Dinámica litoral

Captulo 17

Dinmica Litoral

17.0 Introduccin

La formacin y evolucin de nuestras playas constituyen fenmenos que afectan a las obras en el litoral, al tiempo que las obras que se desarrollan en la franja litoral, tanto sobre tierra firme como hacia el mar abierto, afectan y modifican la evolucin de las playas. La Dinmica Litoral, que tambin podemos encontar denominada como Procesos Litorales, ha tenido tradicionalmente una gran influencia sobre algunas instalaciones protuarias, bien de forma directa o indirecta, como es el aterramientos de los accesos a las darsenas, al atrapar entre las obras de abrigo a los sedimentos transportados por la corriente litoral, lo cual obligaba, y obliga, a la realizacin periodica de dragados. Al mismo tiempo las obras martimas, las portuarias por excelencia, han inducido alteraciones de la dinmica litoral, provocando acreciones a barlomar y erosiones a sotamar. La importancia de esta modificacin de la dinmica litoral se ha evidenciado con la ocupacin creciente de la franja litoral, el aumento del precio del suelo y de las obras en nuestra costa, tanto las portuarias como las de defensa y recuperacin de costas. Los aspectos de la dinmica y procesos litorales que vamos a ver en estos capitulos son una breve introduccin de lo que posteriormente se ampliara en la asignatura de Oceanografa e Ingeniera de Costas. La Dinmica Litoral puede definirse como el conjunto de mecanismos fsicos que controlan el movimiento de sedimentos en la costa, conjunto complejo de elementos interconectados y que son objeto de investigaciones intensas en la actualidad. Los principales agentes actuantes en el medio costero-litoral son: el oleaje, las mareas astronmica y meteorolgica, los vientos, las fuentes de sedimentos, la topografa submarina, las acciones biolgicas, la accin antrpica y otra serie de mecanismos que intervienen en el proceso de erosin-transporte-sedimentacin, cuyo resultado es dar forma a la costa.

348 Puertos y Costas

17.1 El Oleaje

El oleaje es el mecanismo natural ms importante en la mayora de los procesos costeros,y verdadero escultor de las formas costeras tanto en planta como en perfil. Generado por el viento su importancia radica en los fenmenos que se producen en el momento de la rotura del mismo sobre la costa. Dicha rotura produce no solo la suspensin de los materiales ms finos, sino que genera una serie de corrientes paralelas y transversales a la costa de gran intensidad que son las causantes de que se realice el transporte slido de los sedimentos costeros. En esta generacin de corrientes influyen tanto el oleaje como la topografa submarina, siendo importantes los fenmenos locales de refraccin y difraccin del oleaje, como modificantes de las caractersticas del mismo. La compleja situacin hidrulica que se produce en las proximidades de la lnea de costa se suele simplificar identificando algunas corrientes en base a las cuales los fenmenos que se producen resultan ms intuitivos. As tenemos denominaciones como: corrientes paralelas (longshore currents), corrientes transversales (onshore-offshore currents), corrientes de retorno (rip currents), ondas de borde (edge waves), etc. Aunque localmente todas ellas pueden tener importancia, las paralelas son las de mayor relieve por ser las responsables del movimiento de los sedimentos costeros, y producidas por la incidencia oblicua del oleaje respecto de la lnea de costa. Al incidir el oleaje sobre la costa se producen dos hechos muy importantes : La refraccin del oleaje, que modifica la orientacin de la propagacin del mismo. La rotura, que extingue el mismo. En conjunto el resultado final es la disminucin (hasta su anulacin) de la altura de ola; al disminuir la altura de ola disminuye la capacidad del oleaje de llevar asociada un nivel de tensiones, con lo cual stas se liberan, produciendo una aceleracin sobre la masa flida que se compensa de maneras diferentes segn sea el caso de la componente de fuerzas de la que se trate.

17.2 Variaciones del nivel medio del mar. Mareas.

El factor determinante de los procesos litorales es casi exclusivamente el oleaje con sus fenmenos asociados como las corrientes de transporte; slo en ciertos puntos singulares las corrientes de marea o asociadas a secas o mareas meteorolgicas (storm surges) pueden alcanzar cierta significacin o ser preponderantes. Pero el oleaje, y su sobreelevacin en rotura, actan sobre una plataforma de ataque que viene definida por el nivel medio del mar y que est sometida a cambios de muy variada naturaleza, frecuencia y duracin.

