documento tematico de regeneracion de playas

Documento temticoRegeneracin de playas

Universidad de CantabriaMinisterio de Medio AmbienteDireccin General de Costas

UC

G.I.O.C. Grupo de Ingeniera Oceanogrfica y de Costas

DOCUMENTO TEMTICO REGENERACIN DE PLAYAS

SECCIN I. INTRODUCCIN SECCIN II. CONCEPTOS PREVIOS, DINMICAS Y PROCESOS LITORALES SECCIN III. CRITERIOS GENERALES DE DISEO Y CLCULO SECCIN IV. SEGUIMIENTO Y EVALUACIN DE LOS PROYECTOS DE REGENERACIN DE PLAYAS SECCIN V. IMPACTO AMBIENTAL

ANEJOS ANEJO I. NOMENCLATURA ANEJO II. FORMULACIONES

SECCIN I. INTRODUCCIN

Seccin I. IntroduccinI. INTRODUCCIN .................................................................................... I.2 I.1 Proceso de planeamiento, diseo y ejecucin de una regeneracin de playa............................................................................................... I.2 Objetivos y alcance del documento ............................................... I.5 I.2.1 Marco del presente documento.............................................. I.5 I.2.2 Alcance del documento ......................................................... I.6 I.2.3 Estructura del documento ...................................................... I.8

I.2

I.1

DOCUMENTO TEMTICO.- REGENERACIN DE PLAYAS

SECCIN I

I. I.1

INTRODUCCIN Proceso de planeamiento, diseo y ejecucin de una regeneracin de playa

Antes de comenzar con el desarrollo del documento propiamente dicho, es conveniente revisar, aunque sea de modo somero, los diferentes aspectos tcnicos, sociales, econmicos y medioambientales que confluyen en cualquier obra de ingeniera de costas y, en particular, en una regeneracin de playa. Estos aspectos se recogen, de manera esquemtica, en el cuadro I.1 en el que deliberadamente se ha separado la labor que ha de realizar el equipo gestor de lo que ha de realizar el equipo tcnico. Toda actuacin en la costa comienza cuando el gestor, consciente de las necesidades y/o las demandas sociales, realiza una presentacin inicial del problema al equipo tcnico. A partir de este momento se inician una serie de pasos en los que sucesivamente se ir concretando la actuacin a realizar. En cada uno de estos pasos, el tcnico aporta al gestor la informacin relativa al problema ingenieril para que ste, de acuerdo con otras condiciones tales como demandas y necesidades sociales, prioridades polticas, disponibilidad econmica, aspectos estratgicos, ..., decida sobre la conveniencia de continuar el proceso de definicin de la actuacin. En la labor del equipo tcnico se pueden distinguir las siguientes fases: a) b) c) d) Diagnstico. Anteproyecto (prediseo). Proyecto (diseo). Seguimiento y evaluacin del proyecto.

a) Diagnstico La fase de diagnstico tiene como objetivo la determinacin de las causas

-- I.2 --


SECCIN I

Cuadro I.1. Marco General de una Actuacin en el Litoral

Equipo Tcnico

Equipo Gestor

a) DiagnsticoNecesidades Presentacin Problema Ingenieril

Aspecto Social Demandas

Problema de Ingeniera de Costas Diagnstico Aspectos Sociales

Viabilidad

Aspectos Econmico-Polticos Disponibilidad de Presupuesto

Demandas

Necesidades

Prioridades

Viabilidad Anteproyecto / Alternativas

Aspecto Econmico Poltico Proyecto Seguimiento y Control Evaluacin Proyecto

Aspecto Fsicolitoral

Aspecto Medioambiental

Viabilidad

Aspecto Social

Necesidades

Demandas

-- I.3 --


SECCIN I

que han originado el estado actual de una playa. Esta fase es de extrema importancia y en ella se pone de manifiesto la capacidad del equipo tcnico de entender y evaluar los procesos costeros que han dado lugar a dicha situacin. Si el diagnstico realizado no es correcto difcilmente lo ser la actuacin propuesta.

b) Anteproyecto (prediseo) La fase de anteproyecto o prediseo tiene como objetivo el establecimiento de una serie de alternativas de solucin. En esta fase, se prima la obtencin de un nmero elevado de alternativas a costa de una menor precisin en la definicin de la solucin, dado que el fin ltimo es que el gestor pueda comparar las alternativas y, de acuerdo con otros condicionantes, elegir la que ha de erigirse como solucinproyecto.

c) Proyecto (diseo) La fase de proyecto o diseo tiene como objetivo el clculo detallado de la alternativa que ha sido seleccionada como alternativa solucin. Este clculo detallado suele llevar parejo la utilizacin de herramientas o modelos de clculo sofisticados que requieren de un mayor nmero de datos de partida.

d) Seguimiento y evaluacin del proyecto La fase de seguimiento y evaluacin del proyecto tiene como objetivo la verificacin de que la actuacin evoluciona de acuerdo con lo previsto en el diseo. Esta fase es necesaria dado que toda obra martima est sujeta a la accin de dinmicas aleatorias (oleaje, viento, ...) por lo que siempre existe un determinado riesgo de que la actuacin evolucione con una cierta variacin respecto a la evolucin prevista. Estas cuatro fases son objeto de anlisis del presente documento, que se centra en el establecimiento de las metodologas, as como en el desarrollo de las herramientas, que permitan al equipo tcnico abordar las fases anteriormente citadas. -- I.4 --


SECCIN I

No ser objeto del mismo las actividades propias del gestor tales como valoracin de aspectos sociales, socio-econmicas, ... que pueden ser encontradas en otras publicaciones especficas (por ejemplo Beach Management manual CIRIA report 153) .

I.2 Objetivos y alcance del documentoI.2.1 Marco del presente documento El presente documento forma parte de un conjunto de textos y modelos numricos, denominados genricamente Modelo de Ayuda a la Gestin del Litoral, que han sido desarrollados con el objetivo de:

Evaluar con precisin la dinmica de los sistemas costeros. Disear con fiabilidad las estrategias de actuacin necesarias. Establecer una metodologa para el diseo, ejecucin y seguimiento de las actuaciones a realizar en la costa. Recopilar la experiencia espaola en el campo de la Ingeniera Litoral.

La estructura y objetivos particulares de dichos textos y modelos es la siguiente, ver cuadro I.2:Cuadro I.2. Estructura del Modelo de Ayuda a la Gestin del Litoral

MODELO DE AYUDA A LA GESTIN

Documento de ReferenciaDinmicas Procesos Litorales Obras de Defensa del Litoral Medio Ambiente Anexos

Documentos TemticosRegeneracin de Playas Atlas de Inundacin Cotas de Inundacin

Modelos NumricosTutor Informtico Sistema de Modelado Costero

-- I.5 --


SECCIN I

Documento de Referencia

El objetivo del Documento de Referencia es desarrollar los fundamentos tericos que se utilizan en los Documentos Temticos.

Documentos Temticos

El objetivo de los Documentos Temticos es desarrollar la metodologa de diseo de las diversas actuaciones en la costa.

Modelos Numricos El objetivo de los Modelos Numricos es doble: o Facilitar la aplicacin de la informacin del Documento de Referencia en soporte informtico (Tutor Informtico de Costas, TIC). o Ofrecer un paquete de programas numricos que permitan la correcta utilizacin de la metodologa propuesta en los Documentos Temticos (Sistema de Modelado Costero, SMC).

I.2.2 Alcance del documento El presente Documento Temtico de Regeneracin de Playas tiene, como ya se ha comentado, el objetivo especfico de desarrollar la metodologa y herramientas que permita realizar con fiabilidad todas las fases de estudio tcnico de una regeneracin de playa: Diagnstico, Prediseo, Diseo y Seguimiento y evaluacin de la obra. Si bien el objetivo ltimo del documento est perfectamente establecido, el volumen de informacin actualmente existente en el campo de ingeniera litoral hace necesario fijar unos criterios previos especficos que permitan decidir cul es la informacin estrictamente necesaria para alcanzar los objetivos planteados. A continuacin se detallan los criterios establecidos en lo referente a: Destinatario, Contenidos y mbito de aplicacin:

-- I.6 --


SECCIN I

a) Destinatario El documento va dirigido a Ingenieros Tcnicos y Superiores que desarrollan su actividad en el diseo, construccin, mantenimiento y seguimiento de playas.

b) Contenidos El documento tiene un marcado carcter de manual, predominando los aspectos metodolgicos y la descripcin de las herramientas y procedimientos a utilizar frente al desarrollo de aspectos tericos o comparacin de herramientas y formulaciones existentes. As, por ejemplo, el documento describir la formulacin de transporte de sedimentos o de perfil de playa a utilizar en funcin de las caractersticas de la playa, pero no realizar una descripcin de todas las formulaciones existentes o una comparacin entre las mismas. Este tipo de anlisis puede ser encontrado, no obstante, en el documento de referencia. Por otro lado, en la seleccin de formulaciones se ha tenido en cuenta el tipo de uso y usuario del presente documento, recogindose los ltimos avances en el tema, pero sin incluir formulaciones de carcter acadmico o en estado de investigacin. Es importante sealar que el documento aborda aspectos medioambientales y sociales, pero siempre desde la ptica de la ingeniera litoral (por ejemplo, impacto ambiental, criterios de calidad de uso de las playas, ...).

c) mbito El mbito de inters del documento se centra en las playas de materiales sueltos (arena, gravas) ubicadas en zonas abiertas en las que el oleaje es la dinmica predominante.

-- I.7 --


SECCIN I

I.2.3 Estructura del documento El documento se ha organizado, dentro de lo posible, intentando agrupar los elementos metodolgicos comunes que existen en las diferentes fases de estudio tcnico de una regeneracin de playa, esto es: ! Diagnstico.

Prediseo. Diseo. Seguimiento y evaluacin.

De este modo se han redactado tres secciones diferenciadas:

Seccin III, Criterios generales de diseo y clculo Seccin IV, Seguimiento y evaluacin del proyecto Seccin V, Impacto ambiental

que se complementan con una Seccin II dedicada a revisar los conceptos previos que se asumen como conocidos por el lector. La Seccin III, Criterios generales de diseo y clculo, recoge los aspectos conceptuales y metodolgicos que han de usarse tanto en el diagnstico como en el prediseo y diseo de la regeneracin, a excepcin de los aspectos ambientales que, por motivos de exposicin, son presentados en la Seccin V. Esta organizacin se fundamenta en el hecho de que tanto el diagnstico como el prediseo o el diseo tienen un objetivo comn: el conocimiento de la morfodinmica actual de la playa y de la evolucin de la misma, diferencindose, fundamentalmente, por el mbito temporal y el nivel de estudio. As, el diagnstico, tiene un carcter de pasado buscando las causas que han originado el estado actual de una playa (aunque tambin puede tener una componente de a futuro dndonos a conocer que pasar si no se acta). El diseo y prediseo se centran en la evolucin futura de una determinada actuacin (en la que se puede incluir la opcin de no actuar). En cualquier caso, la metodologa de anlisis es la misma, por lo que ser presentada de manera nica. En la Seccin III se distinguirn, no obstante, las diferentes formulaciones que pueden utilizarse en -- I.8 --


SECCIN I

los estudios de prediseo y/o diseo.

