencia en general disminuye hacia
el colector principal aunque en los sedimentos
de estiaje se mantiene (phi -2). La
competencia del río Cuarto en las últimas
estaciones E7, E8 y E10 está representada
por bloques de hasta 50 cm en el primer
caso y gravas gruesas (hasta 25 cm) en las
restantes.
La composición mineralógica de las muestras
analizadas en la fracción arenas medias
permiten sintetizar que el cuarzo constituye
el mayor porcentaje en volumen (más del
52%), le siguen los feldespatos (35% predominando
la plagioclasas-oligoclasas) el
porcentaje restante está representado por
micas, lititos, óxidos y minerales pesados,
provenientes del ambiente de basamento
(Coniglio et al. 2008). Los componentes
líticos disminuyen en dirección aguas abajo
y, desde el punto de vista composicional, en
cuenca alta corresponden a fragmentos de
basamento mientras que, en las tres últimas
estaciones, los líticos corresponden tanto a
basamento como a materiales fuertemente
cementados de la Formación Pampiano. De
la misma manera los líticos de basamento
disminuyen hacia las fracciones más finas
mientras que los sedimentarios aumentan
en relación inversa (toscas varían del 3% en
gravas hasta 15% en arenas muy finas).
El material fino se encuentra en muy bajas
proporciones pero aumenta aguas abajo,
con excepción de E2 donde hay mayor concentración.
En general el material pelítico
es mayor en el canal que en las barras en
el río Piedras Blancas disminuyendo aguas
abajo. Esta relación se invierte en los ríos
Las Canitas y La Invernada donde las barras
son cubiertas de material pelítico cuando
estos cursos son endicados en eventos de
crecidas del colector principal. La rugosidad del fondo del lecho disminuye también en
este sentido en relación inversa al contenido
de pelitas pero éstas no la afectan debido
a su baja proporción.
Transporte de sedimentos como carga de
fondo
A.- Métodos indirectos analíticos: Considerando
que en el río Cuarto el tamano de
grano que normalmente se presenta como
moda corresponde al valor de Φ -1 (2 mm),
del diagrama de Shields (1936) se obtienen
valores de θ de aproximadamente 0,043- lo
que permite determinar un T0c de 1,45 N/
m2. Para aquellas muestras cuya moda de Φ
es igual a 0 (1 mm), aplicando el mismo procedimiento,
el T0c sería del orden de 0,60
N/m2. Para calcular el esfuerzo de corte (T0)
se consideró una pendiente de 0,4% que es
representativa del tramo analizado, correspondiente
a la estación de muestreo E10.
Para validar los resultados obtenidos, se
analizaron las muestras de la E10, que fueron
contrastadas con datos reales obtenidos
en el campo y los inferidos de los sitios
de extracción.
Siendo constantes los valores de densidad,
aceleración de la gravedad y pendiente, la
única variable para el cálculo de T0 en una
sección transversal en un instante dado, es
la profundidad (Fig. 7).
Figura 7: sección transversal y variación del esfuerzo de corte en la Sección 10 Q = 4,35 m3/s, vel. media = 0,73
m/s, área = 6 m2
Obtenidos los valores de T0c y T0, despejando Gs de la ecuación de Shields (1936) se obtuvieron los resultados de transporte de sedimentos como carga de fondo para cada uno de los puntos en donde se efectuó una medición de profundidad (Fig. 8).