Dinmica Litoral 349

Laboratorio de Puertos y Costas

Restringiendo el problema a la perspectiva que se denomina de corto trmino o de escala humana y que contempla las variaciones que afectan desde horas a los mil aos, hay variaciones de corto, medio y largo plazo o duracin, peridicos, accidentales o tendenciales y debidas a factores geolgicos, meteorolgicos, astronmicos, oceanogrficos, hidrolgicos y climatolgicos, ms o menos complementados con respuestas dinmicas o de resonancia. Los cambios producidos por tsunamis son peridicos, de corto plazo (horas) y de perodos muy cortos (decena de minutos). Se producen por movimientos ssmicos, erupciones volcnicas o deslizamientos submarinos y no parecen ser muy significativos en nuestras costas. Otros factores geolgicos afectan a una escala temporal mayor, siendo los cambios isostticos y tectnicos de medio y largo trmino en general, y slo localmente de escala humana; pero los cambios por consolidacin pueden ser ms rpidos. La meteorologa genera dos tipos fenomenolgicos diferentes de sobreelevacin en las costas, el causado por la presin, que en el Mediterrneo espaol oscila normalmente entre -15 cm (anticicln) y +40 cm (borrasca), y el causado por la friccin de vientos persistentes en la direccin adecuada. Los cambios producidos por la presin pueden entrar en resonancia en algunos campos de aguas concretos como es el caso de las "seiches" en el mar Bltico. Algunas de las conocidas secas pueden deberse a ello. En todo caso forman parte del fenmeno conocido globalmente como marea meteoro-lgica. En las costas del Sur del Golfo de Valencia pudieron medirse sobreelevaciones persistentes superiores a un metro durante las inundaciones de Santa Irene de 1.982. En cualquier caso se trata de una variacin accidental (con algunas oscilaciones libres por resonancia) con duracin de horas o das y con los caracteres de estacionalidad propios de la meteorologa. La marea astronmica es una verdadera onda compleja, con muy diversas componentes de diferentes perodos, desde horas hasta casi veinte aos, y cuya significacin en las costas mediterrneas espaolas no supera los 30 cm, por lo que no se entra ms a fondo en lla. Los dos parmetros oceanogrficos que ms inciden en los cambios de nivel son la temperatura y la salinidad, en cuanto afectan a la densidad de las aguas. Est admitido que elevaciones de temperatura y descensos de la salinidad producen elevaciones locales del nivel. Los factores hidrolgicos no son relevantes en nuestras costas pero, al coincidir con mareas meteorolgicas importantes, como es el caso en que se producen lluvias y avenidas extraordinarias, convergen en sobreelevaciones que cursan normalmente con inundaciones en las llanuras litorales.


Los factores climticos slo tienen efecto a largo plazo, y a medio y largo trmino han afectado a decenas y centenas de metros. Sin embargo, sus cambios eustticos son muy difciles de precisar por la interferencia con otros isostticos y tectnicos y, en cualquier caso, est admitida la imposibilidad de establecer una secuencia y curvas nicas para todo el Mediterrneo por la diversidad en los otros cambios sufridos en las distintas costas. Aun cuando a medio trmino las variaciones de nivel producidos por estos factores tiene una componente peridica que se manifiesta tambin a largo plazo dentro del corto trmino, a corto y medio plazo presentan un cariz tendencial y la tendencia reciente a la elevacin parece haberse acentuado en las ltimas dcadas. En el caso particular de las costas del Mediterrneo espaol es la marea meteorolgica la que ms impacto tiene en la costa, y por varios motivos; en primer lugar la mayora de las obras se calculan en rotura, es decir, por condiciones de fondo se determina la ola de clculo, si en esta determinacin no se considera una sobreelevacin del nivel medio del mar, bien por marea astronmica y/o meteorolgica, es evidente que estaremos del lado de la inseguridad al minusvalorar la ola de clculo. En segundo lugar algunas obras costeras, ubicadas en la playa seca y tericamente lejos de la accin del oleaje, pueden quedar expuestas al mismo bajo condiciones de marea meteorolgica, y si son reflejantes pueden ser el inicio de un proceso de erosin.