La Seccin IV est claramente relacionada con la fase de seguimiento de la obra en la que se persigue determinar la bondad de las predicciones sobre la evolucin de la playa y, en su caso, corregir las predicciones de comportamiento y mejorar las herramientas de prediccin.

La Seccin V recoge los aspectos ambientales que han de ser tenidos en cuenta a lo largo de las diferentes fases de estudio y ejecucin de la obra.

Por ltimo sealar que el diagnstico requiere de datos histricos (construcciones, oleaje, ...), mientras que la seleccin y definicin de alternativas necesita una prediccin de eventos futuros de la dinmica actuante, aspectos estos que sern tratados con detalle en la Seccin III.

-- I.9 --

SECCIN II. CONCEPTOS PREVIOS, DINMICAS Y PROCESOS LITORALES

Seccin II. Conceptos Previos, Dinmicas y Procesos LitoralesII. CONCEPTOS PREVIOS, DINMICAS Y PROCESOS LITORALES ........................................................................................... II.2 II.1 II.2 II.3 II.4 Introduccin.................................................................................. II.2 Conceptos previos ........................................................................ II.2 Dinmicas (Volumen I, Documento de Referencia) .................... II.3 Procesos litorales (Volumen II, Documento de Referencia)........ II.6

1


SECCIN II

II.

CONCEPTOS PREVIOS, DINMICAS Y PROCESOS LITORALES

II.1 IntroduccinTal y como se ha comentado en la Seccin I, el objetivo de dotar al lector de un texto prioritariamente metodolgico y prctico da como resultado que un gran nmero de aspectos tericos, de indudable importancia, no sean analizados, puesto que, de hacerlo, el documento tendra una extensin tal que a buen seguro perdera su carcter prctico y, posiblemente, el hilo conductor metodolgico. Estos aspectos tericos se han recogido en un documento aparte (Documento de Referencia) y se asume que el usuario del presente documento es conocedor de los mismos. Al objeto de que el lector pueda decidir sobre la necesidad de una revisin de dichos aspectos tericos antes de proceder al uso de las formulaciones presentadas en este documento, en lo que sigue se realiza una somera revisin a las acciones y procesos costeros ms relevantes en las playas con indicacin del captulo del Documento de Referencia en el que pueden ser encontrados.

II.2 Conceptos previosLa descripcin de los procesos costeros requiere la utilizacin de una nomenclatura y terminologa especfica que defina correctamente la morfologa y/o la dinmica objeto de inters. Lamentablemente, la mayor parte de la terminologa utilizada proviene de la lengua inglesa, no existiendo en lengua castellana traduccin para muchos de esos trminos. En el Anejo I del presente documento se recoge la nomenclatura inglesa y castellana de los trminos relativos a morfologa litoral y procesos costeros ms importantes. Por otro lado, es importante que el lector conozca aspectos relacionados con los sedimentos que usualmente forman las playas. Algunos de estos aspectos, como son los relativos a sus propiedades qumicas, condicionan procesos tan importantes como la cementacin de arenas por sobresaturacin de carbonatos. Otros, como sus propiedades fsicas (por ejemplo, distribucin granulomtrica, velocidad de cada, ...) juegan un papel relevante en el transporte de sedimentos existente en las playas.

-- II.2 --


SECCIN II

II.3 Dinmicas (Volumen I, Documento de Referencia)Las playas se encuentran sometidas a la accin de un gran nmero de dinmicas tanto marinas (por ejemplo, marea, ondas infragravitatorias, ...) como atmosfricas (por ejemplo viento, presin, ..). Cada uno de ellos tiene su propia escala espacial y temporal de actuacin y genera una respuesta en la playa en dichas escalas de variabilidad. Oleaje El oleaje es, en lo que a este documento se refiere, la dinmica ms importante en la estabilidad y evolucin de una playa. La gnesis del oleaje se debe a la accin del viento sobre la superficie del mar, estando las caractersticas del mismo (altura, periodo, forma espectral, ...) ntimamente ligados a aspectos tales como la magnitud del viento, la duracin del mismo, la distancia de actuacin o la distancia entre la zona de regeneracin y la playa. La naturaleza aleatoria del viento y el mecanismo de generacin y propagacin del oleaje da como resultado que el oleaje sea, a su vez, un fenmeno aleatorio. La complejidad que supone el estudio del mismo desde un punto de vista probabilstico ha dado lugar a que histricamente el oleaje haya sido estudiado por ondas que permiten soluciones analticas a un gran conjunto de fenmenos observables en el oleaje. Existen diversas teoras de ondas lineal, Stokes, Boussinesq, ... que pueden ser utilizadas para representar la accin del oleaje. El uso de una u otra teora de ondas viene condicionado por el parmetro de Ursell que relaciona la altura de ola, la profundidad y la longitud de la onda. La teora de ondas permite analizar los fenmenos de transformacin del oleaje en su propagacin desde aguas profundas hasta la playa. Estos fenmenos de propagacin incluyen el asomeramiento, la refraccin, la difraccin, la reflexin y la rotura. Los cuatro primeros condicionan el flujo de energa que recibe la playa tanto en magnitud como en direccin, siendo de vital importancia su correcta determinacin. En ese sentido cabe resaltar que, si bien existen diversas soluciones analticas para casos de geometras simples (ver TIC), el estudio de la propagacin del oleaje en playas reales debe ser realizado por medio de modelos numricos que resuelven los fenmenos anteriormente citados, de acuerdo con alguna teora de ondas. La rotura determina el modo en el que el oleaje es disipado y transformado en -- II.3 --


SECCIN II

turbulencia, lo cual da lugar a la generacin de corrientes y a la variacin del nivel medio del mar en la zona de rompientes, que a su vez son el principal motor de los cambios que acontecen en la morfologa de las playas. En la ltima dcada se ha producido un notable avance en la descripcin espectral de oleaje y en la caracterizacin espectral de los fenmenos de propagacin del mismo basado tanto en los avances tericos del tema, como en la mayor capacidad de medida del oleaje y, en la potencia de clculo de los ordenadores. Este avance ha permitido la incorporacin de este tipo de formulacin en mbitos ingenieriles.

OLEAJE ROMPIENDO EN UN PASEO MARTIMO EN SANTANDER

Por ltimo sealar que la naturaleza aleatoria del oleaje da como resultado una incertidumbre respecto a las caractersticas (altura, direccin, periodo, forma espectral, ...) futuras del oleaje y una necesidad de un tratamiento estadstico del problema. Este tratamiento estadstico es usualmente dividido en dos, uno relativo a estadstica de corto plazo o regmenes medios y otro relativo a estadstica de largo plazo o regmenes extremales. Ambos sern utilizados en este documento.

-- II.4 --


SECCIN II

Marea La accin de la marea se manifiesta en dos aspectos bien diferenciados: un cambio en el nivel del mar y generacin de corrientes. El cambio de nivel del mar debido a la accin de la marea astronmica tiene importantes consecuencias en la morfologa de las playas por cuanto modifica sustancialmente la propagacin del oleaje (asomeramiento, refraccin, ... y muy particularmente la zona de rotura) al variar continuamente la batimetra de la misma. Este hecho da como resultado que los perfiles de playa en mares con marea y los estados morfodinmicos en dichas playas sean diferentes que en mares sin marea. A los cambios de nivel originados por la marea astronmica hay que aadir los generados por la dinmica atmosfrica, tanto por la accin del viento como por la accin de la presin atmosfrica. Esta sobreelevacin aadida, conocida como marea meteorolgica, tiene un carcter aleatorio debido a la propia naturaleza de los fenmenos que la generan y su estudio debe realizarse en trminos probabilsticos.

ZONA INTERMAREAL DE LA PLAYA DE BERRIA, CANTABRIA

Las corrientes de marea son, en general, despreciadas en la zona de -- II.5 --


SECCIN II

rompientes debido a su escasa magnitud en relacin con las corrientes generadas por la rotura del oleaje. Esta circunstancia no es aplicable, sin embargo, a playas prximas a desembocaduras de ras y estuarios, donde las corrientes de marea son preponderantes. En estas zonas se establece un equilibrio entre las dinmicas del oleaje y la dinmica mareal que da lugar a una morfologa muy particular en las playas, con formacin de grandes bajos mareales en la zona de bajamar.

Dinmicas en zona de rompientes La zona de rompientes constituye el mbito espacial de mayor inters en lo que a estabilidad y evolucin de una playa se refiere. En esta zona, la rotura del oleaje pone en suspensin gran cantidad de sedimento que, de este modo, es susceptible de ser transportado por las corrientes existentes. Las corrientes ms importantes de la zona de rompientes son las generadas por la propia rotura del oleaje tanto en sentido transversal (corrientes de resaca y de retorno) como en sentido longitudinal. Este tipo de corrientes pueden ser estudiadas hoy en da con un grado de aproximacin elevado por medio de modelos numricos. Aadidas a estas corrientes se encuentra un conjunto de ondas y oscilaciones cuya importancia en la generacin de formas caractersticas de playas, tales como barras, barras crescntricas, cusps... es hoy en da admitida. Estas ondas, entre las que se encuentran las ondas infragravitatorias, las ondas subarmnicas y las ondas de cizalla estn siendo objeto de un importante esfuerzo cientfico, por lo que es previsible que en un breve plazo de tiempo se disponga de formulaciones y de datos suficientes para que puedan ser incluidas en el diseo de las obras de regeneracin de playas. Hoy en da la importancia relativa de este tipo de oscilaciones puede ser inferida a travs del anlisis de los estados morfodinmicos de la playa.

II.4 Procesos litorales (Volumen II, Documento de Referencia)La accin de las dinmicas descritas en el apartado anterior sobre los sedimentos de una playa da lugar a un transporte de arena y, consecuentemente a una variacin del fondo. El estudio de este conjunto de acciones y respuestas, conocido usualmente -- II.6 --


SECCIN II

por el nombre de procesos litorales, ha de realizarse de un modo aproximado, puesto que hoy en da el estado actual de conocimientos no permite abordar el problema en toda su complejidad. Las aproximaciones existentes se basan en dos hiptesis de partida. La primera se refiere a la tridimensionalidad de los procesos litorales y admite que el estudio de los mismos puede efectuarse analizando por separado los procesos transversales (perfil de playa) y los procesos longitudinales (planta de la playa). La segunda es relativa a la escala temporal y espacial de los procesos y a la necesidad de utilizar formulaciones especficas en funcin de la escala de inters.

