Balanza de Lane

Bien es sabido que en los ríos, en mayor o menor medida, existe transporte de sedimentos. La cantidad de sólidos transportados por el río (caudal sólido, Q_s) es función de las características geológicas de la cuenca (tamaño del árido, D; pendiente del lecho, i), de la cantidad de agua que transporta el río (caudal líquido, Q) y de la intensidad de las precipitaciones.

Antes de hablar del concepto de balanza, debemos explicar qué significa el equilibrio fluvial de un río. En él intervienen diversos factores, pero los que determinan la variación morfológica del río son, principalmente, el caudal líquido (Q_s) y sólido (Q). El flujo de sólidos proviene, principalmente, de la erosión en las zonas altas ocasionado por caudales y pendientes elevados, y se caracteriza por transporte de sedimentos por el fondo, el de bolos y gravas. A medida que la pendiente se suaviza y se erosiona el lecho, el tamaño de sedimento que se transporta se va reduciendo hasta que solo es transportado por suspensión. Posteriormente, se irá depositado en zonas con velocidades de moderadas a bajas. Así pues, en general se producen erosiones en zonas altas y deposiciones en zonas bajas del río. Se puede afirmar que un río se mantiene en equilibrio cuando, pasado un tiempo, no se produce variación significativa de la pendiente.

Esquema de generación, transporte y deposición de sedimentos en un río.

El concepto de Balanza de Lane (1955) describe, de manera muy simple, los fenómenos hidromorfológicos del lecho fluvial. Mediante 4 variables: caudal líquido (Q), caudal sólido (Q_s), tamaño del sedimento (D) y pendiente del lecho (i); Lane realizó la analogía que lleva su nombre. Esta herramienta permite analizar el equilibrio del río y, entre otra muchas cosas, las consecuencias de la intervención humana en el lecho del río (presas, extracciones, etc.).

Balanza de Lane.

Para comprender su funcionamiento, procederemos a explicarlo mediante unos ejemplos:

1.- Aumento de caudal líquido
Una avenida provoca un aumento en el caudal líquido por encima del caudal natural del río. Como consecuencia, la balanza se inclina hacia la incisión o erosión del lecho, lo que provoca el inicio del transporte de sedimentos y, a su vez, un incremento de la pendiente. En este instante el lecho se encuentra en desequilibrio fluvial, por lo que una vez finalizada la avenida el río tenderá a recuperarse depositando sedimentos en el lecho erosionado. De esta manera se recuperará de nuevo el lecho inicial.

2.- Azud o presa (sin modificación del caudal líquido)
Este tipo de estructuras se caracterizan por impedir el transporte de sólidos aguas abajo (Q_s = 0), debido al efecto barrera que este realiza. Mirando el efecto aguas abajo, donde no existe transporte de sedimentos, la balanza se inclina hacia la incisión, aumentando la pendiente gradualmente y generando transporte de sedimentos. La pendiente tenderá a suavizarse (ver imagen) provocando una cuña de erosión que va progresando para así volver de nuevo al equilibrio fluvial.

Problemas de incisión (erosión) del lecho aguas abajo de una obra de regulación hidráulica.

3.- Transvase de agua
El intercambio de líquido entre cuencas también ocasiona un desequilibrio fluvial ya que provoca dos importantes modificaciones: la primera, en la cuenca cedente se produce una sedimentación aguas abajo del punto de captación, que será compensado con el incremento de la pendiente; la segunda, en la cuenca receptora se produce la erosión del lecho debido al incremento de caudal, volviendo al equilibrio como se ha descrito en el ejemplo 1.

Como puede deducirse, el concepto de Balanza de Lane relaciona los cambios morfológicos del lecho del río con los caudales líquido y sólidos y, junto a su simplicidad, es una gran herramienta para entender los cambios en el río.