CARCAVAMIENTO

Por Argüello, G. L. y Sanabria, J. A.

¿Qué se entiende por cárcava?

Según se lee en Lexis 22, una cárcava es un “barranco estrecho y profundo, muy comúnmente asociado a zonas de vegetación ausente o escasa, que se forma por la acción erosiva de las aguas de lluvia.” (Foto 1)

Otra posible definición es la de “un curso de agua incisivamente inscripto en la ladera, que está sujeto a avenidas bruscas e intermitentes”.En la literatura mundial el término cárcava se corresponde con otros igualmente regionales como el de "gully" usado en Inglaterra y los estados del norte de E.E.U.U. En los estados del sur de Estados Unidos y en gran parte de Sudamérica, las cárcavas se conocen como "arroyos"; en Sudáfrica como "donga", como "mulla" en la India; como "ravine" en Francia y en Egipto, y localizadamente en algunos sectores de habla hispana como "wadis".Más allá de un recuento más o menos folclórico, esta sinonimia debe llamar la atención sobre la extensión prácticamente universal del fenómeno, que si bien tiene su mayor incidencia en climas áridos y semiáridos con vegetación dispersa o sin ella; no está del todo ausente en climas tropicales con cobertura vegetal.Merece ser destacado también el hecho de que existen algunos matices en la terminología. La palabra “acarcavamiento” equivalente al “entrenchment” del inglés, suele usarse en relación con cambios locales de profundización y encajonamiento en porciones de ríos permanentes, los cuales responden en general a dinámicas semejantes a las que aquí se describirán, pese a su diferente lugar de ocurrencia.

¿Cuál es la problemática de las cárcavas?

En primer lugar, y aunque no sea el efecto más importante, las cárcavas pueden generar paisajes de gran espectacularidad, cuyos ejemplos más extremos son los badlands o tierras malas, así llamadas porque las profundas incisiones generadas por el proceso en cuestión, cuando se reúnen densamente en determinadas áreas, conducen a su improductividad; en parte por la imposibilidad del laboreo y en parte porque a veces ni siquiera puede accederse a las zonas afectadas, pues los caminos se interrumpen y ningún vehículo está suficientemente adaptado a tantas y tan abruptas irregularidades topográficas.Por otra parte, hay un aspecto académico por el cual las cárcavas son muy valiosas, ya que por su rápida evolución pueden considerarse como auténticos laboratorios naturales que permiten realizar interesantes observaciones tendientes a mejorar la comprensión de variados aspectos de los procesos geomórficos, que en ellas tienen lugar.Esas observaciones de fenómenos que ocurren en la actualidad, son importantes claves en la interpretación e investigación de fenómenos antiguos, de los que ya sólo se observan los efectos, pero no las causas que los originaron.En definitiva, una cárcava es uno de las mejores oportunidades con las que puede contar un geomorfólogo para aplicar el principio del actualismo, enunciado por Hutton, que reza: "El presente es la clave del pasado".Desde otro punto de vista, hay también un aspecto eminentemente práctico que incluye los efectos del acarcavamiento sobre el medio, los cuales se hacen sentir fundamentalmente en una o más de las siguientes direcciones:

a) pérdida de la tierra, b) cambios en gran parte de las relaciones hidrológicas de la cuenca c) cambios en la biota; yd) efecto sobre los asentamientos humanos.