17.3 El viento

El viento interviene de diversas formas en la dinmica litoral, y con diferente magnitud. Su funcin principal es como agente generador del oleaje, elemento principal dentro de la dinmica litoral. Otro aspecto de la accin del viento, en la dinmica litoral, es su influencia en la generacin de mareas meteorolgicas, y como agente modificador de las corrientes litorales, por friccin sobre la superficie del mar, en ambos casos el primero de los efectos es el ms notorio e importante para el medio costero - litoral. Los vientos, como el oleaje, actan movilizando los materiales granulares de la playa, generando una corriente slida similar a la tpica corriente de transporte slido litoral, pero de menor magnitud aunque de igual importancia en el juego de la estabilidad litoral. Las arenas son puestas en movimiento bajo la accin del viento, desplazandose a lo largo de la playa y depositandose sobre la misma, o bien sobre la superficie liquida pasando los materiales transportados a formar parte de la corriente solida litoral. El fenmeno ms notorio de la dinmica elica son las formaciones dunares, de amplia representacin en el litoral de la Comunidad Valenciana, bien de forma activa (Guarda-mar) o extinguida bajo la accin del hombre (El Saler, Benidorm). Las formas dunares tpicas son las longitudinales y transversales o barjan, las primeras pueden confundirse con restingas o cordones de cierre albufereos, o barras emergidas, la distincin entre unas u otras vendr dada por la granulometra y la estratificacin de las arenas.

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Existen, evidentemente, muchos ms tipos de dunas como las colas de arena, dunas envolventes, eco, tabulares, montculos aislados, lingiformes, parablicas, remontantes, ... . Un ejemplo de dunas remontantes lo tenemos en la Sierra Helada, aunque son dunas relictas o fsiles. Las formaciones dunares son un dato importante al indicarnos que la dinmica elica de la zona juega un papel importante en la estabilidad del litoral, por ello siempre que estn presentes o se tenga constancia de su existencia histrica, deberemos prestar atencin a los vientos y su valor en los procesos litorales.

17.4 Dinmica fluvial

Las costas, en general, se clasifican en Costas Altas (Estructurales, de Erosin o Acantilados) y Costas Bajas (Planas, de Deposito o Playas). Las costas bajas son el resultado del deposito de materiales sueltos, (arenas, gravilla, grava o bolos), materiales que provienen fundamentalmente de dos puntos: la erosin de acantilados, del rea continental. Los materiales provenientes del rea continental alcanzan la costa gracias a la dinmica fluvial, la erosin de la cuencas hidrulicas, permite a la corriente fluvial cargarse de un determinado volumen de sedimentos que sern transportados hasta la lnea de costa, donde la corriente litoral se encargara de distribuirla a lo largo de la costa. En el punto de unin de la dinmica fluvial con la marina, se produce un efecto distinto segn la preponderancia de cada una de las dinmica, as pueden dar lugar a la formacin de deltas, estuarios, y otras. El volumen de sedimentos, o carga solida de los cauces, determinara, por otro lado, la mayor o menor importancia de un cauce como fuente de sedimentos de una playa, as como determinara el alcance de su influencia, (el ro Ebro a contribuido, como ejemplo, en la formacin de playas tan lejanas de su desembocadura, como es la playa de Denia). Otra caracterstica de la dinmica fluvial es la caracterizacin de los sedimentos; los cauces con rgimen constante, largos y de cuenca amplia, aportan sedimentos finos, son fuentes de arenas, limos y arcillas, si bien evidentemente son los primeros los que constituyen mayoritariamente el material de las costas bajas. Los cauces cortos, con fuertes pendientes y de rgimen no constante, como son los torrentes y ramblas, aportan a la dinmica litoral materiales gruesos como gravas y bolos. La regulacin de cauces, con construccin de presas, tanto para la produccin de energa elctrica, como abastecimiento, riego o regulacin de avenidas, suponen, en todos los casos, barreras al transporte fluvial, que se traduce en reduccin de aportes solidos a la dinmica litoral y procesos de erosin en las costas.