PLAYA ENCAJADA DEL LITORAL GALLEGO. (LA MAROSA, LUGO)

Una de las tcnicas de anlisis de los procesos a largo plazo es la bsqueda de la posicin de equilibrio, o posicin que adoptara la playa si las dinmicas permanecieran constantes durante el tiempo suficiente. En el caso del perfil de playa el concepto de perfil de equilibrio es ampliamente utilizado en los estudios de estabilidad y evolucin de playas, existiendo diversas formulaciones tendentes a describir dicho perfil de equilibrio. En el caso de forma en planta la existencia de

-- II.7 --


SECCIN II

una forma de equilibrio estable exige que no exista una prdida (o ganancia) neta de arena en la playa. Esta circunstancia es normalmente observable en playas encajadas para las que son aplicables diversas formulaciones de forma en planta en equilibrio. Las playas no encajadas estn sujetas a cambios de forma debido a la existencia de gradientes en el transporte longitudinal de sedimentos. Punto clave en cualquier estudio de playas es la correcta determinacin de dicho transporte longitudinal pues es quin condiciona la evolucin temporal de la misma. En la actualidad existen diversas formulaciones para la determinacin del transporte longitudinal en playas que abarcan desde relaciones sencillas con el flujo de energa del oleaje hasta modelos que computan los diferentes tipos de transporte (suspensin, fondo, flujo de lmina) en la accin conjunta ola-corriente. Estas formulaciones pueden ser incluidas en modelos numricos de una-lnea o modelos de n-lneas para la determinacin de la evolucin a medio - largo plazo de la forma en planta de una playa. Los procesos litorales de escalas de tiempo menor, tales como la erosin del perfil de playa ante un temporal, formacin de barras, ..., requieren la utilizacin de formulaciones empricas ad hoc o de modelos numricos de evolucin a corto plazo.

-- II.8 --

SECCIN III. CRITERIOS GENERALES DE DISEO Y CLCULO

Seccin III. Criterios Generales de Diseo y ClculoIII. CRITERIOS GENERALES DE DISEO Y CLCULO ..........................III.2 III.1 III.2 Introduccin ................................................................................III.2 Funciones de una playa y criterios de valoracin .......................III.5 III.2.1 Introduccin .....................................................................III.5 III.2.2 Funciones de una playa ....................................................III.7 III.2.3 Criterios de valoracin ...................................................III.11 III.3 Clculo de estabilidad y evolucin de una playa ......................III.19 III.3.1 Conceptos previos ..........................................................III.20 III.3.2 Metodologa de clculo ..................................................III.23 III.3.3 Formulaciones de diseo y prediseo ............................III.24 III.3.4 Estrategias de uso de las formulaciones.........................III.47

1


SECCIN III

III. CRITERIOS GENERALES DE DISEO Y CLCULO III.1 IntroduccinEl objetivo del presente captulo es doble: a) Establecer una metodologa que permita el diseo de un proyecto de regeneracin de una playa. Presentar las formulaciones de clculo necesarias para la realizacin de dicho proyecto.

b)

La metodologa propuesta acepta, como punto de partida, los siguientes puntos (ver cuadro III.1.1): Entendimiento de los procesos costeros El xito de un diseo de regeneracin de playa depende de nuestra capacidad a la hora de entender las causas que originan el estado de erosin de la playa en estudio, as como de nuestra capacidad a la hora de evaluar los procesos costeros que han dado lugar a dicha situacin. Cuanto menor sea nuestro entendimiento y nuestra capacidad de evaluacin de dichos procesos, menor ser nuestro acierto en la prediccin de la evolucin del relleno. La metodologa de diseo debe explicitar al mximo los procesos involucrados, obligando al proyectista al anlisis de los mismos en las escalas espaciales y temporales en las que son relevantes. En este punto es importante sealar que no se pretende recoger en este manual todas las posibles condiciones y geometras costeras, sino establecer una metodologa que permita el anlisis de todas ellas. Funciones de una playa Toda playa cumple, en mayor o menor medida, las siguientes funciones:

-- III.2 --


SECCIN III

o Defensa de costa o Hbitat de flora y fauna o Uso ldico humano La necesidad de regeneracin est siempre originada por la falta de cumplimiento de alguna de estas funciones, y el objetivo de la misma es el restablecimiento de dicha funcin, al menos durante un plazo de tiempo. El proyectista debe, por tanto, conocer dichas funciones, los parmetros que las gobiernan y realizar, previo a cualquier clculo de estabilidad de la playa, un diseo funcional de la misma. Todos estos aspectos son desarrollados en el apartado III.2.Cuadro III.1.1. Esquema preliminar de Diseo de una regeneracin

Diseo de la Regeneracin de una PlayaRequier e del entendimiento de los procesos

Diseo FuncionalObjetivo: Recuperar la funcionalidad de la playa Implica: El conocimiento de las funciones a cumplir y de los criterios de valoracin

Clculo de Estabilidad y Evolucin de la playaObjetivo: Verificar que la funcionalidad se mantiene durante la vida til Implica: Aceptacin de un riesgo y un plan de seguimiento

Clculo de estabilidad de una playa Una vez que se ha realizado el diseo funcional de la playa, el proyectista debe garantizar que dicha funcionalidad se mantiene durante toda la vida til de la obra. Esto requiere la realizacin del clculo de la estabilidad del relleno y de su evolucin en el tiempo, para lo cual se desarrolla una metodologa en el apartado -- III.3 --


SECCIN III

III.3. Es importante sealar que el clculo de la estabilidad de una playa conlleva la aceptacin de un riesgo de fallo, entendiendo como tal cualquier variacin entre la evolucin prevista de la regeneracin y la evolucin real. Este riesgo tiene su origen en: o El desconocimiento de todos los procesos involucrados. o La validez de las hiptesis simplificativas realizadas en los clculos. o La naturaleza aleatoria de las dinmicas actuantes (oleaje, viento, presin, caudal fluvial,...). Este riesgo de fallo conlleva la necesidad de: o Un factor de resguardo de diseo. o Un seguimiento de la obra y establecimiento de un plan de vigilancia y control. Niveles de clculo: Prediseo y diseo El proceso de diseo de cualquier proyecto de ingeniera es siempre un proceso iterativo en el que se establece una serie de alternativas que son posteriormente evaluadas. Este tipo de aproximacin a una solucin definitiva requiere la existencia de una serie de mtodos o modelos simples y rpidos que denominaremos de prediseo que permitan identificar las posibles alternativas de solucin. Ver cuadro III.1.2. Posteriormente, modelos ms sofisticados verificarn la bondad de un nmero limitado de alternativas. Ntese que el clculo detallado exige un mayor coste temporal y econmico, y suele ir ligado a unas mayores necesidades de datos de entrada no siempre disponibles. Surge entonces la necesidad de ponderar el alcance de estos mtodos en funcin de la importancia de la obra (social o econmica) dando lugar a diferentes niveles de estudio, en funcin de dicha importancia.

-- III.4 --


SECCIN III

Cuadro III.1.2. Esquema de los diferentes niveles de clculoNiveles de Clculo

PrediseoAnlisis de estabilidad y funcionalidad con herramientas simples

Datos I

Datos II

Generacin de

Evaluacin de Alternativas,

Alternativas

DiseoAnlisis de estabilidad y funcionalidad con herramientas sofisticadas

Resultado

III.2 Funciones de una playa y criterios de valoracinIII.2.1 Introduccin Las playas, como cualquier otro elemento del territorio, cumplen una serie de funciones naturales y son susceptibles de ser utilizada para un determinado nmero de usos humanos. Si el grado de cumplimiento de dichas funciones y usos no es el adecuado, de acuerdo con unos determinados criterios de valoracin, la playa necesitar se regenerada. El proyectista debe, por tanto, conocer: (ver cuadro III.2)

-- III.5 --


SECCIN III

Cuadro III.2. Esquema preliminar del proceso de Diseo FuncionalEstablecimiento

Funcin de la Playa a recuperar o mejorarDefensa de la Costa Habitat Uso humano

Establecimiento

Criterio de Valoracin de funcionalidadBandera Azul NRA ...

Parmetros de Valoracin del criterio

FsicosFijos Variables Fijos

BiolgicosVariables

HumanosFijos Variables

Diseo Funcional

a) b)

Cules son las funciones de una playa. Cules son los criterios que le permitirn valorar si la playa cumple o no sus funciones. Cules son los parmetros incluidos en los criterios de valoracin que son susceptibles de modificacin dentro del diseo de la regeneracin.

c)

En este apartado se analizan los puntos anteriores y, especialmente, el apartado c) relativo a los parmetros que el proyectista puede incluir en su diseo al objeto de mejorar la funcionalidad de una playa. -- III.6 --


SECCIN III

Antes de comenzar con el desarrollo del captulo, es importante realizar una serie de consideraciones: ! Los usos de una playa, al igual que los criterios de valoracin del cumplimiento de dicho uso, varan con el tiempo, no siendo los mismos en la actualidad que hace un par de dcadas. Es previsible que estos cambios de usos y criterios contine. Los criterios de valoracin son, en cierta medida, subjetivos. As por ejemplo, las condiciones ptimas de oleaje para bao no son las mismas para una persona que practica surf que para un nio que est aprendiendo a nadar. El proyectista debe, a priori, elegir cul ser el perfil del usuario de la playa y disear de acuerdo con dicho perfil. Determinados criterios de valoracin de la funcionalidad y/o calidad de una playa, como por ejemplo la bandera azul, recogen toda una serie de parmetros complementarios al diseo de la regeneracin, tales como papeleras, servicios,... , que no son analizados en el presente documento. Se recomienda al proyectista que examine dichos requerimientos.

III.2.2 Funciones de una playa Las funciones de una playa pueden agruparse en tres categoras: o Defensa de la costa. o Hbitat de flora y fauna. o Uso ldico humano. A continuacin se describen brevemente algunos conceptos generales de estas funciones.

Defensa de la costa Una de las funciones que de modo natural realizan las playas, es la disipacin y reflexin de la energa del oleaje que incide sobre ellas. Esta modificacin de la energa incidente evita, o al menos reduce, los efectos de la dinmica marina sobre las infraestructuras existentes en el trasds de la playa, en particular: -- III.7 --


SECCIN III

!"La inundacin de la costa !"La accin directa del oleaje sobre las estructuras. Es importante sealar que el modo en el que una playa realiza esta funcin consiste en la variacin de su morfologa, principalmente de su perfil. En este sentido, y si bien el tema ser desarrollado con detalle posteriormente, en un primer anlisis puede decirse que para que un perfil de playa pueda defender correctamente la costa, ha de contar con un volumen de arena suficiente, tanto en su perfil activo como en el perfil sumergido y en la duna. La disposicin de dicho volumen (anchura y cota de la berma/duna) constituye junto con las caractersticas del sedimento (tamao medio, permeabilidad) los parmetros que determinan la capacidad de defensa de la costa de una playa.