Es interesante caracterizar un poco más específicamente las modalidades de estos cambios, si bien sobre algunos de ellos se volverá más adelante, al abordar la génesis del fenómeno.La pérdida de la tierra es sin duda el efecto más acentuado por la literatura, pero para visualizar el problema en su justa dimensión, ha de señalarse que si bien la prevención del acarcavamiento suele ser efectiva, su control y recuperación una vez que el fenómeno ya se ha instalado es, por lo general, costoso y difícil, puesto que las cárcavas modifican toda la dinámica del agua en el paisaje, y proteger un punto suele disparar el proceso en otro lugar de la cuenca.Este último punto es precisamente otro de los efectos -que se han señalado ya- sobre el medio. Algunos de los cambios que ocurren en la cuenca son: la concentración del escurrimiento, el aumento de la carga sedimentaria pendiente abajo, con el consecuente enterramiento de suelos fértiles, o la colmatación de reservorios de agua, etc.Con respecto a los cambios en la biota, estos suelen ser desatendidos, pero es obvio que las cárcavas proveen una rápida salida al agua de las precipitaciones, con lo que el aporte a la infiltración se empobrece. Si se considera que la infiltración genera una reserva de agua para los períodos secos, es fácil deducir que la vegetación se adaptará a esa carencia, haciéndose más xerófila, y sustentando una comunidad biótica dependiente de estas nuevas condiciones.Y por fin, lo que aparece de forma más evidente, es decir la alteración de las construcciones humanas, tales como el corte de caminos, las pérdidas de vías férreas, o la amenaza sobre edificios; si sólo se mencionan los efectos directos; y si se incluyen los perjuicios indirectos, pueden mencionarse los mayores costos, cuando se requiere

construcción de puentes para conectar campos a uno y otro lado de las cárcavas.

¿Por qué se originan las cárcavas?

En principio, las cárcavas surgen como respuesta a la ruptura de una situación de equilibrio "metaestable", entendiéndose por tal, a la que responde a dos características:

1) el cuerpo apartado de su posición de equilibrio sólo vuelve a ella si la perturbación es pequeña, y

2) para recuperar la posición original, ha de aplicarse una fuerza mayor que la ejercida para mover inicialmente el cuerpo.

En tales circunstancias, la fuerza que desequilibra un sistema de escurrimiento se debe a uno de dos factores: o bien un aumento de la erodibilidad de los materiales del área, o bien una mayor erosividad de los flujos sobre dichos materiales.Estos dos términos, lamentablemente han sido muy a menudo confundidos en la literatura geológica, pese a no ser en realidad equivalentes, ya que involucran condiciones y procesos diferentes. Ocurre que normalmente los efectos de ambos se entrelazan íntimamente, creando la consecuente confusión.Conviene, por ende, delimitar claramente ambos conceptos: “erosividad”, es la capacidad potencial del agua, sea en forma de lluvia, o de escurrimiento, para provocar erosión. Fundamentalmente depende de las características físicas de la precipitación, (intensidad y duración, estado del agua, etc) y de todos los factores que condicionan el escurrimiento (velocidad y caudal del flujo). Esto es debido a que la erosividad está referida a la capacidad para erosionar, ya sea por impacto (máxima actividad pluvial), o por arrastre (máxima relación con las características de la escorrentía."Erodibilidad" es la susceptibilidad del terreno a la erosión. Se puede considerar como la función inversa de la resistencia de los materiales. Los factores que la afectan se reúnen básicamente en tres grupos: los que resultan de las características físicas y químicas de los sedimentos, rocas y suelos involucrados; los que dependen de la cobertura vegetal, y los que son provocados por el tratamiento y manejo a que el hombre los somete. Es obvio, que todos estos factores se interrelacionan generando una trama muy compleja.Se debe también introducir un tercer término: erosionabilidad, el cual se usa para explicitar el resultado de las dos características antes definidas. En resumen, un área tendrá una erosionabilidad dada, en función de cuán erosiva sea el agua disponible, y cuánta sea la erodibilidad de los materiales sobre los cuáles ésta impacta o discurre. Una secuencia sencilla de cambios puede provocar el surgimiento y la evolución de una cárcava. Al producirse la precipitación, parte de ella queda retenida por la vegetación y los poros del suelo, y otra parte se infiltra o evapora. La que excede a la suma de estas pérdidas, es el agua disponible para el escurrimiento, la cual se conoce como "precipitación efectiva".Como se ha señalado antes, la precipitación efectiva, forma inicialmente una película sobre el terreno, hasta alcanzar una altura crítica en que logra vencer la resistencia opuesta por la rugosidad del terreno, y comienza a correr, en forma de flujo no encauzado primero, y en arroyada difusa después.Cuando los hilillos cobran mayor volumen (aumento de erosividad), o el suelo está desprovisto de una cubierta protectora, o por cualquier otra causa es particularmente susceptible (aumento de erodibilidad), las capas externas del terreno son erosionadas generando surcos, a lo largo de los cuales, el agua ya discurre con agresividad suficiente como para arrancar vegetación superficial, transportar sedimentos finos en suspensión, y crear un curso de hasta uno o dos metros de ancho.

