Lurralde :inv. espac.

N. 10 (1987)

p. 49-64

ISSN 1697-3070

CIERTAS REFLEXIONES CRITICAS SOBRE LOS ANALISIS MORFOMETRICOS DEL RELIEVE:

EL CASO DEL VALLE DE OÑATI (GUIPUZCOA)

Félix Mª UGARTE

 

Membre collaborateur de I' U.A. 903 du CMRS"

 lnstitut de Géographie, Aix-en-Provence. 11

y

Instituto Geográfico Vasco

Apartado de correos 719

20080 San Sebastian

LABURPENA.

Lan hontan erliebe morfometriaz egiten diren ikerketak: Horton, Schumm, Strahler etabarren metodologiaz baliaturik, erabat kritikatzen dira. Honelako metodologiak erabiliaz Oñaii haraneko erliebea aztertu da eta borren anaren emaitzak kritikatuko.

RESUMEN.

En esta nota realiza un revisión crítica a varios trabajos, llevados a cabo tomando como base las metodologías de Scbumm, Horton, Strabler y otros, tendentes a realizar un análisis morfométrico del relieve con objeto de obtener información sobre la evolución morfogenética pasada (entre otros objetivos). La crítica se centra en la escasez de información generada a este respecto y en consecuencia, la debilidad de este método para abordar el problema de la evolución morfogenética. Con carácter explicativo se aporta un trabajo morfométrico sobre el valle de Oñati (Guipúzcoa). 

Palabras clave: Análisis morfométrico del relieve, Guipúzcoa, Oñate, España.

ABSTRACT.

In tbis paper are reviewed some researcbs based on tbe metbodology of Scbumm, Horton, Strabler and otbers conducted to realize a morpbometrical analysis of tbe relief witb tbe object of obtaining information over the past morphogenetic evolution. The central problem stated is tbe lack of information generated in the matter and, in consequence, tbe weakness of tbis metbod to approacb tbe morphogenetic evolution problem. Tbese results are illustrated by an example of a morpbometric survey in tbe Oñati Valley (Ouipúzcoa).

Key words: Morphometrical analysis of the relief, Spain, Basque Country, Guipuzcoa, Oñati

Este tipo de trabajos han sido últimamente desarrollados en profundidad y rigor por varios autores, en estudios que se relacionan con las cuencas hidrográficas de Vizcaya (ANTIGUEDAD, 1982; CRUZ SAN JULIAN y SAEZ DE ECHENIQUE, 1980; ERASO, 1983) y en algún caso de Guipúzcoa (CRUZ SAN JULIAN y TAMES, 1983).

El inicio de este tipo de metodologías se halla en las investigaciones de HORTON, 1945 y STRAHLER, 1952, ligadas a trabajos relativos a la evolución de la red hidrográfica y sus connotaciones morfogenéticas. Con posterioridad han evolucionado hacia otros objetivos dentro del campo de la geología y de la hidrodinámica fluvial. Hoy, el nuevo desarrollo de las metodologías pretende obtener información, a través de técnicas cuantitativas (análisis matemático de variables referidas al espacio ya ciertos parámetros de la red hidrográfica, basados en una información cartográfica), sobre la estructura geológica (GVIN, 1965; HOWARD, 1967; NAUDIN et PRUD'HOMME, 1971; PRUD'HOMME, 1972) y sobre algunos parámetros ligados al balance hidrogeológico (relación (P) precipitación/(E) escorrentía, transmisividad, etc.) como es el caso del estudio realizado por ANTIGUEDAD y ERASO, 1984, poniendo en relación las precipitaciones con el volumen de la escorrentía en función de ciertos parámetros de análisis morfométrico.

Es evidente que este tipo de investigaciones, con la metodología convenientemente desarrollada y adaptada, en su caso a los problemas regionales, puede tener un interesante futuro; sin embargo, en todo lo relativo a la investigación morfogenética, a la investigación sobre la evolución geomorfológica, las cosas no se presentan tan claras, al menos con los métodos aquí citados. Existen problemas internos y externos a la propia metodología que inciden en las dificultades de aplicación de las mismas al estudio de la morfogénesis actual y pasada, con garantía de obtener resultados. Como problemas externos podemos considerar la complejidad de los factores que intervienen en la morfogénesis:

a) Factores endógenos: tectónica, movimientos de corteza de diversas intensidad y extensión.

b) Sistema morfoclimático: ligado al clima ya los factores bióticos, cambiante en el tiempo.