ESCARPE DE PLAYA TRAS LA ACCIN DE UN TEMPORAL

Otro aspecto a considerar dentro de la funcin de defensa de la costa, es que dicha funcin se realiza, de modo ms relevante, bajo la accin de eventos extraordinarios de temporal, y consecuentemente, su evaluacin debe hacerse bajo criterios estadsticos de presentacin de dichos eventos. En playas en erosin, la evaluacin del grado de defensa de costa debe hacerse no slo en la situacin actual, sino a lo largo de toda la vida til de la misma.

-- III.8 --


SECCIN III

Hbitat de flora y fauna Las playas constituyen el hbitat de diversas especies tanto de flora como de fauna. Por este motivo un gran nmero de playas de nuestras costas se encuentran bajo la tutela de diversas figuras de proteccin medioambiental, tales como parques nacionales, reservas, zona Ramsar, Red Natura 2000, ..., que garantizan el uso de las mismas como hbitat natural. Independientemente de la figura de proteccin existente, el proyectista debe tener en cuenta esta funcin de las playas en su diseo, analizando los impactos negativos que el vertido de arena pudiera ocasionar sobre un hbitat existente y los impactos positivos de la generacin de un nuevo hbitat (ver seccin V). Para aquellas regeneraciones cuyo objetivo fundamental sea la restauracin de un hbitat determinado debe tenerse en cuenta que: 1. Los factores ms relevantes a la hora de que una playa sirva como hbitat de una determinada especie son: dimetro del sedimento, horas de inundacin y movilidad del sedimento. 2. Si la movilidad del sedimento es alta, no es posible el establecimiento de la flora y de la mayor parte de los invertebrados. 3. El tamao del sedimento, y en particular el tanto por ciento de finos, condiciona la cantidad de oxgeno y materia orgnica disponible para las especies que viven enterradas en el sustrato. 4. Las condiciones anteriores son necesarias, pero nunca suficientes para garantizar un determinado hbitat. 5. Las necesidades de dimetro de sedimento, horas de inundacin y movilidad de sedimento son especficos para cada especie.

-- III.9 --


SECCIN III

VEGETACIN DUNAR DE LA PLAYA DE OYAMBRE, CANTABRIA

Uso ldico humano Las playas y zonas adyacentes, dan cabida a un gran nmero de actividades humanas, fundamentalmente de carcter ldico. Con carcter general, estas actividades pueden agruparse, en funcin del lugar donde se realizan, en: !"Acuticas: Navegacin, windsurf , motonutica, ... !"Terrestres: Solrium, paseo, voley-playa, palas, futbol ... !"Interfase: Bao, surf . Las actividades acuticas requieren, en la mayor parte de los casos, unas condiciones determinadas de agitacin del oleaje. El cumplimiento de estas condiciones viene impuesto por la dinmica marina de la zona, y no suele ser objeto de diseo en una regeneracin de playa. No obstante, el conocimiento de estos requerimientos puede aumentar el potencial uso de la regeneracin (vese por ejemplo, las directivas para la prctica de motonutica, PIANC 1995). Las actividades terrestres pueden ser favorecidas o penalizadas de acuerdo a diversos factores susceptibles de diseo, tales como dimetro de la arena, anchura de la playa, longitud de la playa, ... Otro tanto cabe decir de las actividades de interfase cuya seguridad e incluso posibilidad de ejecucin pueden ser modificadas con el -- III.10 --


SECCIN III

tamao de la arena y la geometra de los contornos de la playa.

LAS PLAYAS SON, HOY EN DA, LUGARES DE UN INTENSO USO COMO ZONA DE ESPARCIMIENTO

III.2.3 Criterios de valoracin Entendemos por criterio de valoracin al indicador o conjunto de indicadores que permiten establecer si una playa cumple o no una determinada funcin. En el presente apartado se establecen los criterios de valoracin que deben adoptarse a la hora de comprobar la funcionalidad de una playa, de acuerdo con las tres categoras recogidas en el apartado anterior: o Defensa de la costa. o Hbitat de flora y fauna. o Uso ldico humano.

-- III.11 --


SECCIN III

Defensa de la costa La evaluacin de la funcionalidad de una playa como obra de defensa de costa debe realizarse de acuerdo con los criterios establecidos en la ROM 02-90 para este tipo de obras. En dicha publicacin se recoge que, para obras sometidas a la accin de cargas variables, como es el caso del oleaje, el clculo de la funcionalidad debe realizarse utilizando el valor caracterstico maximal de las cargas, esto es, el valor extremal correspondiente al periodo medio de retorno (T) asociado a una probabilidad de presentacin de la carga o riesgo (E) durante la vida til de la obra (Lf). La relacin entre riesgo, vida til y periodo de retorno viene dada por: 1 E = 1 - 1 - T Lf

En la citada publicacin se define, adems, la vida til de la obra y el nivel de riesgo mximo admisible en funcin del: a) tipo de obra, b) nivel de seguridad requerido, c) repercusin econmica de la inutilizacin de la obra, y d) la posibilidad de prdidas humanas. Estos valores de vida til y nivel de riesgo se recogen en los cuadros III.3.1 y III.3.2 (tablas 3.2.3.1.2 y 2.2.1.1 de la citada publicacin). El proyectista deber, en funcin de las caractersticas de la obra antes mencionadas, elegir la vida til y el riesgo que mejor definan la regeneracin objeto de estudio. Con estos valores determinar el periodo de retorno y, consecuentemente, el valor de las cargas que han de usarse en el clculo de la funcionalidad de la playa como obra de defensa de costa.

-- III.12 --


SECCIN III

Cuadro III.3.1. Riesgos mximos admisibles para la determinacin, a partir de datos estadsticos, de valores caractersticos de cargas variables para fase de servicio y condiciones extremas. (ROM 02-90)

a) Riesgo de Iniciacin de AverasPosibilidad de Prdidas Humanas Reducida Repercusin econmica en caso de inutilizacin de la obra. ndice r: Coste de prdidas Inversin Baja Media Alta 0,50 0,30 0,25 Esperable 0,30 0,20 0,15

b) Riesgo de Destruccin TotalPosibilidad de Prdidas Humanas Reducida Repercusin econmica en caso de inutilizacin de la obra. ndice r: Coste de prdidas Inversin Baja Media Alta 0,20 0,15 0,10 Esperable 0,15 0,10 0,05

Se adoptar como riesgo mximo admisible el de iniciacin de averas o el de destruccin total segn las caractersticas de deformabilidad y de posibilidad o facilidad de reparacin de la estructura resistente. Para obras rgidas o de rotura frgil sin posibilidad de reparacin se adoptar el riesgo de destruccin total. Para obras flexibles, semirrgidas o de rotura en general reparable (daos menores que el nivel prefijado funcin del tipo estructural) se adoptar el riesgo de iniciacin de averas. En este tipo de obras podr adoptarse tambin el riesgo de destruccin total, definiendo para cada tipo estructural el nivel de daos aceptado como de destruccin total. La accin resultante se considerar como accidental.

LEYENDA: Posibilidad de Prdidas Humanas Cuando no es esperable que se produzcan prdidas humanas en caso de rotura o daos. #" Esperable: Cuando es previsible que se produzcan prdidas humanas en caso de rotura o daos. Repercusin Econmica en caso de Inutilizacin de la Obra Indice r = !" Baja: r 5 !" Media: 5 < r 20 !" Alta: r > 20 Coste de prdidas directas o indirectas . Inversin #" Reducida:

-- III.13 --


SECCIN III

Cuadro III.3.2. Vidas tiles mnimas para obras o instalaciones de carcter definitivo (en aos). (ROM 02-90) Nivel de Seguridad Requerido Nivel 1 Infraestructura de carcter general 25 Nivel 2 50 Nivel 3 100

Tipo de obra o Instalacin

De carcter industrial especfico

15

25

50

LEYENDA: INFRAESTRUCTURA DE CARCTER GENERAL: Obras de carcter general; no ligadas a la explotacin de una instalacin industrial o de un yacimiento concreto. DE CARCTER INDUSTRIAL ESPECFICO: Obras al servicio de una instalacin industrial concreta o ligadas a la explotacin de recursos o yacimientos de naturaleza transitoria (por ejemplo, puerto de servicio de una industria, cargadero de mineral afecto a un yacimiento concreto, plataforma de extraccin de petrleo, ...). NIVEL 1: Obras e instalaciones de inters local o auxiliares. Pequeo riesgo de prdidas de vidas humanas o daos medioambientales en caso de rotura. (Obras de defensa y regeneracin de costas, obras en puertos menores o deportivos, emisarios locales, pavimentos, instalaciones para manejo y manipulacin de mercancas, edificaciones, ...). NIVEL 2: Obras e instalaciones de inters general. Riesgo moderado de prdidas humanas o daos medioambientales en caso de rotura. (Obras en grandes puertos, emisarios de grandes ciudades, ...). NIVEL 3: Obras e instalaciones de proteccin contra inundaciones o de carcter supranacional. Riesgo elevado de prdidas humanas o daos medioambientales en caso de rotura. (Defensa de ncleos urbanos o bienes industriales, ...).

Dicha funcionalidad quedar garantizada si la cota de inundacin y el retroceso de la lnea de costa asociado a la carga de diseo no generan la inundacin del trasds de la playa y/o la accin directa del oleaje sobre las infraestructuras de dicho trasds.

-- III.14 --


SECCIN III

La determinacin de los parmetros que sirven como criterios de valoracin, esto es: !"Cota de inundacin. !"Retroceso de la lnea de costa. Se realizar de acuerdo con el mtodo de clculo desarrollado en el apartado III.3. Ntese que la funcionalidad debe garantizarse durante toda la vida til de la obra. Si una playa est en retroceso deber tenerse en cuenta este hecho y verificar que la obra es funcional en todos y cada uno de los aos de vida til de la misma.

Hbitat de flora y fauna No existe en la literatura un criterio de valoracin que permita, a priori, estimar el grado de funcionalidad que alcanzar una regeneracin realizada para restaurar un determinado hbitat. Varias son las razones para esta ausencia: o La escasez de estudios especficos en el rea. o La gran cantidad de factores, algunos desconocidos, que afectan a la supervivencia de las especies. o La diferente afeccin de los mismos parmetros a las diferentes especies, que da lugar a criterios diversos para cada especie. Por este motivo, la mayor parte de las regeneraciones realizadas con este fin se han acometido intentando mimetizar las caractersticas existentes en la playa natural en lo que se refiere a: o Distribucin granulomtrica de sedimentos. o Disposicin de la regeneracin (horas de inundacin). El primer factor es el ms importante dentro de los susceptibles de modificacin en el diseo, y muy particularmente, la porcin de finos existente en el sedimento, pues es la que condiciona la porosidad, permeabilidad y nivel de turbidez. En cualquier caso, otra serie de factores, tales como el grado de compactacin o la angulosidad de la arena, que usualmente no contemplados en los

-- III.15 --


SECCIN III

proyectos de regeneracin, han sido determinantes en el fallo de algunos proyectos de regeneracin. Dado el alcance del presente Documento Temtico, no es posible abordar las caractersticas de las diferentes especies de flora y fauna, por lo que se remite al lector a documentos especficos del tema, por ejemplo: Physical and biological guidelines for beach restoration projects (Nelson, 1985), ...