Nuevos cambios en la erosividad, en la erodibilidad, o en ambas, conducen a una erosión vertical suficiente como para dar origen a verdaderas cárcavas.Según lo descripto, en un sistema afectado por cárcavas, todo intento de explicación genética, debe, necesariamente, orientarse a establecer las razones que localmente perturbaron el equilibrio original, provocando un aumento de la erosividad y/ o de la erodibilidad.Para establecer dichas causas, es importante tener en cuenta dos principios básicos de la Geomorfología, que se conocen como "equifinalidad" y "convergencia de causas".La equifinalidad se refiere a que geoformas similares (como son en este caso las cárcavas) en distintas situaciones, pueden resultar de diferentes condiciones iniciales y de diferentes procesos actuantes.La convergencia de causas, a su vez, establece que por lo general una geoforma es en realidad el resultado, no de un único proceso, sino más bien de numerosos procesos que actúan en forma simultánea, cíclica o sucesiva.Teniendo en cuenta estos principios, Cooke y Reeves, elaboraron en 1980 un modelo que incluye casi sin discriminación los cambios y relaciones que pueden ser poderosos o apenas efectivos, como así también causas demostradas, probables o posibles, sin distinguir entre ellas. Dicho modelo se dirige a la búsqueda de aquellos cambios que afectan la erosionabilidad de un terreno. Es decir la erosividad y la erodibilidad .La casi totalidad de las causas invocadas hasta el presente pueden reunirse en tres grandes grupos:

1. Cambios en el uso de la tierra.2. Cambios climáticos seculares.3. Variaciones ambientales azarosas.

El primer grupo incluye todas las formas de ingerencia humana, y no cabe duda de que ha sido en muchos casos el agente que ha disparado el fenómeno, fundamentalmente a través de dos cambios: la disminución de la protección vegetal originaria, (mayor erodibilidad) y la concentración de los flujos en el terreno (mayor erosividad)Estos cambios incluyen acciones como: fuego y talado, sobrepastoreo, y cultivos intensivos para el primer caso, y construcción de diques, rutas, puentes, etc., para el segundo.Cabría incluir otros ítems que los autores mencionados no han tenido en cuenta, tales como: la contaminación química; que afecta a la biota; o la extracción de áridos que afecta a la dinámica de los flujos.El hecho comprobado de la existencia de acarcavamientos ajenos a cualquier cambio significativo introducido por el hombre, sea por su antigüedad o por su ocurrencia en zonas despobladas, señala hacia las otras dos líneas del modelo.Los cambios climáticos seculares, ya sea que impliquen condiciones de mayor aridez, o de mayor humedad, rompen el equilibrio metaestable del sistema; en un caso porque debilitan la protección vegetal; y en el otro, porque aumentan los escurrimientos.Estos cambios incluyen variaciones en los montos y modalidades de precipitación y también en las temperaturas, que impactan sobre el déficit hídrico.El otro grupo de factores en los que el hombre no tiene ingerencia comprende las variaciones de frecuencia y magnitud azarosas que afectan a la geomorfología, la biota o el clima, es decir al ambiente en general. La incidencia de modificaciones de biota y clima que responden al azar, es asimilable a todo lo que ya se ha analizado.Los cambios del relieve, en cambio, pueden generar desajustes en la red de drenaje, sea por erosión localizada, por divagaciones de los flujos en zonas de escasa pendiente, o por colmatación de pequeñas cuencas de la red.