Es evidente que la información suministrada por el análisis de la red hidrográfica actual y de ciertos parámetros del relieve, no refleja de manera mínimamente aceptable la realidad de estos procesos y sus resultados.

En cuanto a los problemas internos, pueden citarse:

a) La subjetividad en el trazado de la red hidrográfica (métodos de Horton, Schumm, Strahler), a la hora de utilizar la base cartográfica, que incide en el análisis lineal de la red azul:

b) La no definición del tipo de escorrentía (perenne, episódica, estacional ...) (TRICART) dentro de la red azul.

El estudio morfométrico de la cuenca de los ríos Butrón, Oca, Lea y Artibai (Vizcaya) realizada por ERASO, 1983, es el trabajo más serio y profundo que se ha realizado utilizando este tipo de metodologías, para estudiar, entre otras cosas, la morfogénesis y sus causas. A la vista del resultado del análisis y sus conclusiones, y teniendo en cuenta el cuidado y la profundidad del esfuerzo llevado a cabo, he de decir que verificado el estado actual de la información en la región los resultados son más bien escasas, al menos en referencia a los obtenidos por medio del análisis geomorfológico habitual. Ahora bien, es evidente que este tipo de estudios son, por el momento, complementarios a los antes citados (hidrológicos, hidrodinámicos, etc.). Cabe esperar que SI los trabajos se extienden al resto de las cuencas vasco-cantábricas, los análisis comparativos inter-cuencas podrán generar una optimización de los métodos de análisis, pero sobre todo ampliar los elementos de diagnóstico y explicación (tan

exiguos hoy). Al mismo tiempo la utilización de un tratamiento informático, podría facilitar la labor con lo que su utilización y operatividad se vería beneficiada. Últimamente se han desarrollado técnicas del tipo Modelo Topográfico Digital (MTD) para la extracción automática de datos sobre características de las redes fluviales y otros aspectos geomorfológicos (CEBRIAN and MARK, 1985).

Abundando en estos mismos aspectos debo decir que los datos morfométricos obtenidos en relación a la cuenca del río Oñati (valle de Oñati, valle del río Aránzazu, valle de Araoz), no suponen, prácticamente, ningún elemento nuevo en cuanto al análisis geomorfológico de la zona (*) realizado por los métodos habituales y, sin embargo, pudiera constituir una ayuda inestimable para investigaciones de otro tipo:

-Análisis geométrico de la superficie (complementado con sistemas informáticos).

-Hidrodinámica fluvial actual (caracterización de ciertos aspectos del caudal: crecidas, curvas de agotamiento, análisis de la escorrentía en general).

-Investigación sobre algunos aspectos de la estructura geológica.

Ciñéndome concretamente al caso del Valle de Oñati trataré de analizar los datos obtenidos (ver Anexo) y evaluarlos en función de su validez y aportación para el análisis morfogenético regional (pasado y actual).

Al socaire de las metodologías antes citadas se obtienen un primer grupo de parámetros que se refieren a la geometría del relieve en su aspecto espacial (horizontal) y vertical:

-Indices relativos a la forma del territorio (Gravelius, Caquot, perímetro estilizado, etc.).

-Curvas clinográficas/integral hipsométrica.

-Características del relieve:

  • amplitud del relieve
  • histograma de frecuencias altimétricas
  • coeficiente de masividad
  • coeficiente orográfico
  • pendiente media de la cuenca.

De todos estos índices y parámetros los únicos que arrojan cierta luz sobre el hecho morfogenético, son los datos correspondientes al Histograma de frecuencias altimétricas (Tablas V.I-V.3), que no permiten detectar las zonas en donde se dan los fenómenos de ruptura de pendientes, ligadas en general a cambios litoestratigráficos y de estructura, aunque dada la escala de muestreo nos es posible detectar otro tipo de discontinuidades de gran interés geomorfológico: niveles de erosión, niveles de base de antiguos sistemas fluviales (terrazas, etc.).