Uso ldico humano Existen diversos criterios de valoracin destinados a la medida de la capacidad de una playa para su uso como espacio ldico: bandera azul, NRA, escala de la Universidad de Glamorgan, ... vase cuadro III.4. Esta diversidad de criterios es consecuencia de que parte de los mismos son subjetivos, y de que varan tanto espacial como temporalmente. De este modo, la playa optima no es la misma hoy que hace unas dcadas y es diferente para un usuario del Mediterrneo que para otro del litoral Cantbrico donde la marea, la temperatura del aire y del agua impide o posibilita otros usos. La edad, sexo y aficiones del usuario tambin modifican el concepto de playa ptima. El proyectista deber tener en cuenta todos estos factores a la hora de disear la regeneracin y establecer el perfil del usuario al que va dirigida la playa. Los diferentes criterios existentes se basan en la utilizacin de una serie de indicadores que recogen aspectos muy variados. Los indicadores ms utilizados pueden ser agrupados en tres categoras: o Factores fsicos. o Factores biolgicos. o Factores de uso humano. Desde el punto de vista del diseo de una regeneracin de playa, algunos de estos factores vienen impuestos por la ubicacin de la playa (temperatura del agua, pluviosidad, vistas, ...) y otros se escapan del alcance de un proyecto de regeneracin (calidad del agua, olor, trfico rodado en las cercanas, ...).

-- III.16 --


SECCIN III

Cuadro III.4. Resumen de los parmetros incluidos en los criterios de valoracin de uso humano de una playa.Premio Orilla del Mar (Grupo Britnico Tidy) Escala de clasificacin de la calidad de una playa. Universidad de Glamorgan

Bandera Azul Europea Calidad del Agua Educacin e Informacin Accesos Salvavidas / Primeros Auxilios Papeleras / Contenedores Sanitarios Aguas residuales y escombros Seguridad de las aguas de bao Clima Calidad del paisaje Material de la playa Temperatura del agua Flora y Fauna Refrigerios y Quioscos Regulacin en el uso de la playa (mascotas, vehculos, etc) Ponderado de los factores Clasificacin en funcin de las preferencias y prioridades de los usuarios Cuantificacin de todos o algunos de los factores Diferencia entre playa turstica y playas vrgenes (algunos)

Gua de la Buena Playa (MCS)

NRA (Regin del Suroeste)

Williams Chaverri (et al, (1989) 1993a)

Leatherman (1997)

$ $ $ $ $ $ $

$ $ $ $ $ $ $

$

$ $ $

$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $(algunos)

$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $

$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $(algunos)

$

$

$ $ $ $ $ $ $

(algunos)

$

$

$

(algunos)

$ $

$ $

$

$

$ $

-- III.17 --


SECCIN III

Los indicadores ms importantes susceptibles de ser modificados dentro del diseo de una regeneracin son: fundamentalmente factores fsicos y factores de uso humano relativos a la seguridad en el bao e intensidad de uso. As, de acuerdo con los trabajos de Leatherman (1997) y la Universidad de Glamorgan (1993) tenemos: o Geometra de la playa Anchura: Los usuarios clasifican como estrecha a una playa de menos de 2030 m de anchura y excesivamente ancha si tiene ms de 75-100 metros Longitud y forma: Las playas rectas y largas son ms adecuadas para intensidades de uso altas (superficie til menor de 7 m2/persona). Las playas cortas y encajadas son preferidas si la intensidad de uso es baja. o Sedimento Tamao y color: Las playas de arena fina de color blanco o dorado son las ms apreciadas. o Intensidad de uso La valoracin del concepto intensidad de uso , es subjetiva y depende del usuario y del tipo de playa (salvaje, turstica, ...). En playas de tipo turstico se entiende que la playa est: Saturada: para superficie til menor que 5 m2/persona. Uso alto: para superficie til en el rango 7 - 15 m2/persona. Uso bajo: para superficie til mayores que 20 m2/persona. o Seguridad en el bao La mayor parte de los criterios de valoracin de playas recogen indicadores relativos a la seguridad en el bao, tales como: anchura de la zona de rotura, corrientes longitudinales, corrientes de retorno, pendiente de la playa, tipo de rotura del oleaje, ... Todos estos parmetros estn relacionados con el estado morfodinmico de la playa y son susceptibles de diseo, en tanto en cuanto lo sean la altura de ola que recibe la playa y el tamao de la arena de aportacin. Los estudios realizados relacionando el nmero de rescates efectuados por los -- III.18 --


SECCIN III

socorristas con el estado morfodinmico de la playa muestran una clara dependencia, siendo notable el hecho de que el 90% de los casos estaban asociados a la presencia de corrientes de retorno. La valoracin del nivel de seguridad de una playa y tipo de riesgo se recogen en el cuadro III.5.

Cuadro III.5. Nivel de seguridad en funcin de la altura de ola y del estado morfodinmico de la playa.(1), (2) (2)

3.010 10 9 7 5 2 0 10 10 10 7 4 2 10 10 9 6 4 2 10 7 6 5 3 2 9 7 5

Clasificacin: 0: Muy segura 10: Muy Peligrosa

Banderas: 0 - 4 Verde 4 - 7 Amarilla > 7 Roja

2.510

Altura de Ola (m)

2.09

1.57 4 1 0

Notas: (1): Para H > 1 m, se asume que el bao se restringe entre el seno y el frente de playa. (2): Puede haber zonas localizadas de corriente de retorno en las que ser necesario prohibir el bao para H > 1.5 m.

1.04

0.52

R

LTT TBR RBB LTB Estado de la Playa

D

R = Reflejante LTT = Barra Canaleta TBR = Barra Transversal y Rip RBB = Barra y Playa Rtmicas LTB = Barra Longitudinal y Seno D = Disipativa

III.3 Clculo de estabilidad y evolucin de una playaDe acuerdo con lo expuesto con anterioridad, el diseo de una regeneracin conlleva un diseo funcional, que tiene como objetivo la recuperacin de la funcionalidad de la playa, y un clculo de la estabilidad y de la evolucin del relleno que tiene como objetivo garantizar que dicha funcionalidad se mantiene durante la vida til de la obra. -- III.19 --


SECCIN III

Dado que la determinacin de la estabilidad y evolucin de un relleno requiere el uso de un conjunto importante de formulaciones y herramientas numricas, ha parecido razonable presentar en un anejo independiente dicho conjunto de formulaciones con sus hiptesis y sus interrelaciones para abordar, en este apartado, nicamente los aspectos metodolgicos

III.3.1 Conceptos previos En el presente apartado se desarrolla la metodologa que se ha de utilizar en el clculo de la estabilidad y la evolucin de una playa. Es importante resaltar que las formulaciones propuestas (ver Anejo II) aceptan una serie de hiptesis de partida que han de ser conocidas por el proyectista al objeto de evitar usos indebidos de las mismas. Estas hiptesis previas se concretan en: o Dimensionalidad de los procesos. o Escala espacial y temporal de los procesos.

Dimensionalidad de los procesos Todos los procesos hidrodinmicos y sedimentarios que acontecen en una playa son, en mayor o menor medida, procesos tridimensionales. Sin embargo, las limitaciones de las herramientas, formulaciones e incluso de nuestra capacidad de entendimiento de dichos procesos no nos permiten analizar dichos procesos en toda su complejidad. De este modo, surge como primera y ms importante hiptesis de trabajo en el estudio de la estabilidad de una playa, la relativa a la ortogonalidad de los movimientos longitudinales y transversales de la misma. De acuerdo con esta hiptesis de ortogonalidad, cualquier movimiento de una playa, como por ejemplo el ocurrido tras un temporal, puede ser analizado estudiando los movimientos longitudinales y transversales de la misma, los cuales se asume que son independientes entre si. Ntese que la hiptesis de ortogonalidad permite analizar la estabilidad de una playa estudiando por separado la: o Estabilidad del perfil de playa (eje transversal) o Estabilidad de la planta de la playa (eje longitudinal).

-- III.20 --


SECCIN III

La hiptesis de ortogonalidad es, en general, suficientemente aproximada a la realidad, especialmente en playas abiertas con estados morfodinmicos extremos (disipativas o reflejantes). En playas con estados morfodinmicos intermedios, o en playas encajadas con una forma en planta de gran curvatura, existe, sin embargo, una notable interaccin planta-perfil, por lo que el anlisis por separado del perfil y la planta debe realizarse con cautela.

Escala espacial y temporal de los procesos Las diferentes dinmicas que afectan a una playa se presentan en escalas espaciales que van desde los centmetros (turbulencia), hasta las decenas de kilmetros (marea) y en escalas temporales que van desde los segundos (olas) hasta las dcadas (ascenso del nivel medio del mar). Como respuesta a dichas dinmicas la morfologa de la playa cambia, a su vez, dentro de todas esas escalas: centmetros-kilmetros, segundos-dcadas, cuadro III.6. A pesar de la potencia de clculo de los ordenadores, y de los intentos realizados en esa direccin, no es posible (ni adecuado) calcular los cambios que acontecen en las escalas superiores, por integracin de los procesos de las escalas inferiores. Esto es debido a la falta de una teora unificada de transporte de sedimentos que retenga la influencia de todos los efectos que se producen en las diferentes escalas espaciales y temporales. Esta carencia de teora unificada da lugar a que los procesos que ocurren en diferentes escalas (de tiempo o espacio) deban ser analizados con diferentes herramientas o formulaciones. Es necesario, por tanto, conocer cul es la escala de inters en cada problema particular y utilizar la formulacin adecuada a dicha escala de inters. Las escalas de las diferentes dinmicas y respuestas morfolgicas de las playas suelen ser clasificadas en: Micro escala, Meso escala y Macro escala de acuerdo con la dimensin espacial y en corto plazo, medio plazo y largo plazo, vase cuadro III.6. En una regeneracin de playa las escalas de inters son la Meso escala (decenas-centenas de metro), Macro escala (km) y el largo plazo (aos), pues son quienes definen la evolucin del relleno a lo largo de la vida til de la obra. Los elementos de escalas inferiores (por ejemplo, la erosin producida por un temporal)

-- III.21 --


SECCIN III

Cuadro III.6. Escalas espaciales y temporales tpicas de algunos cambios morfolgicos de

las playas.ESCALAS ESPACIALES DE LOS CAMBIOS MORFOLGICOS EN PLAYASErosin-sedimentacin secular Erosin-sedimentacin por ciclos climticos plurianuales Forma en planta Megacusps Barras rtmicas Perfil Avance de una flecha Beach cusps Escarpes Ripples Suspensin y rodadura cm dm m Dm Hm Km Mm

Microescala

Mesoescala

Macroescala

ESCALAS TEMPORALES DE LOS CAMBIOS MORFOLGICOS EN PLAYASErosin-sedimentacin secular Erosin-sedimentacin por ciclos climticos plurianuales Avance de una flecha Evolucin de la planta Acrecin del perfil Formacin de megacusps Evolucin de barras Erosin del perfil Beach cusps Formacin de escarpes Ripples Suspensin y rodaduraseg min horas das sema. mes ao dcada siglo

Corto plazo

Medio plazo

Largo plazo

-- III.22 --


SECCIN III

solo son relevantes si sus efectos permanecen en el tiempo, o en el espacio, en unidades cercanas a las de inters (por ejemplo, meses), o si su efecto provoca el fallo funcional de la obra (por ejemplo, el oleaje alcanza el trasds de la playa). El diseo de una regeneracin se realizar, por tanto, con criterios y herramientas de largo plazo verificndose, posteriormente, que los eventos de corto plazo no provocan el fallo de la obra.

