La sedimentación de los cuerpos de agua es un proceso natural de los efectos del clima y la fisiografía de las cuencas. Todas las cuencas están sujetas a erosión debido a los efectos del viento y la lluvia sobre los diferentes tipos de suelos en la superficie del terreno. Los suelos erosionados son arrastrados primordialmente por la escorrentía resultante de la lluvia que no se evapora o se infiltra a los suelos. Este transporte de sedimentos ocurre en forma “laminar” (dispersa sobre el terreno) o turbulenta en los canales de quebradas y ríos, desde las zonas elevadas hacia las más bajas. Este proceso ha venido ocurriendo por cientos de millones de años desde el surgimiento de la plataforma de Puerto Rico sobre los antiguos mares en la zona de las Antillas Mayores. Los valles aluviales en las cuatro provincias costaneras de Puerto Rico fueron formados de los suelos erosionados primordialmente por la lluvia en la Provincia del Interior Montañoso, que fueron luego arrastrados por la escorrentía de los ríos que fluyen desde esta provincia hasta las costas. Un proceso similar ocurrió en varias cuencas centrales, incluyendo a Caguas-Gurabo, Cayey y Cidra. Debido a que la pendiente de los ríos y la velocidad del agua disminuyen desde las montañas hacia la costa, estos sedimentos (primordialmente arena, grava y cienos) se depositaron sobre las rocas calizas y volcánicas que ahora yacen bajo la superficie en las costas y los valles centrales. A través de los milenios el cauce de los ríos cambió frecuentemente en las costas y varias cuencas centrales, resultando en la deposición de los sedimentos en valles amplios que hoy forman los acuíferos aluviales costaneros y centrales de Puerto Rico.
Este proceso de erosión, transporte y deposición de sedimentos en todas las cuencas en Puerto Rico continúa al presente, aún cuando no percibimos sus efectos en los cuerpos de agua y valles interiores y costaneros debido a la escala del tiempo. Durante lluvias copiosas e inundaciones severas es visible el arrastre de sedimentos suspendidos en los cauces de los ríos, y las descargas de “plumachos” de sedimentos en los estuarios de los ríos principales. Durante crecientes extremas cuando los ríos exceden sus cauces normales, es visible la deposición de arena, grava y cienos sobre los valles. El efecto es más evidente en los embalses principales formados por represas que se han construido en Puerto Rico comenzando en 1913.
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EMBALSES PRINCIPALES EN PUERTO RICO
Las represas que forman los embalses son una barrera al flujo libre del río, reduciendo su velocidad y promoviendo la precipitación de una gran parte de los sedimentos suspendidos en el caudal de agua. Los estudios de sedimentación llevados a cabo por el U.S. Geological Survey (USGS) en Puerto Rico establecen que los embalses retienen entre el 70 al 95 por ciento de los sedimentos que reciben. Esto se debe a que la velocidad del agua en el embalse disminuye drásticamente en comparación con el río en su cauce libre aguas arriba del embalse. La fuerza hidráulica del agua resultante de su volumen y la pendiente del cauce del río se disipa en el remanso del embalse, lo que induce la precipitación de la mayor parte de la grava, arena y parte de los cienos y barros suspendidos en la columna de agua. Utilizando los estudios periódicos del USGS en los embalses principales en la Isla, es posible calcular su tasa anual de sedimentación relativa a su volumen original y el actual. Estas tasas de sedimentación para los embalses principales en Puerto Rico se resumen en la tabla adjunta, obtenida del estudio de Soler y otros (USGS, 2001). En la siguiente página de esta sección se describe el procedimiento general para obtener datos de transporte de sedimentos.
SEDIMENTACIÓN EMBALSES PRINCIPALES EN PUERTO RICO
La gráfica a la derecha ilustra el desarrollo de los embalses en Puerto Rico desde 1913 hasta el 2021, expresado por su capacidad inicial (barras azules) y acumulativa. Las barras rojas representan la capacidad acumulativa reducida por la sedimentación de los embalses. Estos cálculos de derivan de los estudios de capacidad periódicos llevados a cabo por el USGS en los embalses de la isla. Es evidente que a pesar de un programa relativamente contínuo de desarrollo de nuevos embalses, la capacidad útil de almacenamiento de agua continúa reduciéndose por la sedimentación. Como ejemplo, el nuevo embalse Portugués cerca de Ponce se completó en el 2016, añadiendo 9.0 millones de acre-pies de capacidad. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento total se redujo por debajo del valor previo a la construcción de Portugués.
El Dr. Gregory L. Morris, conjuntamente con el Dr. Jiahua Fan, publicó en el 2010 una versión en PDF de su excelente manual sobre la sedimentación de los embalses (Reservoir Sedimentation Handbook). Este manual provee un transfondo extenso de los procesos de transporte de sedimentos a los embalses, así como técnicas y métodos para minimizar estos procesos y para la remoción hidraúlica de los sedimentos acumulados. De interés particular es el concepto de embalses fuera del cauce de los ríos, mediante desviaciones del agua utilizando tomas hidraúlicas que minimizan la entrada de sedimentos al embalse. Esta técnica fue utilizada por el Dr. Morris en el diseño de los embalses Fajardo y Blanco en Puerto Rico, cuyas vidas útiles se extenderá por varios miles de años gracias a su ubicación fuera del cauce de los ríos que les proveen agua. El manual puede bajarse directamente por medio de el siguiente link, o a través de la página de la empresa del Dr. Morris en http://glmeng-coop.com/index.php.