Figura 8: variación del transporte de sedimentos en la sección transversal 10. Q = 4,35 m3/s, vel. media = 0,73
m/s, área = 6 m2
Al obtener el valor del área por debajo de la curva, se obtuvo el valor total de sedimentos transportados como carga de fondo que atraviesan la sección por unidad de tiempo: Sección 10 = 0,588 kg/s, lo que implica un total anual de 18.500 toneladas, equivalentes a 30 m3/día, para un caudal de 4,35 m3/s. En los ríos Las Canitas y La Invernada bajo condiciones de estiaje, se obtuvo una capacidad de transporte de sólo uno 1 kg/día, tal como resulta de las observaciones de campo donde ambos cursos muestran un transporte de sedimentos como carga de fondo prácticamente nulo. Considerando condiciones de crecidas que se repiten varias veces en el ano, con secciones reconstruidas por observaciones de marcas de altura de agua, donde la profundidad = 1 m, ancho= 20 m, velocidad = 1,5 m/s y caudal de 30 m3/s y un gradiente de 1%, se obtiene una capacidad de transporte de arenas de 40 kg/s, 2000 m3/día. Debe aclararse que las velocidades y gradientes utilizados en el cálculo son valores mínimos, por lo cual el valor calculado está subestimado.
B- Resultados de la aplicación de la trampa de sedimentos: Para efectuar la medición con trampa de sedimentos se discretizó la sección transversal del canal en varios segmentos según sus variaciones hidrodinámicas y sedimentológicas. Se determinó el transporte total para la sección, obteniéndose un valor de 50 m3/día, lo cual es coincidente con el resultado obtenido por medio de la ecuación de Shields (1936) en el sitio (velocidad media= 0,9 m/s; área= 8,16 m2 y caudal= 7 m3/s), (Fig. 9) y con los valores obtenidos por Corral et al. (2005, 2007).
Figura 9: representación de la sección transversal auxiliar y variación del transporte de acuerdo a la ecuación de
Shields a lo largo de la misma
Sumado a lo ya expuesto, y tal como se propuso anteriormente, en condiciones de crecidas, el aporte proveniente de las cuencas de los ríos Las Canitas y La Invernada, superaría los 60.000 m3 cada uno, para un período de tiempo acumulado anual de un mes en condiciones de crecida. Si se consideran eventos mayores (de hasta 2 m de profundidad) se alcanzarían volúmenes de 8.000 m3/día. Sumado a esto se debe tener en cuenta la magnitud de los aportes provenientes desde el río Seco el cual, si bien solo lo hace en eventos de crecidas, con sección de 120 m de ancho y manteniendo constantes los otros valores propuestos para el río Las Canitas, el volumen aportado sería aproximadamente seis veces superior.
DISCUSION Y CONCLUSIONES
Teniendo en cuenta el contexto geológico
y los análisis composicionales realizados,
se puede definir que la proveniencia de los
materiales que componen la carga de fondo
del río Cuarto tiene fuentes perfectamente
individualizables:
Los materiales psefíticos, predominantemente
de composición metamórfica,
son aportados por el río Piedras Blancas,
mientras que la principal fuente de materiales
psamíticos-sabulíticos son las rocas
graníticas del Plutón Talita y Alpa Corral,
drenado por los ríos Las Canitas, La Invernada
y Seco. En el sector extraserrano y
coincidente con los segmentos de incisión
de canal se incorporan fracciones psefíticas
provenientes de la erosión de la Formación
Pampiano.
Respecto a la dinámica de transporte y
considerando los aspectos hidrológicos y
de proveniencia, puede indicarse que no
existe una relación directa entre valores de
caudales de crecida, medidos en el tramo
medio del río Cuarto donde se concentran
la mayor cantidad de areneras, y la tasa de
reposición de áridos al sector, ya que este
aporte se vincula a los eventos de crecida
ocurridos en las subcuencas fuentes. Así
eventos originados en la subcuenca del río
Piedras Blancas, erosionan fondo y márgenes
de canal, pero aportan muy poco material
areno-gravoso proveniente del sector
serrano. En contrapartida las subcuencas de
los ríos Las Canitas, La Invernada y Seco
incorporan importantes volúmenes de materiales
areno-gravosos al colector principal,
aún en eventos de crecida de menor magnitud.
