Un arroyo es una masa de agua superficial que fluye de cualquier tamaño, desde un diminuto riachuelo hasta un poderoso río. El área de la que fluye el agua para formar un arroyo se conoce como su cuenca de drenaje. Toda la precipitación (lluvia o nieve) que cae dentro de una cuenca de drenaje acaba desembocando en su corriente, a menos que parte de esa agua pueda cruzar a una cuenca de drenaje adyacente a través del flujo de agua subterránea. En la figura 13.4 se muestra un ejemplo de cuenca de drenaje.
El arroyo Cawston es una típica cuenca de drenaje pequeña (aproximadamente 25 km2) dentro de un valle glaciar muy empinado. Como se muestra en la figura 13.5, las partes superior y media del arroyo tienen gradientes pronunciados (con una media de unos 200 m/km pero que oscila entre 100 y 350 m/km), y la parte inferior, dentro del valle del río Similkameen, es relativamente plana (<5 m/km). La forma del valle ha sido controlada primero por el levantamiento tectónico (relacionado con la convergencia de placas), luego por la erosión de los arroyos preglaciares y la pérdida de masa, después por varios episodios de erosión glaciar y finalmente por la erosión de los arroyos postglaciares. La cota más baja del arroyo Cawston (275 m en el río Similkameen) es su nivel de base. Cawston Creek no puede erosionarse por debajo de ese nivel a menos que el río Similkameen erosione más profundamente en su llanura de inundación (la zona que se inunda durante una crecida).
El suministro de agua de Metro Vancouver proviene de tres grandes cuencas de drenaje en la orilla norte de Burrard Inlet, como se muestra en la figura 13.6. Este mapa ilustra el concepto de división de una cuenca de drenaje. El límite entre dos cuencas de drenaje es la altura del terreno que las separa. Una gota de agua que cayera en el límite entre las cuencas de drenaje de Capilano y Seymour (también conocidas como cuencas hidrográficas), por ejemplo, podría desembocar en cualquiera de ellas.
El patrón de afluentes dentro de una cuenca de drenaje depende en gran medida del tipo de roca subyacente, y de las estructuras dentro de esa roca (pliegues, fracturas, fallas, etc.). En la figura 13.7 se ilustran los tres tipos principales de patrones de drenaje. Los patrones dendríticos, que son con mucho los más comunes, se desarrollan en zonas en las que la roca (o el material no consolidado) que se encuentra debajo de la corriente no tiene ningún tejido o estructura particular y puede ser erosionado con la misma facilidad en todas las direcciones. Algunos ejemplos serían el granito, el gneis, la roca volcánica y la roca sedimentaria que no ha sido plegada. La mayoría de las zonas de la Columbia Británica presentan patrones dendríticos, al igual que la mayoría de las zonas de las praderas y el Escudo Canadiense. Los patrones de drenaje en espaldera suelen desarrollarse donde las rocas sedimentarias se han plegado o inclinado y luego se han erosionado en diversos grados dependiendo de su fuerza. Las Montañas Rocosas de Columbia Británica y Alberta son un buen ejemplo de ello, y muchos de los sistemas de drenaje dentro de las Rocosas tienen patrones de enrejado. Los patrones rectangulares se desarrollan en áreas que tienen muy poca topografía y un sistema de planos de estratificación, fracturas o fallas que forman una red rectangular. Los patrones de drenaje rectangulares son raros en Canadá.
En muchas partes de Canadá, especialmente en las zonas relativamente planas con sedimentos glaciares gruesos, y en gran parte del Escudo Canadiense en el este y el centro de Canadá, los patrones de drenaje son caóticos, o lo que se conoce como desordenados (Figura 13.8, izquierda). Los lagos y los humedales son comunes en este tipo de entorno.
Un cuarto tipo de patrón de drenaje, que no es específico de una cuenca de drenaje, se conoce como radial (Figura 13.8, derecha). Los patrones radiales se forman alrededor de montañas aisladas (como los volcanes) o colinas, y los arroyos individuales suelen tener patrones de drenaje dendríticos.