III.3.2 Metodologa de clculo La metodologa propuesta para el clculo de estabilidad y evolucin de una playa queda recogida en el cuadro III.7. Los elementos ms relevantes de la misma son: o Se acepta, como hiptesis inicial, la ortogonalidad de los movimientos longitudinales y transversales de una playa. Consecuentemente, se admite que la estabilidad de la misma puede ser analizada estudiando la estabilidad de su forma en planta y su perfil. o Los fenmenos, procesos y morfologas tridimensionales, son incluidos a posteriori por medio del anlisis de los estados morfodinmicos de la playa. o Se separa el anlisis de la estabilidad y evolucin de la playa de acuerdo con las diferentes escalas de variabilidad de la misma. En particular se analiza la estabilidad a Largo Plazo (aos), Medio Plazo (estaciones) y Corto Plazo (temporal). o Para cada una de estas escalas de inters se analiza la estabilidad y evolucin de la forma en planta y perfil. o El esquema anterior es independiente del nivel de clculo y debe ser aplicado tanto a nivel de prediseo como a nivel de diseo. Obviamente las herramientas y formulaciones a emplear en cada caso, as como los datos de partida necesarios, variarn.

-- III.23 --


SECCIN III

Cuadro III.7. Esquema de Metodologa de Clculo de Estabilidad de una PlayaMetodologa

Clculo de EstabilidadHiptesis Inicial: Perfil Proceso 2D Planta

Escala de los Procesos

Largo Plazo

Medio Plazo

Corto Plazo

Perfil

Planta

Perfil

Planta

Perfil

Planta

Estado Morfodinmico Modal

Estado Morfodinmico Modal Estacional

Variabilidad de los Estados Morfodinmicos

III.3.3 Formulaciones de diseo y prediseo En el presente apartado se recogen, de modo resumido, el conjunto de formulaciones y herramientas numricas que permiten realizar el clculo de la estabilidad y de la evolucin de una playa, de acuerdo con la metodologa propuesta en el apartado anterior y presentada en el cuadro III.7. Es importante sealar que, en muchos casos, existen diversas formulaciones que pueden ser usadas para calcular un mismo fenmeno (por ejemplo, transporte longitudinal en playas). En este documento, sin embargo, solo se presentar una (la que a juicio del equipo redactor mejor representa el fenmeno y ms se adecua a los condicionantes expresados en la Seccin I relativos al tipo de usuario, contenidos y mbito de uso del documento). Las formulaciones presentadas en este apartado son desarrolladas con un mayor detalle en el Anejo II, donde se incluyen cuadro y grficos explicativos. La estructura de presentacin de las formulaciones es la siguiente:

-- III.24 --


SECCIN III

o En primer lugar las formulaciones se separan de acuerdo con la escala temporal de los procesos que se pretende analizar (largo plazo, medio plazo y corto plazo). o Dentro de cada una de estas escalas de tiempo se presentan formulaciones aproximadas, adecuadas para la realizacin de un prediseo, y formulaciones ms sofisticadas que deben ser usadas en diseos definitivos. o Independientemente del nivel de estudio se aborda, por separado, el clculo del perfil y de la planta para las diversas geometras de la playa.

Toda esta informacin se presenta en una serie de tablas (tablas III.1, III.2 y III.3) en las que se incluye, adems, los datos de partida necesarios, el tipo de datos, y el cuadro explicativo del Anejo II en el que puede encontrarse la formulacin. En lo que respecta al tipo de datos, en el apartado III.3.4 se desarrolla diferentes estrategias de tratamiento de los datos de entrada que pueden ser utilizadas en funcin de la tipologa sealada en las tablas. El proceso prctico de uso de la informacin incluida en este captulo sera, por tanto: 1) 2) 3) 4) 5) Seleccin de la escala de estudio. Seleccin del nivel de anlisis (prediseo, diseo). Seleccin de la formulacin de perfil y planta a utilizar de acuerdo con la geometra de la playa objeto de estudio. Revisin de la formulacin en el Anejo II. Revisin del tratamiento requerido en los datos de entrada (apartado III.3.4).

III.3.3.1 Formulaciones de diseo y prediseo a largo plazo El objetivo del anlisis a largo plazo es determinar cul ser la forma final (planta-perfil) de la playa y/o la evolucin temporal de dicha forma en escala de aos, al objeto de asegurar que la funcionalidad de la playa se mantiene durante la vida til de la misma.

-- III.25 --


SECCIN III

Las formulaciones existentes para esta escala de tiempos no intentan analizar los procesos (por ejemplo, transporte de sedimentos ola a ola) sino magnitudes agregadas de los mismos. Para el anlisis del perfil y de la planta de una playa dos son los tipos de modelos ms utilizados: los basados en la hiptesis de equilibrio y los basados en la ecuacin de la difusin. La hiptesis de equilibrio postula que si la accin de las dinmicas actuantes se mantiene indefinidamente, la forma de la playa alcanzar una posicin final constante, en equilibrio con dichas dinmicas. En la prctica no es necesario que la accin se mantenga indefinidamente sino que la respuesta de la forma sea mucho ms rpida que la escala de inters. En el caso del perfil se asume que las modificaciones del mismo se producen en escalas de tiempo que pueden ser consideradas como instantneas en un estudio a largo plazo, lo que implica que el perfil siempre alcanza la posicin de equilibrio. En el caso de forma en planta, tambin se puede analizar la forma final de equilibrio, aunque sta solo tiene sentido en playas encajadas donde no hay una prdida neta de material. La ecuacin de la difusin se basa, en cierto modo, en el mismo concepto y establece que la forma de una playa tiende hacia el equilibrio tanto ms rpido cuanto ms lejos se encuentre de dicha posicin de equilibrio. Este tipo de formulaciones permiten determinar la evolucin temporal de la forma de la playa y, por este motivo, se denominan modelos de evolucin (por ejemplo, modelos de evolucin de la lnea de costa). Las formulaciones seleccionadas para el anlisis del perfil y de la planta en una anlisis a largo plazo se recogen en la tabla III.1 y son descritas con detalle en el Anejo II. En este anejo se presentan, adems, indicaciones sobre su uso y un gran nmero de aplicaciones de las mismas.

-- III.26 --


SECCIN III

PLAYAS ENCAJADAS POR MEDIO DE DIQUES EXENTOS, PLAYA DE CASTELL DE FERRO, GRANADA

Es importante sealar que el anlisis a largo plazo del perfil y de la planta de la playa debe estar acompaado de un estudio relativo a: a) b) Balance sedimentario de la zona de estudio. Estado morfodinmico modal de la playa.

a) Balance sedimentario El balance sedimentario de la zona de estudio es un cmputo, en trminos de macro escala, de los aportes y prdidas existentes en la zona de estudio. Este cmputo ha de ser tal que permita: (1) establecer las condiciones de contorno de los modelos de evolucin, en el caso de playas abiertas, o (2) la constatacin de que la playa es una playa encajada sin aportes o prdidas externas.

-- III.27 --


SECCIN III

La realizacin de un balance sedimentario tiene como primer elemento la identificacin de los elementos ms relevantes, esto es, fuentes de sedimentos, sumideros de sedimentos, tipos de sedimentos y mecanismos de transporte. Entre las fuentes usuales se encuentran: o o o o o o Erosin de acantilados. Aportes fluviales. Aportes biognicos. Aportes desde la plataforma continental. Aportes debidos a viento. Aportes humanos (regeneraciones, vertidos de dragado, ...).

Entre los sumideros usuales se encuentran: o o o o o Depsito en estuarios, puertos y otras estructuras. Depsito en el trasds de la playa por viento y/u olas. Transporte hacia la plataforma continental. Descomposicin de la arena. Extraccin humana.

Los mecanismos de transporte fundamentales a considerar son,: o o o o o Transporte longitudinal debido al oleaje. Transporte transversal debido al oleaje. Transporte debido a la accin de corrientes de marea y viento. Transporte elico. Transporte humano.

b) Estado morfodinmico modal de la playa Tal y como se ha desarrollado anteriormente, la evolucin real de un tramo costero es un proceso tridimensional en el que interaccionan morfologa y dinmica, tanto en perfil como en planta. La simplificacin que supone el estudio separado de perfil y planta debe ser siempre revisada por medio de un anlisis del estado morfodinmico modal de la playa que aporte informacin sobre el grado de tridimensionalidad de los procesos, -- III.28 --

NIVEL DECLCULO

GEOMETRA

SECCIN Perfil

FORMULACIN Perfil equilibrio Perfil equilibrio esttico Perfil equilibrio Modelo una lnea soluciones analticas Perfil equilibrio modificado Planta equilibrio esttico Perfil equilibrio modificado Modelo una lnea solucin numrica

DATOS NECESARIOS

TIPO DEDATOS

CUADRO AII.1 AII.5 AII.1 AII.7 AII.4

NOTAS En algunos casos puede ser necesario perfil equilibrio modificado. No se obtiene informacin sobre el tiempo. Puede ser necesario perfil equilibrio modificado.

D50 , H s12

Equilibrio Equilibrio Equilibrio Evolucin Equilibrio

Playa encajada Prediseo

Planta Perfil

0 , (Y/L)D50 , H s12 H b , b , D50 A, Ar , B, , H s12 , geometra

Playa abierta Planta Perfil Playa encajada Planta Diseo Perfil Playa abierta Planta

0 , (Y/L)A, Ar , B, , H s12 , geometra H b (t), 0 (t), D50 , geometra

Equilibrio

AII.5

El perfil debe ser ajustado con datos de playas cercanas. Necesita un modelo una lnea para obtener informacin de evolucin temporal. Puede necesitar un programa de propagacin de oleaje.

