7. La erosión hídrica y las crecidas

7.1 Consideraciones generales
7.2 Identificación de áreas erosionadas o susceptibles a la erosión
7.3 Daños a la tierra
7.4 Sedimentos
7.5 Las crecidas

7.1 Consideraciones generales

La ACRB sufre un proceso de intensa erosión hídrica, que se manifiesta fundamentalmente por la extraordinaria carga de sólidos - una de las más elevadas del mundo - transportada por su red hidrográfica.

El río Bermejo aporta, por sí solo, el 75% del total de sedimentos transportados por el gran sistema fluvial de los ríos Paraná y Paraguay, hasta el Río de la Plata.

Se calcula que la producción total de sedimentos, principalmente generados en la Alta Cuenca, es de 95000000 de toneladas anuales. Expresando dicho valor por unidad de superficie de cuenca, resulta de 1880 ton/año/km², y comparando esta cifra con las correspondientes a los registros obtenidos de los principales ríos del mundo, vemos que el río Bermejo es el mayor productor de sedimentos del continente americano y sólo es superado por cuatro cuencas, cuyas superficies de drenaje son del mismo orden o mayor.

El fenómeno responde a una serie de causales coaligadas, entre ellas la fisiografía del terreno - de elevadas pendientes y escasa vegetación -, las características geológicas, el deficiente manejo de suelos y bosques y las intensas precipitaciones que caracterizan al período de lluvias.

En base a las mismas causas, se generan importantes caudales de crecidas en los ríos. Los elevados valores de precipitación puntual, la baja infiltración y la elevada escorrentía, provocan aluviones en las laderas de montañas y cerros y espectaculares crecidas en los cursos de agua.

Uno y otro proceso causan perjuicios de diferentes tipos y magnitudes. Las obras de aprovechamiento hídrico tienen influencia en el control de tales perjuicios y aunque no resuelven el problema original, tienden a disminuir sus efectos.

7.2 Identificación de áreas erosionadas o susceptibles a la erosión

Tres factores han sido identificados como más importantes en la contribución a la susceptibilidad del área a la erosión. Son: la cobertura vegetal, la fisiografía y el clima.

La Unidad Técnica ha interpretado individualmente y ponderado cada uno de estos factores. En el análisis final se ha interpretado cada uno de ellos en relación con los otros, y obtenido un promedio calificado de la susceptibilidad de un área dada, o unidad fisiográfica, a la erosión hídrica.

Esta clasificación final fue graficada y expresada en forma de cuadro y servirá no sólo para la interpretación del problema, sino también para orientar los proyectos de conservación y manejo tendientes a controlar el fenómeno de la degradación de la superficie terrestre en esta área.

7.2.1 Cobertura vegetal. Han sido reconocidos doce tipos principales de cobertura vegetal y expresados en mapas, que fueron incluidos en el volumen 3 del Informe preparado en Argentina.

Cada uno de estos tipos de cobertura fue clasificado teniendo en cuenta la susceptibilidad a la erosión hídrica, considerando dos criterios: estratificación y densidad de la canopia. Los resultados se expresan en el cuadro III-7-1.

7.2.2 Factor fisiográfico. La contribución del factor fisiográfico a la erosión hídrica se ha expresado en función del tipo de relieve, porcentaje de pendiente y suelo, presentados por las diversas unidades fisiográficas descritas en el capítulo II.

Los diversos tipos de relieve, escalas de pendiente y tipo de suelos, expresados en series y niveles de grandes grupos, se asociaron con unidades y subunidades fisiográficas. El grado de susceptibilidad a la erosión resultante de estas unidades, junto con los varios tipos de erosión asociados, constituyó la base para el cuadro de clasificación III-7-2 que se verá más adelante.

7.2.3 Factor climático. El efecto del clima sobre la susceptibilidad a la erosión ha sido también considerado. Se han expresado en términos de cinco "medios fitoclimáticos" que reflejan las características climáticas para zonas dadas, vinculadas a los tipos de vegetación de cada una de ellas.