El río Piedras Blancas, que aporta el mayor
caudal líquido, no es competente para
transportar su carga durante la mayor parte
del ano, por lo que el esfuerzo de corte desde
el punto de confluencia con el río Las
Canitas, genera un exceso que permite erosionar
y transportar las fracciones arenosas
aportadas por las otras subcuencas. Por esta
razón, en condiciones de estiaje el río Cuarto
posee un balance negativo en la reposición
de sedimentos a partir de este punto.
En condiciones de estiaje, los ríos Las Canitas
y La Invernada, prácticamente carecen
de capacidad para transportar sedimentos
como carga de fondo, mientras que pocos
kilómetros aguas abajo de la confluencia, el
río Cuarto, posee una capacidad de transporte
superior a 30 m3/día. Esto indica que
el río Cuarto moviliza su propio lecho y
que la principal reposición de sedimentos
arenogravosos tiene lugar a modo de pulsos
durante eventos de crecidas y su magnitud
es realmente importante como para compensar
parcialmente este desbalance.
Considerando que el desbalance negativo
se pone de manifiesto aguas arriba de la
ubicación de las areneras no puede adjudicarse
como principal causal de los procesos
de erosión en el tramo medio del río Cuarto
a esta actividad.
Por otra parte, la tasa de reposición estimada
mediante la aplicación de modelos numéricos
(Corral et al. 2009) no contempla
la variabilidad en el aporte según donde se
originen los eventos de crecidas (procedencia).
Así, el caudal sólido variará no solo con la magnitud de los caudales de crecida
sino con la proveniencia de los mismos.
Considerando valores similares de caudales
líquidos, los originados en el sector norte
de la cuenca (ríos Seco, La Invernada, Las
Canitas) proveerán mayor cantidad de sólidos
que los generados en las subcuencas del
sector sur (río Piedras Blancas).
Finalmente, en concordancia con otros autores
se considera que la extracción de áridos
potencia el desbalance de sedimentos,
aunque los resultados obtenidos permiten
indicar que su incidencia, en el caso analizado,
es mayormente local. El proceso de
incisión fluvial es regional y se observa en la
mayoría de los cursos aún cuando en ellos
no se registra actividad extractiva. Las características
de los materiales expuestos en
perfiles, la morfología del canal y de la faja
fluvial, indican que el proceso de incisión se
desarrolla desde períodos mayores que los
históricos y más aún respecto del inicio de
la actividad extractiva en el río.
TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO
1. Azcurra, M., Caviglia, L., Gómez, L., Grosso, F., Marclé, R. y Palma, Y. 2001. Informe Final Pasantía Convenio EMOS- Dpto. Geología, Universidad Nacional de Río Cuarto (inédito), 53 p., Río Cuarto, Córdoba.
2. Blarasin, M., Degiovanni, S. Cantú, M. Eric. C., Cabrera A., Cisneros J., Gonzalez, J. y Cholaky, C. 1994. "Diagnóstico global del funcionamiento hídrico de las cuencas que afectan las trazas de las rutas Nacional 7, entre las ciudades de Laboulaye y Villa Mercedes y la ruta Nacional 8, entre Canals y Villa Mercedes. Informe Técnico, Convenio Universidad Nacional de Río Cuarto - Empresa Caminos del Oeste S.A. (inédito), 98 p., Río Cuarto, Córdoba.
3. Blarasin, M., Degiovanni S., Cabrera A. y Villegas M. (ed.) 2005. Aguas superficiales y subterráneas en el Sur de Córdoba: Una perspectiva geoambiental. 1a ed.- Universidad Nacional de Río Cuarto, 346 p., ISBN: 950-665-350- X, Río Cuarto, Córdoba.
4. Cantú, M. 1992. Holoceno de la provincia de Córdoba. En: M. Iriondo (ed.) Holoceno de la República Argentina, Tomo 1: 1-16. Paraná, Argentina.