Con el paso del tiempo geológico, un arroyo erosionará su cuenca de drenaje en un perfil suave similar al que se muestra en la figura 13.9. Si comparamos esto con un arroyo sin clasificar como Cawston Creek (Figura 13.5), podemos ver que los arroyos clasificados son más empinados en sus cabeceras y su gradiente disminuye gradualmente hacia sus desembocaduras. Los arroyos no graduados tienen secciones empinadas en varios puntos, y suelen tener rápidos y cascadas en numerosos lugares a lo largo de su recorrido.
Una corriente graduada puede convertirse en no graduada si hay un nuevo levantamiento tectónico, o si hay un cambio en el nivel de base, ya sea debido a un levantamiento tectónico o a alguna otra razón. Como ya se ha dicho, el nivel de base del arroyo Cawston está definido por el nivel del río Similkameen, pero éste puede cambiar y lo ha hecho en el pasado. La figura 13.10 muestra el valle del río Similkameen en la zona de Keremeos. El canal del río se encuentra justo después de la hilera de árboles. El campo verde en la distancia está subyacente por el material erosionado de las colinas de atrás y depositado por un pequeño arroyo (no el arroyo Cawston) adyacente al río Similkameen cuando su nivel era más alto que ahora. En algún momento de los últimos siglos, el río Similkameen erosionó estos depósitos (formando la empinada orilla del otro lado del río), y el nivel de base del pequeño arroyo bajó unos 10 m. En los próximos siglos, este arroyo tratará de volver a nivelarse erosionando hacia abajo a través de su propio abanico aluvial.
Otro ejemplo de cambio en el nivel de base puede verse a lo largo del sendero Juan de Fuca, en el suroeste de la isla de Vancouver. Como se muestra en la figura 13.11, muchos de los pequeños arroyos de esta parte de la costa desembocan en el océano en forma de cascadas. Es evidente que el terreno de esta zona se ha elevado unos 5 m en los últimos miles de años, probablemente en respuesta a la deglaciación. Los arroyos que solían desembocar directamente en el océano tienen ahora mucho que hacer para rebajar su nivel.
El océano es el nivel base definitivo, pero los lagos y otros ríos actúan como niveles base para muchos arroyos más pequeños. Podemos crear un nivel base artificial en un arroyo construyendo una presa.
Cuando se construye una presa en un arroyo, se forma un embalse (lago artificial) detrás de la presa, y esto crea temporalmente (durante muchas décadas al menos) un nuevo nivel de base para la parte del arroyo que está por encima del embalse. ¿Cómo afecta la formación de un embalse al arroyo cuando entra en él y qué ocurre con los sedimentos que transportaba? El agua que sale de la presa no tiene sedimentos. ¿Cómo afecta esto a la corriente por debajo de la presa?
Los sedimentos se acumulan en la llanura de inundación de una corriente, y luego, si el nivel de la base cambia, o si hay menos sedimentos que depositar, la corriente puede cortar los sedimentos existentes para formar terrazas. En la figura 13.10 se muestra una terraza en el río Similkameen y en la figura 13.12 se muestran algunas en el río Fraser. La foto del río Fraser muestra al menos dos niveles de terrazas.
A finales del siglo XIX, el geólogo estadounidense William Davis propuso que los arroyos y el terreno circundante se desarrollan en un ciclo de erosión (figura 13.13). Tras el levantamiento tectónico, los arroyos se erosionan rápidamente, desarrollando valles profundos en forma de V que tienden a seguir trayectorias relativamente rectas. Los desniveles son elevados y los perfiles no están graduados. Son frecuentes los rápidos y las cascadas. En la etapa de madurez, los arroyos erosionan valles más amplios y comienzan a depositar gruesas capas de sedimentos. Los gradientes se reducen lentamente y la gradación aumenta. En la etapa de madurez, los arroyos están rodeados de colinas onduladas y ocupan amplios valles llenos de sedimentos. Los meandros son comunes.
El trabajo de Davis se realizó mucho antes de la idea de la tectónica de placas, y no estaba familiarizado con los impactos de la erosión glacial en los arroyos y sus entornos. Aunque algunas partes de su teoría están desfasadas, sigue siendo una forma útil de entender los arroyos y su evolución.