Cuadro III-7-1. Susceptibilidad a la erosión hídrica de los suelos según la vegetación

Los tipos de erosión verificados son: laminar, en surcos, en cárcava, erosión de las márgenes, degradación del cauce, zanjeamiento del valle y socavación de la planicie de inundación. Con excepción de la erosión laminar y en surcos, todos los demás tipos pueden agruparse como "erosión del cauce". En algunos lugares de la Cuenca, especialmente en los más elevados, los cuatro primeros tipos de daños han causado perjuicios irreparables a la tierra.

Los daños específicos motivados por estos procesos de erosión, conjuntamente con los de sedimentación, son: reducción de la productividad del suelo, pérdida y degradación de la tierra, descenso del nivel freático, depósitos infértiles, sedimentación en embalses, sedimentación en zanjas de drenaje y canales de riego y daños a la navegación fluvial (estos últimos fuera de la Cuenca).

En base a lo anterior surge que, en forma paralela a cualquier evaluación de los recursos hídricos, deben estudiarse los orígenes de aquellos procesos y fomentarse la adopción de prácticas de manejo y conservación en las zonas identificadas. Esta parte del mejor aprovechamiento del medio natural deberá ser especialmente considerada en las etapas siguientes a este Estudio, que se destinarán a la implementación de los proyectos.

Los tipos de daños a la tierra han sido identificados en relación con las áreas susceptibles de erosión y los resultados se muestran en el cuadro III-7-2. En el mapa III-4-3 se han delimitado dichas áreas y en él puede apreciarse la magnitud de las zonas bajo proceso erosivo extremadamente fuerte.

Cuadro III-7-2. Tipos de daños a la tierra y áreas afectadas

7.4.1 Caudales sólidos de los ríos. Los ríos de la ACRB transportan aproximadamente 95000000 de toneladas de sedimentos por ario, de acuerdo con el cuadro III-7-2a.

Esta carga sólida alcanza, en su mayor parte, los ríos Paraguay y Paraná. Es la responsable, en consecuencia, de los sedimentos depositados en los canales navegables del curso, que obligan a una continua labor de dragado. Es, asimismo, una de las principales causantes del progresivo avance del delta del río Paraná en el Río de la Plata.

A su vez, los sedimentos de los diversos tributarios del río Bermejo tenderán a decantarse en los embalses artificiales que se dispongan en el futuro para la regulación de caudales. En consecuencia, estos sedimentos tienden a limitar la vida útil de dichos embalses, cuyos costos se incrementan por la necesidad de elevar el volumen muerto necesario. Sin embargo, indirectamente generan beneficios para los proyectos, al disminuir la necesidad y los costos de dragado en los cursos navegables aguas abajo.

En el cuadro III-7-3 se presentan los valores básicos de descargas líquidas y sólidas, para varios ríos de la Cuenca, en los puntos correspondientes a las estaciones de medición.

7.4.2 Vida estimada de embalses. El valor de la producción por kilómetro cuadrado de algunos tributarios del río Bermejo se encuentra entre los más altos registrados en el mundo. Este hecho tiene una marcada incidencia en la vida de los embalses, la cual ha sido apreciada por medio de cómputos y estimaciones realizados en base a los datos disponibles.

Los datos correspondientes a 16 emplazamientos aparecen en el cuadro III-7-4, el cual también contiene estimaciones preliminares para su planificación basadas, en algunos casos, sólo en las dimensiones del cierre del sitio

Se presenta, luego, el procedimiento seguido para calcular la vida estimada de dos embalses importantes - Pescado I y Zanja del Tigre - y algunas consideraciones sobre la sedimentación en embalses y sobre los sedimentos en la cuenca del Bermejo inferior.

7.4.3 Sedimentación en embalses. La vida útil de un embalse depende, en parte, de la velocidad con que pierde su capacidad de almacenamiento por causa del sedimento que las corrientes depositan en él. En este estudio, la vida se ha computado en función del tiempo requerido para que la corriente sin regulación transporte una cantidad de sedimento igual a la capacidad de almacenamiento del embalse propuesto. Sin embargo, la vida útil real puede ser inferior a la computada, y ello dependerá de la distribución del sedimento, del objetivo del embalse y de la forma de operación.

La vida útil real puede diferir en mucho de la que se da como estimada y depende del criterio que se aplique para definirla. Para la vida estimada se ha usado, en todos los casos, una "eficiencia de atrape" de 100%, lo cual puede no ser efectivo ya que ello significa, físicamente, que todo el sedimento se deposita en el embalse. Es fácil comprender que en un embalse relativamente pequeño (100 hm³ de capacidad, por ejemplo) el volumen de una creciente puede ser varias veces superior a la capacidad del embalse; en este caso, una parte de la descarga sólida pasará directamente por el vertedero.