5. Coniglio, J., Villegas M., Degiovanni S., Gentile L., Petrelli H., Villalba G. y Felizzia J. 2008. Extracción de áridos en el río Cuarto. Importancia del recurso, tipificación y factores de calidad. 1o Congreso Nacional de Áridos y 6o Jornadas Iberoamericana de Materiales de Construcción. Acta 1: 55-62. Mar del Plata, Argentina.
6. Corral, M., Hillman G., Pagot M., Moya G., Baldissone M., Rodriguez A., Lopez F., Hiruela J., Martínez R., Díaz A., González J., Bazán G. y Muratore H. 2005. Influencia de la extracción de áridos en los ríos II y IV de Córdoba. En Farias H. D, Brea. J. D. y Cazeneuve R. (eds) RIOS 2005: Principios y Aplicaciones en Hidráulica de Ríos. CD: 1-25, ISBN 987-20109-4-3 (CD-ROM) 987-20109-5-1. Neuquén, Argentina.
7. Corral M., Baldissone M., Díaz A., Farías H., Pagot M., Rodriguez A., López F., González J., Plenkovich G., Bartolomei R., Bazán G. y Muratore H. 2006. Influencia de la extracción de áridos en el Río IV, Córdoba. III Congreso Iberoamericano sobre Control de la Erosión y los Sedimentos, Fundación INMAC y Asociación Internacional para el Control de la Erosión (IECA), Buenos Aires, Argentina.
8. Corral M., Baldissone M., García C., Díaz A., González J., Rodriguez A. y Farías H. D. 2007a. Modelo de onda difusiva para procesos erosivos a largo plazo. Caso de estudio: río Cuarto, Cordoba. En RIOS 2007: 3o Simposio Regional sobre Hidráulica de Ríos, Actas Resúmenes: 33-34, Santiago del Estero, Argentina.
9. Corral, M., Baldissone M., Hidalgo M., Díaz A., Farías H., Rodriguez A. y López F. 2007b. Influencia de la extracción de áridos en Río Cuarto: Modelación y Mediciones. En RIOS 2007: 3o Simposio Regional sobre Hidráulica de Ríos, Actas Resúmenes: 33-34, Santiago del Estero, Argentina.
10. Corral, M., Baldissone M., Farias H., Rodriguez A. y López F. 2009. Balance sedimentológico simplificado para el río Cuarto, Córdoba. En RIOS 2009: 4o Simposio Regional sobre Hidráulica de Ríos. Actas CD: 1-13. Salta, Argentina.
11. Chen, D., Acharya K. y Stone M., 2008. Modeling of Gravel Mining in the Rio Salado, Arizona. In: Babcock, R., Walton R. (eds), World Water & Environmental Resources Congress 2008, American Society of Civil Engineers, 1-10, ISBN 978-0-7844-0976-3 Hawaii.
12. Chen, D. y Liu, M. 2009. One- and Two-dimensional modeling on deep gravel mining in the Rio Salado. In: Starrett, S. (ed), World Water & Environmental Resources Congress 2009: Great rivers, American Society of Civil Engineers, 1-9, ISBN 978-0-7844-1036-3, Kansas City, Missouri.
13. Cholaky, C., Reynero M., González J., Cisneros J., Degioanni A. y Cantero Gutiérrez A. 2005. Avance de la erosión lineal y producción de sedimentos en los arroyos menores del Sur de Córdoba. 20o Congreso Nacional del Agua. 29: 627-644, Mendoza, Argentina.
14. Degiovanni, S. 2008. Análisis geoambiental del comportamiento de los sistemas fluviales del Sur de Córdoba, en especial del Ao Achiras -del Gato, como base para su gestión sustentable. Tesis doctoral, Universidad Nacional de Río Cuarto (inédita). 597 p., Río Cuarto, Córdoba.