Equilibrio Evolucin

AII.4 AII.7

Tabla III.1 Largo Plazo


SECCIN III

las formas de playa existentes (cusps, barras, ...) y la hidrodinmica asociada (rips, ondas infragravitatorias, ...) aspectos estos de gran relevancia no solo en el clculo de la estabilidad de la playa, sino en el diseo funcional de la misma (ver apartado III.2.3). En el anlisis a largo plazo en el que nos encontramos, no es de inters la variabilidad de la morfodinmica de la playa en funcin de las caractersticas de oleaje y marea, sino el estado modal o ms frecuente, que ser el resultado de las condiciones modales energticas de oleaje que aborda a la playa. La caracterizacin del estado modal de la playa se realizar por medio de los parmetros y M, donde:= Hb WS T

M =

M Hb

donde: Hb T Ws M = = = = altura significante en rotura periodo de pico velocidad de cada del sedimento rango de marea

La determinacin del estado morfodinmico se realizar utilizando el cuadro III.8.1 en playas en mares sin marea y el cuadro III.8.2 en playas en mares con marea.

-- III.30 --


SECCIN III

Cuadro III.8.1.a. Estados morfodinmicos de playas sin mareaLos modelos de "estados mofodinmicos" de una playa son modelos empricos que relacionan la forma (perfil y planta) de la playa con la hidrodinmica de la misma. Estos modelos permiten, con base en parmetros simples del oleaje incidente y de las caractersticas del sedimento de la playa, establecer de modo cualitativo la morfologa de la playa y la relevancia de las diferentes dinmicas en la zona de rotura. Para playas micromareales, Wright y Short (1984), definieron cuatro tipos de playas, en funcin del parmetro adimensional de cada de grano, *: Estado Morfodinmico a) Disipativa b) Barra longitudinal y seno c) Barra y playa rtmicas d) Barra transversal y corriente de retorno (rip) e) Barra-canaleta o Terraza de bajamar f) Reflejante Hb = altura de ola significante en rotura T = periodo de pico w = velocidad de cada del grano* =

Hb wT >5,5 4,7 3,5 3,1 2,4 < 1,5

PLANTA DISIPATIVA400 Zona de rotura exterior 300 "Seno" 200 Zo na de rotura interior 100 P laya 0 No ha y variab ilidad lon gitu dinal 100 -5 1 0Zon

PERFIL

Rotura en descresta miento N.M.R.a de

P resencia de boressw a sh

tan =0 .01

200

300

BARRA LONGITUDINAL Y SENO300 200 100 0 Puede n presentarse cu sps 50 100 150 200 Ba rra recta Barra Seno B arra cresciente Rip dbil 1 0 -3 tan =0.05 - 0.1 (cusps) Zona reflejante Rotura en cola pso Zona disipativa Rotu ra en voluta N.M.R.

Seno Barra

BARRA Y PLAYA RTMICASOleaje perp endicular 200 B arra cresciente 100 Escarpe 0 S alien te del mega -cusp Pu eden pre se ntarse cu sps en las sali entes de l mega -cusp Rip Ol eaje oblicuo Mega cu sps 1 0 -3 tan = 0.05 - 0.1 Ro tura en oscilacin Rotura en cola pso N.M.R.

Seno Barra

50

100

150

200

-- III.31 --


SECCIN III

Cuadro III.8.1.b. Estados morfodinmicos de playas sin marea (Cont)

PLANTA BARRA TRANSVERSAL Y RIPOle aje perp endicular 200 100 Barra unida a la playa 0 Pu eden prese ntarse cu sps en las salientes de l mega -cusp 50 100 Rip fuerte 3 0 -3 tan =0 .05 Oleaje oblicuo

PERFIL

Rotura en vo luta N.M.R.

150

200

BARRA CANALETAOle aje perp endicular 200 Mini rip Ridge Canaleta Terraza de bajamar 0 -3 Canaleta Cusps de pleamar 50 tan = 0.1 - 0.2 Oleaje oblicuo 3 Berma baja Rotura en voluta - colapso N.M.R. Terraza de bajamar Canaleta 100 150 200

100 0

REFLEJANTE

200 3 Frente de pla ya con pend iente fu erte 100 Cu sps 0 Cresta de la be rma Be rma Canaleta 0

(cusps)

Rotura en co lapso - oscilacin N.M.R.

tan = -5 0.1 - 0.2

50

100

150

200

-- III.32 --


SECCIN III

Cuadro III.8.2. Estados morfodinmicos de playas con mareaMasselink y Short (1993), completaron el modelo de Wright y Short (1984) introduciendo el efecto de la marea por medio del parmetro adimensional RTR, que mide la carrera de marea relativa a la altura de ola. Utilizando los parmetros RTR y *, definieron los siguientes estados morfodinmicos: PARMETRO ADIMENSIONAL DE CADA DE GRANO*

0

REFLEJANTEFrente de playa r eflejante

2(cusps) 0 Pleamar -2

INTERMEDIAFr ente r eflejante Pleamar Bajamar Seno profundo Barra pronunciada 200 Pleamar Bajamar Seno Barra

50 -2

DISIPATIVA

0

0

Pleamar Bajamar Barra 2 100 200

RTR

-2

Bajamar 0 -2 100

(cusps)

100 Fr ente r eflejante

Barra 1

CARRERA DE MAREA RELATIVA

3

0 (cusps) 0 -2 Frente de playa reflejante Pleamar Bajamar Terraza de bajamar con rips -2

Frente de playa muy r eflejante

Pleamar Bajamar 0 -2 -4 300 100 200 300 Lisa y sin for mas de playa Pleamar Bajamar

Barr a de swash -4 100 Barra de bajamar con rips 200

100

200

7

0 -2 -4 -6

(cusps) Fr ente r eflejante Pleamar

(cusps) 0 -2 Bajamar -4 -6 200 300 300 T alud liso y sin for mas de playa

Pleamar

0 -2

Pleamar

Bajamar

-4 -6

Llanur a mar eal

Bajamar

Terraza de bajamar

Escala horizontal: varios kilmetr os 100

15

600

Transicin a marismas dominadas por mareas

Parmetro adimensional de cada del grano:

Hb * = wT MSR RTR = Hb

Carrera de marea relativa: Donde: Hb = altura de ola significante en rotura T = periodo de pico w = velocidad de cada del grano MSR = carrera de marea

NOTA: Vase Documento de Referencia para una descripcin detallada de la metodologa y dinmica de cada estado morfodinmico.

-- III.33 --


SECCIN III

A partir de la clasificacin obtenida en dichos cuadros se puede obtener: !"Nivel de seguridad de bao. !"Formas modales de playa. !"Hidrodinmica existente.

III.3.3.2 Formulaciones de diseo y prediseo a medio plazo El objetivo del anlisis a medio plazo es determinar la variabilidad que la playa presenta en su ciclo invierno-verano tanto en lo que se refiere a su forma en planta, a su perfil y a su estado morfodinmico, al objeto de verificar que la funcionalidad de la playa es cumplida adecuadamente (por ejemplo, defensa de costa en invierno o uso ldico en verano). La evaluacin de los fenmenos que ocurren en esta escala de tiempos presenta serias dificultades dado que su escala es demasiado grande para poder utilizar modelos de procesos (ola a ola), y demasiado pequea para poder asumir que se ha alcanzado un equilibrio en ciertos fenmenos. En lo que sigue se realiza una revisin de las posibles vas existentes para el anlisis de: a) b) c) perfil planta estado morfodinmico modal estacional

para, posteriormente, presentar una tabla resumen, tabla III.2

a) Perfil Una de las caractersticas ms comnmente conocidas de los perfiles de playa es su variabilidad estacional con erosin en su parte emergida y acumulacin de la zona sumergida en invierno y viceversa en verano. Este conocimiento, sin embargo, no se ha materializado en una capacidad de prediccin de la misma. El motivo de esta laguna cabe encontrarlo en la escala temporal del fenmeno y en la no linealidad de los procesos involucrados en la erosin-acumulacin de un perfil. De este modo, si bien se han propuesto diversos parmetros para determinar si un -- III.34 --


SECCIN III

perfil acumular o erosionar en su parte emergida ante un temporal (ver apartado III.3.5 Corto plazo), no es posible conocer la respuesta acumulada ante una sucesin de eventos erosin-acumulacin. Ms an, se ha comprobado numricamente que, partiendo de una misma posicin inicial de perfil y ante la misma sucesin de eventos, pero en distinto orden, la respuesta final es diferente. El problema no puede ser tratado, por tanto, desde un punto de vista determinista y debe analizarse desde una ptica estadstica. Si bien no existe ninguna formulacin que permita estimar la variabilidad invierno - verano de la lnea de costa, como criterio general puede decirse que: o o o Es mayor cuanto mayor sea la variabilidad de los oleajes incidentes. Es mayor cuanto mayor sea la profundidad de cierre. Es mayor en estados morfodinmicos intermedios que en estados reflejantes o disipativos.

De este modo, las playas apoyadas en sustratos rocosos tienen menor variabilidad que las playas con un perfil completo de arena y una playa en una zona expuesta presenta una mayor variabilidad que otra en una zona protegida. Es importante sealar que para que dicha variabilidad exista, ha de producirse una alternancia neta entre oleajes erosivos y oleajes acumulativos. En algunos casos, la accin del oleaje acumulativo puede ser insuficiente para eliminar de forma efectiva las barras longitudinales dando lugar a barras morfolgicas o permanentes que presentan pequeas oscilaciones, pero que no sufren una migracin efectiva hacia la costa. Este hecho, que ocurre en diversas playas del Mediterrneo, podra asociarse a la ausencia de un Swell suficientemente energtico para movilizar los sedimentos existentes.

b) Planta La forma en planta de una playa puede, tambin, modificar su geometra con una cadencia estacional. Varios son los factores a tener en cuenta: 1. Parte de los cambios en la forma en planta son debidos a las variaciones diferenciales en la geometra de los perfiles, (zonas abrigadas - zonas expuestas), especialmente en playas abrigadas con gran curvatura en planta. 2. La escala temporal de los cambios de forma en planta puede llegar a ser del -- III.35 --


SECCIN III

orden de meses, dependiendo de oleaje incidente, granulometra de la playa y extensin de la misma. Dado que se desconoce, a priori, si una playa alcanzar durante una estacin (por ejemplo verano) la posicin ltima de equilibrio asociada a dicho oleaje estacional, cabe dos posibilidades de anlisis: a) Asumir que se alcanza la posicin de equilibrio estacional.

En este caso se propondrn las condiciones de oleaje, fundamentalmente direccin y periodo, de cada estacin y se determinar su planta de equilibrio. Esta opcin es aplicable a playas encajadas y da una cota superior de la variabilidad en planta pudiendo ser utilizada a nivel de prediseo. b) Asumir que no se alcanza la posicin de equilibrio estacional.