Por otra parte, el cálculo de la sedimentación en embalses, basado en el volumen de sedimentos que llega al vaso, puede también resultar errado, debido a que parte del material se depositará por encima de la cota del vertedero y parte del material puede pasar a través del embalse sin depositarse. La relación entre el volumen de material depositado en el embalse y el volumen total que llega al mismo, se denomina "eficiencia de atrape". En los embalses grandes ésta es generalmente considerable; probablemente, menos del 10% del material pasará a través de cualquier embalse de los propuestos en la ACRB, cuya capacidad de almacenamiento sea superior a 500 hm³

La distribución del sedimento en los embalses se ve afectada por la operación de los mismos, su forma, acción de las olas y su capacidad en relación con el módulo del río. El sedimento se depositará primero en la parte superior del embalse y cerca del nivel del agua en el momento del máximo influjo de sedimentos. Así, la parte superior del volumen de embalse, normalmente destinada a control de crecidas, irrigación o energía, es la que primero sufre el efecto de la sedimentación.

Una consideración importante es el efecto de la presa en el régimen y el cauce del río aguas abajo. La cantidad de sedimento que puede transportar un río es una constante, suponiendo que existe un monto ilimitado de material disponible en el lecho para ser transportado y que la temperatura, profundidad, velocidad y otros factores que inciden en el transporte de sedimento, permanecen también constantes. Por lo tanto, el agua clara descargada por un embalse, la cual ya ha depositado su volumen de sedimento, erosionará material del lecho y márgenes del cauce aguas abajo, hasta tener en suspensión la cantidad de material que puede transportar. Por otra parte, si aguas abajo del embalse, el caudal líquido es inferior al que llevaba el río antes de construirse la obra, o si se interrumpe por completo la corriente, el cauce puede llenarse con depósitos provenientes de la erosión local y cubrirse de vegetación. En esas condiciones, la capacidad reducida del cauce para transportar el caudal durante las más grandes crecidas, crea un peligro potencial de inundación.

i. Pescado I. El río Pescado es un tributario importante del Bermejo y tiene gran significación dentro del desarrollo de los recursos hídricos de la ACRB. También es importante como consecuencia de la gran producción de sedimentos de su principal tributario, el río Iruya.

Para fines de diseño, las presas en la cuenca del río Pescado y cercanas a Zanja del Tigre deben ser consideradas como una unidad, debido a que puede ser necesario una combinación de embalses para minimizar o controlar el efecto de la sedimentación y para proporcionar un proyecto de desarrollo hídrico económicamente factible.

En la subcuenca del río Pescado se han estudiado tres emplazamientos para embalse. Hay datos disponibles sobre sedimentos (1946/67) para Colonia Colpana, cerca de la confluencia de los ríos Pescado y Bermejo. Recientemente se establecieron estaciones sedimentológicas en el río Pescado en Puesto Romero y en el río Iruya, cerca de El Angosto, pero todavía no hay datos disponibles.

La descarga de sedimentos en Colonia Colpana, unos 10 km aguas abajo de Pescado I, fue de 21,7 millones ton/año durante el período 1947/67. La relación entre descargas líquida y sólida se muestra en la figura III-7-1. La relación es buena y aparecen dos tendencias definidas: una durante años sucesivos de escurrimiento casi promedio (concentración media 5 kg/m³) y otra durante los años de gran escurrimiento, 1950, 1955, 1960 y 1963 (concentración media 10,5 kg/m³).