Dentro de este grupo existen otro tipo de datos como Coeficiente de masividad, Coeficiente orográfico (vide ERASO 1983), que pudieran tener una utilización provechosa en otros aspectos de la investigación fisiográfica, como son los correspondientes a la caracterización de topoclimas o climas de montaña, en función de los aspectos citados: volumen y caracterización orográfica de la interfase montañosa, que tanto interviene en la distorsión de los elementos climáticos. Investigación ésta que no se ha realizado aún entre nosotros.

Repartición de longitudes de valles de un termiCVIN et al. 1965 nado orden.

Un segundo apartado de información está compuesto pqr los datos provenientes del análisis cuantitativo lineal de la red de drenaje, tomando como base la documentación cartográfica:

Nu = Número de cauces de distinto orden. Rb = Relación de bifurcación.

Lu = Longitud total (km) de los cauces de orden (u).

Lu = Longitud media (km) de los cauces de orden (u).

RI = Relación de longitud.

Dd = Densidad de drenaje.

Dr = Densidad de cauces por unidad de superficie.

Mapa de pendientes (complementario). Repartición de longitudes de valle de un determinado orden.

Mapa de obstáculos al drenaje (ERASO, 1983).

Ninguno de estos parámetros ofrece información de cierta entidad para el objetivo aquí planteado (la evolución morfogenética), tanto el diagnóstico sobre la evolución de la erosión (disección) en una determinada cuenca a partir del índice (frecuencia de cauces) (HORTON, STRAHLER), como la textura topográfica (HORTON), teniendo en cuenta la densidad de drenaje (Dd), no pasan de ser una grosera aproximación al problema. En cambio, la utilización de ciertos parámetros citados en el trabajo de ERASO, 1983, sí que presentan gran interés y, sobre todo, si llega el momento en que se consiga su informatización, para:

OBJETIVO PARAMETRO AUTOR
Diferenciación litoestratigráfica del sustrato con vistas a detectar unidades hidrogeológicas Dd CANUTI y TACCONI, , 1974
Caracterización de las formaciones superficiales Dr CHRISTOFELETT1 et al. 1980
Detección de elementos relacionados con la estructura geológica Mapa obstáculos al drenaje NAUDlON et PRUD' HOMME, 1973
Discontinuidades litológicas y tectónicas    
Repartición de longitudes de valles de un terminado orden   CVIN et al. 1965

 

EL VALLE DE OÑATI.

1. Algunos datos basados en el análisis cuantitativo sobre el relieve.

El objetivo es aplicar el análisis morfométrico para obtener datos cuantitativos de las formas y dimensiones del relieve: superficie, altura, volumen, pendientes, perfiles, además del análisis de la textura y características de la red de drenaje.

Valle de Oñati. Analisis cuantitativo del relieve

Estos datos nos permitirán el tener una idea globalizadora y objetiva (valores matemáticos) del modelado actual del Valle, pudiéndolos contrastar con las reflexiones ya efectuadas en otro trabajo de geomorfología sobre la misma zona (UGARTE, GONZALEZ, ALONSO, 1984) (UGARTE, 1982). Por otra parte, los valores aquí obtenidos permiten comparación con otros valores (equivalentes) de espacios colindantes, con el objeto de obtener una visión morfológica del espacio regional.

1.1. Forma del Valle (cuenca del río Oñate).

Para obtener la información precisa me he valido de los parámetros que hacen referencia a la forma (en planta) del Valle sin tener en cuenta el relieve (1).

S = superficie del Valle: 108,393 km2.

P = perímetro del Valle: 49 km.

E = distancia más larga recorrida por un drenaje fluvial para salir del Valle: 21,5 km.

Aplicaremos en primer lugar el índice de Gravelius que hace referencia a la homogeneidad de la cuenca. Marca la relación existente entre el perímetro y la superficie de la cuenca, con la forma circular que ésa misma superficie pudiera tener.

Kc

 

El índice sería 1 si la cuenca tuviese forma de círculo; cuanto más alargada sea la superficie del Valle, más amplio será el índice de Gravelius.

En el caso de Oñate, el índice es: Kc = 1,32

Este valor indica la existencia de un Valle (cuenca) moderadamente alargado.

Indice de Caquot.

Relación entre la longitud mayor de un cauce de drenaje (E) y la raíz cuadrada de la Superficie. Este índice tendrá la unidad como valor, si la cuenca tiene la forma de un cuadrado; 1,128 si se trata de un círculo, etc.