En este caso se hace necesario la utilizacin de un modelo de evolucin de la lnea de costa (modelo de una lnea) que permita determinar el nivel de cambio de la forma en planta ante una variacin de las caractersticas del oleaje incidente. Esta opcin es la ms adecuada a nivel de diseo.

c) Estado morfodinmico modal estacional La velocidad de cambio de los estados morfodinmicos de una playa est relacionada, en mayor medida, con la respuesta del perfil de playa. En ese sentido, es razonable asumir que el estado morfodinmico de una playa es capaz de responder a los cambios estacionales de modo tal que se alcance un estado modal en equilibrio con las condiciones medias de verano y otro en equilibrio con las condiciones medias de invierno. De este modo, deber definirse las condiciones medias energticas estacionales (Hb, T) y proceder de modo anlogo a lo desarrollado en el apartado anterior (ver cuadros III.8.1 y III.8.2).

-- III.36 --


SECCIN III

III.3.3.3 Formulaciones de diseo y prediseo a corto plazo El objetivo del diseo a corto plazo es doble: por un lado analizar la respuesta de la playa ante la accin de un evento y verificar que se cumplen los requisitos de funcionalidad, por otro, aportar informacin sobre los procesos costeros (sistema de corrientes, transporte potencial, ...) que permitan al proyectista entender la morfodinmica de la playa, realizar un diagnstico de la misma y proponer alternativas de solucin. En lo que sigue se analizan las alternativas de estudio existentes, tanto para el anlisis del perfil como de la planta de la playa a corto plazo presentndose, al final, una tabla resumen.

EROSIN DEL PIE DE UNA DUNA POR ACCIN DEL OLEAJE, SOMO, CANTABRIA

a) Perfil El estudio de la respuesta del perfil de playa ante un evento de temporal se centra en la determinacin de:

-- III.37 --

NIVEL DECLCULO

GEOMETRA

SECCIN

FORMULACIN

DATOS NECESARIOS

TIPO DEDATOS

CUADRO

NOTAS

Perfil Playa encajada Prediseo Playa abierta Planta Perfil Modelo una lnea soluciones analticas Planta equilibrio esttico

0 , (Y/L)

Equilibrio

AII.5

El resultado es una cota superior. No se obtiene informacin sobre el tiempo.

Planta

H b , b , D50

Evolucin

AII.7

Perfil Playa encajada Diseo Perfil Playa abierta Planta Modelo una lnea solucin numrica Puede ser necesario un programa de propagacin de oleaje EvolucinTabla III.2 Medio Plazo

Planta

Modelo una lnea solucin numrica

H b (t), 0 (t), D 50 , geometra

Evolucin

AII.4

Puede ser necesario un programa de propagacin de oleaje

H b (t), b (t), D 50 , geometraAII.4


SECCIN III

(1) (2) (3)

Retroceso de la lnea de costa. Forma final del perfil. Cota de inundacin del mar.

Retroceso de la lnea de costa y forma final del perfil La determinacin de la respuesta de la forma de un perfil a la accin de un temporal, y en particular la estima del retroceso de la lnea de costa ante un evento de temporal requiere el uso de un modelo de evolucin morfolgica de perfil. Existen dos tipos diferenciados de modelos de evolucin morfolgica de perfil: 1. Modelos empricos o cerrados. Estos modelos establecen, a priori, el perfil de equilibrio que alcanzar el perfil si la accin dura tiempo suficiente y determinan los cambios del perfil en funcin del grado de desequilibrio del mismo. 2. Modelos de procesos o abiertos. Estos modelos no establecen a priori ningn perfil final, sino que determinan en cada instante el transporte de sedimentos debido a las condiciones hidrodinmicas y sedimentarias locales dejando que el perfil evolucione libremente. La va emprica o cerrada permite aproximaciones simples al problema, como la propuesta por Kriebel y Dean (1993), segn la cual el retroceso de la lnea de costa se produce a una velocidad proporcional al desequilibrio del mismo, lo que conduce a una evolucin de carcter exponencial. (Ver cuadro III.9.1.) La va de procesos requiere la existencia de varios modelos numricos interconectados, (ver cuadro III.9.2): o Mdulo hidrodinmico: que calcula el oleaje y las corrientes a lo largo del perfil.

-- III.39 --


SECCIN III

Cuadro III.9.1. Modelo aproximado de retroceso de la lnea de costa ante un temporal.Cuando se produce un ascenso del nivel del mar, el perfil de playa erosiona la parte superior y acumula arena en la zona sumergida. Si el ascenso tiene duracin suficiente, el perfil adoptar una nueva posicin de equilibrio despues de haber retrocedido la costa una magnitud R , ver Cuadro A.II.2. Si la duracin no es suficiente, el perfil habr retrocedido una magnitud R(t).

RESPUESTA DEL PERFIL DE PLAYAR R(t) Perfil Inicial Rotura del Oleaje Nivel Medio Sobre-elevado

Respuesta de Equilibrio

Kriebel y Dean (1993), proponen que la velocidad de cambio (erosin) del perfil es proporcional al grado de desequilibrio del mismo, y de sarrollan una aproximacin a R(t) basada en el mtodo de convolucin. El resultado ms relevante de este modelo es que, dado que la respuesta del perfil no es instantnea, el retroceso mximo ante un ascenso de tipo sen2 (t/ TD ), como se presenta en la Figura, es menor que el que predice la teora de equilibrio.

RETROCESO DEBIDO A LA TORMENTA Y PREDICCIN DE LA RECUPERACIN DEL PERFIL DE PLAYA1 Respuesta de Equilibrio 0,8 0,6 R(t) / R 0,4 0,2 0 Erosin Mxima de la tormenta Recuperacin Post-tormenta AMPLITUD, Rmax/R1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

t

La mxima erosin, Rmax, es funcin del parmetro , que mide la relacin entre la duracin del ascenso, TD , y la escala de variacin del perfil, Ts (tiempo que tarda el perfil en alcanzar el 63% del retroceso). = 2 Ts TD

Ts

320

g1/2 A3

Hb 3/2

(

1+

h* m W* + B h*

)

-1

(ver Cuadros A.II.1 y A.II.4.6 para la definicin de la notacin)

-- III.40 --


SECCIN III

o Mdulo de transporte: que evala el transporte por fondo y en suspensin a lo largo del perfil. o Mdulo morfolgico: que actualiza la batimetra en cada paso de tiempo. Esta va es la seguida en el modelo PETRA presentado en el S.M.C.

Cuadro III.9.2. Mdulos del modelo de evolucin del perfil de playa

Datos:

Batimetra inicial Oleaje y niveles en la frontera Parmetros del sedimento

Mdulo Hidrodinmico: Oleaje a lo largo del perfil Corrientes a lo largo del perfil

Transporte de Sedimentos perpendicular a la costa

Mdulo Morfolgico (Evolucin de la Batimetra)

-- III.41 --


SECCIN III

Cota de inundacin La cota de inundacin, o cota mxima alcanzada por la accin conjunta de la marea astronmica, marea meteorolgica y ascenso del oleaje en una playa, es una variable aleatoria que ha de obtenerse como suma de las variables deterministas y aleatorias anteriormente citadas. En el Documento Temtico Cotas de Inundacin, se desarrolla con detalle la metodologa de clculo de esta variable y se incluyen unos atlas de cota de inundacin en playas del litoral espaol obtenidos con base en los datos de oleaje y marea del programa de Clima Martimo (Puertos del Estado - CEDEX). A nivel de prediseo, y como valor orientativo, puede adoptarse como nivel de cota de inundacin el obtenido como suma del nivel de marea (astronmico + meteorolgico) propuesto por la ROM 02.91 para las diferentes fachadas (ver cuadro III.10) ms el nivel mximo de ascenso por oleaje propuesto por Holman (1986).

b) Planta La evolucin a corto plazo de la forma en planta de una playa puede ser analizada por medio de la utilizacin conjunta de una serie de modelos numricos que interactan entre si, ver cuadro III.11. Estos modelos incluyen: o Propagacin de oleaje (OLUCA) o Sistema de corrientes (COPLA) o Transporte de sedimentos y evolucin morfolgica (MOPLA) La metodologa de uso de los programas anteriores se presenta en los manuales de referencia y usuario del S.M.C.

-- III.42 --


SECCIN III

Cuadro III.10.a. Niveles de clculo de prediseo (ROM 02.90)A falta de datos ms especficos podr adoptarse como cota mxima alcanzada por el oleaje en una playa, a la suma del nivel de marea (asociado a la marea astronmica y meteorolgica) facilitado por la ROM 02.90 y el ascenso del 2% debido al oleaje (Runup del 2%) obtenido a partir de la formulacin de Holman (1986). Cota mxima Nivel de marea + Ascenso oleaje (2%)Mar sin marea astronmica significativa NM + 0,3 m NM 0,3 m NM + 0,8 m NM 0,8 m Zonas con marea astronmica sometidas a corrientes fluviales PMVE y MNI BMVE y NME PMVE y NmaxA BMVE y NminE

Mar con marea astronmica

Corriente fluvial no afectada por mareas

En condiciones normales de operacin

Nivel mximo Nivel mnimo Nivel mximo Nivel mnimo

PMVE BMVE PMVE + 0,5 m BMVE 0,5 m

MNI NME NmaxA NminE

En condiciones extremas

LEYENDA PMVE: Pleamar mxima viva equinoccial. BMVE: Bajamar mnima viva equinoccial. NM: Nivel Medio del Nivel del Mar referido al cero hidrogrfico de las costas. NM = PMVE + BMVE . 2 CARRERA DE MAREA (Astronmica): h = PMVE BMVE MNI: Media de los niveles mximos anuales en corrientes fluviales. NME: Nivel Medio de Estiaje en corrientes fluviales.

NmaxA: Nivel Mximo de Avenida correspondiente al periodo de retorno asociado al mximo riesgo admisible.NminE: Nivel Mnimo de Estiaje correspondiente al periodo de retorno asociado al mximo riesgo admisible. A falta de datos ms precisos podrn adoptarse los siguientes NM y Carreras de Marea aproximados:

Fachada Martima

Puerto Pasajes Bilbao Castro Urdiales Santander

NM (en m) 2,30 2,25 2,25 2,30 2,30 2,30 2,20 2,40

Carrera de Marea (en m) 4,60 4,60 5,30 5,40 5,20 4,60 4,60

Fachada Martima

Puerto Burela Ferrol La Corua Malpica

NM (en m) 2,15 2,10 2,05 2,05 2,05 1,90 1,95

Carrera de Marea (en m) 4,50 4,50 4,50 4,00 4,00 4,00 4,00

Norte

San Vicente de la Barquera Gijn Avils Luarca

Galicia

Villagarca Marn Vigo

4,70

-- III.43 --


SECCIN III

Cuadro III.10.b. Niveles de clculo de prediseo (Cont.) (ROM 02.90)Fachada Martima NM (en m) 1,75 1,85 0,65 1,80 1,80 1,80 1,40 0,70 1,30 1,20 1,25 Carrera de Marea (en m) 3,60 3,70 2,50 Canarias 3,50 4,00 4,00 3,20 1,60 2,70 2,50 2,60 Surmediterrnea Mogn Arrecife de Lanzarote Puerto del

documento tematico de regeneracion de playas

Documents