15. Degiovanni, S., Villegas M. y M., Doffo N. 2000a. Actividad Humana /Procesos Geomorfológicos: Incidencia en la calidad de vida de la ciudad de Río Cuarto, República Argentina. Actas 5o Seminario Latinoamericano de Calidad de Vida Urbana. Actas CD: 1-11 Chillan, Chile.
16. Degiovanni, S., Villegas M. y Doffo N. 2000b. Rectificación de meandros: evolución del perfil longitudinal de un tramo del río Chocancharava, provincia de Córdoba. En: H.D. Farias, M.T. Pilan, M.J. Borsellino, F.J. Pece, M.T. Mattar y A.R. Storniolo (eds): Uso y Preservación de los Recursos Hídricos en los Umbrales del siglo 21°, Edición en CD ROM:363-364, ISBN 987-99083-4-1.
17. Degiovanni, S., Villegas M., Doffo N. y Origlia D. 2004. Erosión Fluvial. Peligrosidad Geológica en Argentina. Metodologías de análisis y mapeo. Estudio de casos. En: M.A. Gonzalez y N.J. Begerman (eds), Publicación Especial No 4. Asociación Argentina de Geología Aplicada a la Ingeniería, Capitulo 2.4., Tomo 1: 173-216. ISBN: 987-21766-0-4.
18. Degiovanni, S., Villegas M. y Doffo N. 2005a. Monitoreo del comportamiento del río Cuarto en un tramo del curso medio sometido a fuerte presión antrópica. En Blarasin M., De- giovanni S., Cabrera A. y Villegas M. (eds) Aguas superficiales y subterráneas en el Sur de Córdoba: 105-116 .ISBN: 950-665-350- X., Universidad Nacional de Río Cuarto, Río Cuarto.
19. Degiovanni S., Origlia D., Grosso F., Doffo N. y Santángelo A. 2005b. Erosión de márgenes: análisis de los factores que regulan la evolución de un meandro en la cuenca media del río Cuarto. En Blarasin M., S. Degiovanni, A. Cabrera y M. Villegas (eds) Aguas superficiales y subterráneas en el Sur de Córdoba: 117- 128, ISBN: 950-665-350-X. - Universidad Nacional de Río Cuarto, Río Cuarto.
20. Degiovanni, S., Villegas M., Blarasin M. y Sagripanti G. 2005c. Hoja Geológica Río Cuarto- 3263-III Secretaria de Minería de la Nación - Servicio Geológico Minero Argentino, 95 p. ISSN 0328-2333. Buenos Aires.
21. Degiovanni, S., Doffo N. y Villegas M. 2009. Rejuvenecimiento de la red de drenaje del Sur de Córdoba como consecuencia del cambio climático durante la última centuria. En Sayago y Collantes (eds), Geomorfología y Cambio Climático- Capítulo 6, Instituto de Geología y Medio Ambiente, Universidad Nacional de Tucuman- Actas 1: 79-96. ISBN: 978-987- 9390-96-2. MAGNA Ediciones, Tucumán
22. Degiovanni S. y Villegas M. 2009. Impacto de la actividad minera en la dinámica del río Cuarto. Informe Técnico. Cámara de Areneros de Río Cuarto- Universidad Nacional de Río Cuarto (inédito), 7 p., Río Cuarto.
23. Doffo, N. 2007. Alteraciones en el régimen hidrológico de la cuenca del arroyo Las Lajas, Cba: causas naturales y antrópicas, umbrales de resistencia al cambio. Tesis doctoral, Universidad Nacional de Río Cuarto (inédita). 342 p., Río Cuarto, Córdoba.
24. Doffo, N., S. Degiovanni, S., y Villegas M. 2010. Integración de cuencas de drenaje en áreas de llanura durante la última centuria. El caso del arroyo Las Lajas, Córdoba, Argentina. En Varni, M., Entraigas, I. y Vives, L. (eds). Hacia la Gestión Integral de los Recursos Hídricos en Zonas de Llanura. 1o Congreso Internacional de Hidrología de Llanuras. 131-138. ISBN: 978-987-543-393-2, Azul.