En el caso de Oñate, este valor es de: 2,06

Al igual que con el índice de Gravelius, cuanto más alargada sea la planta de la cuenca, más alto será el índice.

Otros índices comparativos en los Valles de la cuenca Cantábrica:

  Kc Ca (S)KM2 (P) (E) Km

Cabecera del río Nervión (Fdo. Sáenz de Etxenique)

1,67 2,31 525 137 53

Cuenca del río Arratia (Iñaki Antigüedad)

1,47 1,80 136,3 61 21

Hay una desproporción evidente en el caso de Oñate; la superficie es menor pero el valor de (E), resulta muy elevado, con una longitud de (P) más proporcionada a la superficie. Los índices obtenidos dan cuenta de esta distorsión.

1.2. Indicativos del relieve.

Algunos datos generales de la cuenca del río Oñate son los siguientes:

Cota más alta: 1.365 m. (Artzanburu-Sierra de Aizkorri).

Cota más baja: 175 m. (cauce del río Oñate en San Prudencio).

Desnivel máximo: 1.190 m.

Un análisis más detallado del relieve (Tablas 2 y 3), nos muestra las características del mismo: porcentaje de superficie en cada cota, pendientes, anchura media de las curvas a nivel (2).

De acuerdo con los datos expuestos en las Tablas 2 y 3, podemos decir que la superficie más extensa se halla entre los 300 y 500 m. (33,22 km2/30,65% s. total): se corresponde con las numerosas vertientes bajas que bordean al Valle, los relieves residuales en el interior del Valle, parte del Valle de Araoz; incluye asimismo parte de la superficie de glacis en las inmediaciones del fondo del Valle. A esta superficie le corresponde una pendiente media, entre 18° 35' y 21° 13', intermedio entre los valores más altos de las cotas altas y los moderados del fondo del Valle. Esta moderación en las pendientes se explica por su situación en las partes bajas de las vertientes, y por tratarse de relieves residuales de formas no agudas.

Ante este porcentaje elevado, el espacio ocupado por las cotas bajas (vega y talweg actuales) es muy poco considerable: (12,60 Km2l./11,63%), lo que concuerda con los datos que hemos expuesto al referirnos a la extensión de la vega aluvial. Aquí la pendiente es muy interior, aunque no deja de tener cierto valor; el contraste abrupto entre la vega y el perfil de los glacis y ciertas vertientes explicaría este valor alejado de la horizontalidad.

Hasta los 700 m., la superficie sigue siendo importante: 68,42% sobre el total; es a esta altura donde los relieves intermedios desaparecen (alineaciones del interior del Valle, Cuesta de Orkatzategui, zona media de la cuenca del río Aránzazu), quedando solamente las partes altas de las Sierras (Satui, Aloiía-Aizkorri, Artía)); a pesar de todo la superficie ocupada es importante: 31,58%.

Las pendientes comienzan a ser pronunciadas: 24° y 22° (entre los 500 y 700 m.); más aun a partir de los 900 m. (26°), 1000-1100 m. (25°), en estas alturas se ubica el nivel de cumbres de las Sierras de Satui y Artía.

De una forma global, el mayor contraste se nota cuando aparecen los relieves más abruptos: Frente N. de la Cuesta de Aloiía y Orkatzategui, valle del río Aránzazu), este umbral se marca perfectamente entre los 400 y 500 m.

Evidentemente este valor es un dato que no corresponde a la realidad, ya que el vaciado en ningún caso es homogéneo y el relieve original del Valle puede haber

Analisis morfometricos / Felix Ugarte. - Lurralde 10 ((1987) p. 56

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más alta ( > 45-50% ). Este aumento de valor se corresponde asimismo con lo ocurrido en otro tipo de parámetros: altura media, integral hipsométrica.*

La curva clinográfica nos ofrece asimismo algunas características del perfil del Valle, por otra parte ya conocidas y definidas, como son el desnivel más acentuado a partir de los 900 m. y la tendencia a la horizontalidad por debajo de los 300 m.

4. Análisis cuantitativo de la red de drenaje.

La utilización de esta metodología podrá permitirnos el corroborar o desechar ciertos datos y características ya intuídas en la parte expositiva cualitativa. Los datos cuantitativos podrán exponer, posiblemente con más rigor, las realidades de la morfología actual.