Todos estos cambios confluyen para disparar el acarcavamiento.

¿Cómo evolucionan luego las cárcavas?

Una vez iniciadas, su perfil longitudinal se ve afectado por la erosión retrocedente debida a la ruptura del equilibrio original.En un curso, la velocidad está relacionada con otras características físicas, según la fórmula de Manning: (Ecuación 1)

Ecuación 1 V≈ R 2/3 x S 1/2 n donde:

V = velocidadR = radio hidráulico, que se mide en unidades de longitud, y que resulta del

cociente entre el área (Su. en la Figura 1, a y b) de la sección transversal del canal, y el perímetro mojado, (abcd en la Figura 1,a y b) siendo en consecuencia dependiente de la forma del canal en cuestión.

S = gradiente del lecho.N = coeficiente de rugosidad. (que resulta principalmente de la litología y la

vegetación.

Figura 1 a y b

Sup

Su

Al iniciarse el acarcavamiento, aumenta el radio hidráulico, y disminuye el coeficiente de rugosidad. Normalmente la pendiente se hace menor, pero no alcanza a compensar los otros cambios, por lo cual la velocidad aumenta, con lo que el fenómeno, lejos de autocorregirse, tiende a acentuarse con el tiempo. Figura 2.Se ha señalado además, que en su búsqueda de restaurar el equilibrio, el gradiente del lecho disminuye, con lo cual, la altura de caída de agua aumenta a medida que la cárcava evoluciona, creándose un efecto de cascada, en el que el flujo hídrico erosiona el suelo, y se arremolina contra la escarpa. Allí se produce el fenómeno de cavitación, que genera el retroceso de la cabecera, a medida que nuevos volúmenes de material son socavados y se derrumban hacia el interior del canal. Este es el motivo por el cual las cárcavas evolucionan en retroceso, produciendo el fenómeno que se conoce como erosión retrogradante o retrocedente, según ya se había adelantado.El proceso de cavitación se debe a los fuertes cambios de presión cuando el agua sufre variaciones bruscas de velocidad. Según la ecuación de Bernoulli, (Ecuación 2) cualquier aumento de la velocidad provoca una disminución de la presión. En efecto:

Ecuación 2 energía total (constante)= p + V 2 + h 2gdonde:

p = presión; V = velocidad; g = aceleración de la gravedad y H = altura

Figura 2

Línea de próxima ruptura

Gradiente original

Nuevo gradiente

Si la aceleración es suficiente, la presión puede descender hasta tal punto que comienzan a formarse burbujas, las cuales, ante un nuevo aumento de la presión estallan y generan potentes ondas de choque que desgastan las superficies sólidas adyacentes. A los pies del salto que se produce en la cabecera de la cárcava, están dadas las condiciones para que lo descripto suceda, ya que durante la caída, hay una marcada aceleración, y la menor pendiente que hay en el piso, genera la desaceleración que se compensa con una mayor presión. (Figura 2)

¿Qué características tienen las cárcavas en la zona de influencia de la Universidad Nacional de Córdoba?

En el Mapa 1 se señala la zona que en la parte centro norte de la provincia tiene una mayor recurrencia del fenómeno.

Bibliografía

ARGÜELLO,G.L. 1986. Cárcavas. Trabajo para las tareas de Adscripción, calificado con 10. Inédito.BRANSON, E.B.; TARR.W.A. 1964. Elementos de Geología Ed. Aguilar. pág 139.COOKE R; REEVES,R. 1980.Arroyos and environmental change in the American South west. Edited by Oxford Research Studies in Geography. HUDSON,N. 1982. conservación del suelo. Ed Reverté pp 219-243.IRIONDO, M.1985. Introducción a la Geología ediciones El Río pág 133.LEXIS 22 DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO DEL CÍRCULO DE LECTORES Vol.4 pág 102.