25. Estadistica Hidrológica de la República Argentina. 2004. Secretaría de Obras Públicas. Subsecretaría de Recursos Hídricos. Tomo 11: 494 p.
26. Fagiano, M., Pinotti L., Esparza A.M. y Martino R. 2002. La faja de cizalla Guacha Corral, Sierras Pampeanas de Córdoba, Argentina. 15o Congreso Geológico Argentino, Actas 1: 259-264. Asociación Geológica Argentina, Buenos Aires.
27. Folk, R.L. y Ward W.C. 1957. Brazos River bar: a study of the significance of grain size parameters. Journal of Sediment Petrology, 27:3-26
28. Kondolf, G. M. 1997. Hungry water: effects of dams and gravel mining on river channels. Environmental Management, 21(4), 533- 551. Springer-Verlag New York
29. Kondolf, G. M. 1994. Geomorphic and environmental effects of in stream gravel mining. Landscape and Urban Planning, Elsevier, 28: 225-243
30. Krumbein, W.C. 1934. Size frequency distributios of sediments. Journal of sedimentary Petrology. 4:65-77.
31. Laboratorio de Hidráulica-UNC, 2007. Estudio sobre la influencia de la extracción de áridos en el cauce del río Chocancharava. Informe final 2o Convenio Universidad Nacional de Córdoba-Dirección Provincial de Aguas y Saneamiento (inédito), 68 p., Córdoba.
32. Perillo, G. 2003. Dinámica del transporte de sedimentos. Asociación Argentina de Sedimentología, Publicación Especial No 2. 201 p., Buenos Aires.
33. Rinaldi, M., Wyżga, B. y Surian, N. 2005. Sediment mining in alluvial channels: physical effects and management respectives. River Research and Applications, Wiley, 21: 805-828.
34. Rovira, A., Batalla, R.J. y Sala, M., 2005. Response of a river sediment budget after historical gravel mining (the Lower Tordera, NE Spain). River Research and Applications, Wiley, 21: 829-847.
35. Shields, A. 1936. Anwendung der Ahnnlichkeitsmechanik und der Turbuenzforschung auf die Gescheiebebewegung, Mitteilungen der Preuss, Versuchanst ftr Wasserbau und Schiffbau, 26: 26 p., Berlin
36. Ulla, J.P. 2008. Variación de parámetros sedimentológicos y su relación con la descarga e intervenciones de cauce en la cuenca media alta del río Chocancharava, Córdoba. Tesis de licenciatura, Universidad Nacional de Río Cuarto (inédito) 159 p., Río Cuarto, Córdoba
37. Villegas, M., Villalba G. y Degiovanni S. 2000. Parámetros texturales como geoindicadores de la respuesta de sistemas fluviales ante intervenciones antrópicas. 2o Taller sobre Sedimentología y Medio Ambiente. Actas 1: 61- 62, Buenos Aires.
38. Villegas, M., Degiovanni S., Caviglia L. y Palma Y. 2002. Monitoreo de sistemas fluviales: evaluación de la presión de la minería de áridos sobre el río Cuarto utilizando Geoindicadores. 19o Congreso Nacional del Agua. Ed. CD. 10 p., ISBN: 987-20378-0-9, Carlos Paz, Córdoba.
39. Villegas, M., Degiovanni S. y Ulla J.P. 2006. Tipificación del comportamiento del sector sur de la cuenca del río Cuarto a través del análisis de variables morfológicas y sedimentológicas. Actas 3o Congreso Argentino de Cuaternario y Geomorfología, Tomo I: 221-231, Córdoba.
40. Wentworth, C.K. 1922. A scale of grade and class terms for clastic sediments. Journal of Geology, 30:377-392.
Recibido: 29 de noviembre, 2012
Aceptado: 27 de enero, 2013