Cuadro III-7-2a. Sedimentos

Figura III-7-1 - RIO PESCADO EN COLONIA COLPANA RELACION ENTRE LAS DESCARGAS LIQUIDA Y SOLIDA 1947/67

Figura III-7-2 - RIO PESCADO EN COLONIA COLPANA RELACION ENTRE CAUDAL Y PORCENTAJE DE SEDIMENTO NO MUESTREADO

Cuadro III-7-3. Datos hidrológicos y sedimentológicos

La descarga total de sedimentos fue computada para siete valores de descarga líquida, los que oscilaron entre 300 m³/s y 2000 m³/s. El cauce del río Pescado en Colonia Colpana es casi enteramente de arena, si bien el material subyacente es grava. Gran parte del material grueso movido por los ríos Pescado e Iruya está depositado cerca de la confluencia de esos ríos, donde decrece la pendiente y el cauce se ensancha; únicamente durante las grandes crecidas hay material transportado, mayor que la grava fina, hasta el puente de la Ruta 50. La gran cantidad de material grueso transportado por el Iruya constituye, probablemente, una fuente de sedimentos finos en Colpana, debido a que este material está sujeto a considerable turbulencia y abrasión física al fluir aguas abajo. El gran depósito aluvial grueso cerca de la confluencia de los ríos Iruya y Pescado, también debe ser fuente de origen del sedimento fino transportado a Colonia Colpana.

La mayor parte del material transportado por el río Pescado en Colonia Colpana tiene granulometría de arcilla, limo y arena, y es acarreado en suspensión. Los cómputos de la descarga total indican que queda sin muestrear aproximadamente el 3% del sedimento total en caudales de 2000 m³/s, el 5% en caudales de 1000 m³/s y casi un 20% en caudales de 200 m³/s. Esta relación es típica de un río de lecho de arena, en el cual el porcentaje no muestreado de la carga en relación con la carga total, se hace menor para los grandes caudales que son los que transportan más sedimento. La figura III-7-2 indica que menos del 10% del material queda sin muestrear en flujos mayores de 400 m³/s. Por lo tanto, una estimación de 10% de carga de fondo en aquella estación se considera conservadora (los cálculos del transporte de arena en los ríos de California indican que entre el 95% y el 99% de dicho material es transportado en menos del 2 al 15% del tiempo).

En tales condiciones, se estimó que la descarga total de sedimento en Colpana, para el período 1947/67, era de 24 millones ton/año (21,7 + 2,2). La densidad aparente computada es de 0,84 ton/m³ basada en una distribución promedio del tamaño de las partículas de sedimento suspendido, compuesta de 7% de arena, 73% de limo y 20% de arcilla. El volumen de material transportado por el río Pescado resulta de aproximadamente 29 hm³/año.

El volumen del embalse estudiado en Pescado I es de 560 hm³, y se llenará de sedimento en unos 19 años. Por lo tanto, será necesario proyectar estructuras aguas arriba y/o medidas para el control de la erosión al planear el desarrollo de esta subcuenca.

ii. Zanja del Tigre. Zanja del Tigre es el más inferior de los sitios para embalse propuestos en el río Bermejo y está a unos 30 km aguas arriba de la confluencia con el río San Francisco.

El río Bermejo, aguas abajo de la Junta de San Antonio, tiene una pendiente pequeña y serpentea extensamente sobre una amplia planicie de inundación. El material del lecho es predominantemente arenoso y las empinadas márgenes vecinas al sitio de la presa parecen muy erosionables, al punto de ser una posible fuente de los sedimentos que transporta el río en Zanja del Tigre.

Cuadro III-7-4. Vida estimada de embalses

El derrame anual tiene un valor medio de 10000 hm³ (1946/57) y oscila entre 4460 y 20400 hm³. La magnitud y variabilidad de los caudales, sumados a las características del cauce, hacen pensar en una gran erosión y muy significativa capacidad de transporte. La atenuación de los picos de crecida mediante embalses aguas arriba y/o como consecuencia del embalse propuesto, reducirá la cantidad de sedimento transportado por el río Bermejo.

Hay datos disponibles sobre sedimentos en Zanja del Tigre desde setiembre de 1945. La relación entre la descarga líquida y sólida aparece en la figura III-7-3. La relación es constante para 1947/64, con una concentración media de 5,45 kg/m³, excepto durante los dos años de máxima descarga registrada, 1955 y 1960. El período de tres años 1965/67 tiene una descarga sólida promedio inferior y una concentración media de 3,27 kg/m³ o sea el 60% de la que correspondió a los 18 años anteriores. La reducción de sedimento transportado durante 1965/67 puede atribuirse a caudales inferiores ocurridos durante ese período.