La metodología utilizada ha sido tomada de Horton y Schumm-Strahler (4); esta metodología ha sido utilizada parcialmente ya que se han desechado los datos correspondientes a las áreas de drenaje.

Los datos han sido obtenidos a partir de la fotografía aérea, escala aproximada 1:33.000 (Servicio Cartográfico del ejército del Aire, vuelo americano, 1956) (5), utilizando para la interpretación un estereóscopo convencional. Los cauces cartografiados en la fotografía aérea han sido traspasados al mapa topográfico 1:25.000 (Diputación Foral, 1973), en donde se ha procedido a su medición por medio de un curvímetro.

Existe el problema de la subjetividad a la hora de seleccionar los cauces (sobre todo los del orden nº 1) que vayan a ser planigrafiados. En este caso he optado por tener en cuenta todos aquellos cauces que pueden ser observados en la fotografía aérea para que al mismo tiempo sean visibles en el campo. Es decir que sirvan de canal de drenaje o escorrentía real (perenne, esporádico o estacional).

El objetivo del trabajo, más que tratar de verificar las leyes de Horton, es la de intentar resaltar los problemas de la falta de adaptación (impuesta en ciertos casos, por la litología, estructura, etc.) de estas leyes a la realidad concreta del Valle de Oñati.

Tricart (1977) apunta ciertas precisiones sobre este tipo de metodología; entre otras cosas destaca el hecho de que el dato de la densidad de drenaje es una "noción altamente significativa, sobre todo si se la matiza en función del régimen de la escorrentía distinguiendo los drenajes perennes, estacionales y esporádicos". Estos datos permitirían mostrar un coeficiente de torrencialidad; densidad de los drenajes esporádicos /densidad total, y un índice de contrastes morfogenéticos estacionales: densidad de drenaje estacional/densidad total. En el caso del Valle de Oñati, la mayoría de los drenajes son perennes, sobre todo a partir del orden 2, incluyendo buena parte de los del orden I: en todo caso, no hemos realizado ninguna especificación a este respecto.

1) Relación de bifurcación (Primera ley de Horton), es decir proporción que existe entre el número de cauces de un determinado orden en relación con el inmediato superior.

Nu Rb =

Nu + 1

En una cuenca uniforme la Rb trata de permanecer en un valor medio de 3 a 5, característica del sistema fluvial que en nuestro caso puede definirse como de torrencialidad moderadamente alta.

2) Longitud de los cauces. Según Horton (1945), la longitud media de los segmentos de órdenes crecientes forma una progresión geométrica cuya razón se denomina relación de longitud (RI):

Lu + 1 RI = Lu

Esta relación es constante en la cuenca del río Oñate, a excepción del valor correspondiente a la relación entre los órdenes 4/5. Algunos autores achacan estas desviaciones al hecho de que la ley está formulada para cuencas homogéneas (litología, estructura, etc.). Obviamente no es nuestro caso, la disimetría provocada por el afloramiento de la banca calcárea puede incidir y de hecho incide, en la distorsión de este tipo de parámetros.

3) La Dd (densidad de drenaje), expresa la relación entre la longitud total de los cauces de una cuenca y el área de ésta:

Dd = ΣLu / A

 

En nuestro caso, este valor junto con el correspondiente al (4) Fu y (5) Mc, resultan especialmente distorsionados, comparándolos con valores de cuencas de características más o menos similares (6). Evidentemente con la sola observación del mapa de la red de drenaje la causa puede ser detectada: al afloramiento de la masa calcárea urgoniana (Sierra de Aizkorri-Aloña, Cuesta de Orkatzategui), ocupando casi una tercera parte de la superficie de la cuenca, con su drenaje típicamente kárstico (infiltración profunda casi total, drenaje subterráneo jerarquizado, zonas de emisión muy

(6) Nervión (cuenca alta) Arratia

(Cruz -San Julián) (Antiguedad)

Rb 3,80 (4.22) 3,40

RI 2,18 (2.08) 1,89 (1.78)

Dd 2,50 (orden 7) 4,01

Fu 4,72 (orden I) 8,18

Mc 0,40 (orden 7) 0,24

localizadas), provocan la disimetría en la red de drenaje. Sin embargo, en nuestro caso, puede haber otra causa que incida en el hecho de las bajas densidades: la técnica utilizada en la selección de la textura a planigrafiar (de orden I), tal como he explicado al principio.