La carga de fondo se computó para varios caudales importantes, en los que la concentración era conocida. Se utilizó el método de Colby, debido a que se desconoce la distribución en tamaño de las partículas del lecho. La relación entre caudal y descarga de sedimento no muestreado aparece en la figura III-7-4 y la relación entre caudal y porcentaje de carga no muestreada respecto de la carga total, en la figura III-7-5.

Durante el período de registro no fue determinada la carga total debido a que la relación entre caudal y sedimento no muestreado no ha sido definida en forma adecuada para toda la gama de caudales y a que los datos sobre duración del caudal diario no están disponibles. Se requieren suficientes mediciones de la carga total, incluso muestras de fondo, para definir la curva correspondiente a toda la gama de caudales. Los datos que se obtienen en una medida de la carga total y el cálculo de dicha carga, han sido descritos por Colby y Hembree*. Este procedimiento se conoce con el nombre de método modificado de Einstein. Colby y Hubbell dan una rápida solución gráfica para este método**. La descarga no muestreada cada día puede ser computada en base a la relación de la figura III-7-4 añadida a la carga en suspensión para obtener la carga total.

* Colby, B.R. y Hembree, C.H. "Computation of total sediment discharge, Niobara river near Coby, Nebraska" USGS WS Paper 1357, Washington, 1955.

** Colby, B.R. y Husbell, D.W. "Simplified methods for computing total sediment discharge with the modified Einstein procedure" USGS WS Paper 1953, Washington, 1961.

No existen valores exactos de la carga total; por lo tanto, para Zanja del Tigre se estimó la proporción de sedimento muestreado y no muestreado a partir de la relación de la figura III-7-5. Resultó que alrededor de un 25% del material queda sin muestrear para un caudal diario de 300 m³/s y 10% queda sin muestrear para caudales de 2000 m³/s. Debido a que la mayor parte del sedimento es transportado en los grandes caudales, se supuso que la carga no muestreada representa un 10%.

Figura III-7-3 - RIO BERMEJO EN ZANJA DEL TIGRE RELACION ENTRE LAS DESCARGAS LIQUIDA Y SOLIDA 1947/67

Figura III-7-4 - RIO BERMEJO EN ZANJA DEL TIGRE RELACION ENTRE CAUDAL Y DESCARGA DE SEDIMENTO NO MUESTREADO

Figura III-7-5 - RIO BERMEJO EN ZANJA DEL TIGRE RELACION ENTRE CAUDAL Y PORCENTAJE DE SEDIMENTO NO MUESTREADO

Cuadro III-7-5. Río Bermejo en El Colorado Variación de la concentración con la altura del agua

En la Alta Cuenca del río Bermejo las crecidas son de carácter estacional y se presentan coincidiendo con elevadas precipitaciones durante el período comprendido entre los meses de diciembre a marzo. La mayor probabilidad de ocurrencia en todos los ríos de la ACRB se presenta uniformemente en el mes de febrero, con las únicas excepciones de los ríos Mojotoro y Lavayén, los más septentrionales, en los que la máxima probabilidad se presenta en marzo.

Las tormentas más relevantes se caracterizan por períodos de gran intensidad, cuya duración fluctúa por lo general entre 3 y 12 horas, originadas por procesos frontales y estimuladas por la orografía.

Los valores de la máxima creciente registrada en cada río, así como la máxima probable determinada analíticamente por la Unidad Técnica, se indican en el cuadro III-7-6. Se analizaron en detalle las crecidas de la Cuenca y en particular las que se vinculan con los aprovechamientos estudiados.

La última columna del cuadro presenta la relación entre los valores máximos registrados y los caudales medios de los ríos.

No obstante los elevados caudales registrados en las crecidas, los daños verificados no han sido de significación y se concentran en zonas como la Quebrada de Humahuaca y área suburbana de San Salvador de Jujuy, donde la formación de los cauces y la ubicación relativa de ciertas obras de infraestructura originan interrupciones de tránsito de corta duración. Por todo ello y en razón del escaso valor y posibilidades de aprovechamiento de las áreas que resultan perjudicadas, el control de las crecidas de los ríos y las inundaciones no ha sido considerado como un objetivo de las obras de regulación a planificar, ni ha condicionado la ubicación de las mismas.

La determinación de las crecientes máximas probables se orientó, por lo tanto, hacia la verificación de los aliviaderos en las presas diseñadas.