4) Este parámetro nos indica el grado de incisión de la superficie por cauces fluviales, la intensidad del drenaje:

Nu

Fu=

S (superficie Km27

El dato correspondiente a la cuenca del río Oñate (cauces del orden I), presenta ciertas características que ya han sido explicadas en el índice anterior.

5) Este valor (Mc), constante de mantenimiento de canal, se define como el área necesaria para mantener una unidad de longitud de cauce:

I A Mc = -=Dd Lu

La textura de la red es densa, de tipo dendrítica en el frente N. del monoclinal de Artía (alternancia de argilitas y areniscas, con superposición de areniscas), y en el flanco S. del anticlinal de Satui (litología: alternancia de argilitas y areniscas). Un modelo de tipo paralelo (río Aránzazu) aparece en el tramo de Olate-Zañartu, posiblemente originada por la existencia de una estructura con estratos de areniscas de gran buzamiento (hog-backs) perpendiculares al río, lo cual hace que el drenaje tenga un fuerte control estructural. Por este mismo motivo, en el flanco S. del anticlinal de Satui, hay una cierta tendencia a la organización de un tipo de red paralelo, del drenaje secundario (cauces del orden I).

Los cauces presentan una estructura cataclinal en el flanco S. del anticlinal de Satui, creando fenómenos de epigénesis (ruz, cluse de Elorregui) y siendo paralelos unos a otros. En el Valle de Aránzazu y Araoz, la estructura es anaclinal, con un modelo de drenaje claramente en abanico (dendrítica) jerarquizando los cauces en torno a su único drenaje de orden superior. En las zonas de contacto con las calizas, la estructura depende del tipo y la organización de la red subterránea.

En resumen, las leyes de Horton han demostrado su validez (con ciertas matizaciones) en el caso de la cuenca del río Oñati (aún cuando no hemos comprobado la Ley del área de las cuencas). Ciertos parámetros como la Dd, etc. presentan acusada disimetría con respecto a cuencas de ubicación similar (Cuencas Cantábricas en cabecera: río Arratia, Nervión); aunque en el caso de la cuenca-alta del Nervión, dado que existe asimismo un afloramiento de calizas, los valores son más aproximados, la anisotropía de los afloramientos desde el punto de vista de la litología (afloramiento calcáreos/alternancia de argilitas y areniscas) han impuesto una importante distorsión en estos parámetros. Habría quizás que buscar nuevas variantes a los métodos utilizados. De todas formas, la subjetividad en la fase previa de toma de datos, es un hecho importante a tener en cuenta a la hora de valorar los resultados. En todo caso, la distorsión de los datos correspondientes a la cuenca del río Oñati con respecto a las cuencas ya citadas se observa igualmente en otros parámetros: datos hipsométricos (altitud media), integral hipsométrica, pendientes medias...; lo cual es significativo.

Tablas

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NOTAS

(1) Los datos han sido obtenidos utilizando como documento base el Mapa 1:25.000 (cartografía aérea) de la Diputación Foral de Guipúzcoa. Las superficies han sido evaluadas por medio del planímetro (HAFF-317) y las distancias con el curvímetro convencional de rodillo. La cartografía 1:25.000 es ampliación del 1:5000 de la Diputación Foral de Guipúzcoa.

(2) Nos hemos basado en la cartografía 1:25.000 (ya citada), para medir la superficie correspondiente a cada curva de nivel (intervalos de 100 m.). Solamente se ha tenido en cuenta la superficie en planta, desechando los cálculos para obtener la superficie real debido a la pendiente.

(4) HORTON, R.E. (1945), op. citado. pp. 275-370.

SCHUMM S.A. (1956), op. citado, pp. 597-646.

STRAHLER, A.N. (1952), op. citado, pp. 923-938.

(5) Servicio Cartográfico del Ejército del Aire. Fotos aéreas, vuelo 1956, hoja n:º 88: fotogramas 45570-74; 43034-35. Hoja nº 113: fotograma nº 27971 a 77; nº 25082-87.