17.5 Transporte de sedimentos

Tres son los medios de transporte de los sedimentos: hidralico, elico y marino. El transporte hidralico tiene como misin el acercarnos los materiales hasta el borde litoral, donde la dinmica marina se encarga de su distribucin a lo largo de la costa. El medio elico sin ser tan importante, con respecto al volumen de sedimentos que aporta, es un indicador de la importancia o no de la dinmica elica en el litoral y su papel como estabilizador del litoral. El medio marino es tal vez el ms importante ya que por un lado tiene la misin de distribucin de los sedimentos que le llegan por cualquier fuente, es tambin un agente erosivo y es el que deposita los materiales transportados. En cualquiera de los tres medios el mecanismo de puesta en transporte de las partculas se puede descomponer en los siguientes procesos de transporte: arrastre, rodamiento, salto y suspensin. El mecanismo de puesta en transporte de las partculas de sedimentos se puede descomponer en los siguientes modelos:

1.- Si el rgimen es laminar el diagrama de velocidades con la profundidad tiene un perfil aproximadamente logartmico, con velocidad nula en el fondo, donde se genera un esfuerzo cortante capaz de desplazar las partculas sueltas del fondo. La forma del transporte es por arrastre de fondo. 2.- Un modelo ms evolucionado y aproximado supone rgimen turbulento. En este caso el perfil de velocidades tiene dos tramos: uno correspondiente a la capa limite, con perfil rectilneo y fuerte gradiente, y el otro ms uniforme que el laminar con la profundidad. Si como consecuencia del esfuerzo cortante se produce un giro y remonte de unas partculas sobre otras, estamos ante un transporte por arrastre de fondo mediante rodadura. 3.- Cuando como consecuencia del remonte sealado, la partcula alcanza cotas en que de acuerdo con el perfil de velocidades, estas son suficientes para ello, aquellas sufren un fuerte impulso, que puede verse favorecido y potenciado por la presencia de remolinos, experimentando un salto hacia adelante por lo que se conoce esta forma de transporte como saltacin, aunque se suele englobar en el transporte de fondo. 4.- Durante la permanencia en saltacin puede entrar de lleno en el campo de velocidades en rgimen turbulento, an ms intenso, y si la masa de la partcula es suficientemente pequea los remolinos adecuados, se produce la puesta en suspensin de aquellas. Asi experimenta un transporte ms rpido, conocido como transporte en suspensin.

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En el medio litoral el transporte es por arrastre y suspensin, siendo el primero el preponderante, si bien en la zona de rotura predomina la suspensin por cuestiones evidentes. El movimiento de los sedimentos se realiza en dos direcciones principales, transversal y longitudinalmente a la costa; es en la zona comprendida entre el denominado punto neutro y la playa seca, y especialmente entre est y la zona de rompientes, donde se presentan los dos sentidos simultneamente y donde se movilizan mayores volmenes de sedimentos. El oleaje raramente incide normal a la costa, sino que lo hace oblicuamente en la gran mayora de los casos, generando un movimiento longitudinal de los sedimentos, que puede llegar a ser ms importante que el transversal y de gran influencia en los procesos litorales.

17.5.1 La circulacin litoral

La rotura del oleaje produce una corriente longitudinal responsable de multitud de fenmenos litorales y de la mayor parte del transporte. Esta corriente paralela a la lnea de costa se han medido dando velocidades punta de 1,3 m/seg y medias de 0,3 m/seg, (Ingle, 1966). La longshore-current, (corriente de transporte litoral), puede explicarse (Longuet-Higgins) por el exceso del flujo de la cantidad de movimiento (tensor de radiacin), as como por la variacin longitudinal de las olas rotas. Comar (1975) dio un valor medio de la longshore current Ve

rotura en ngulo

rotura en

velocidadxima m

H g 21 = U

. U 2,7 = Vb

bm

bbme

cossin

Esta frmula est calibrada para tener en cuenta y evaluar los efectos de friccin. Losada (1983) insiste en una frmula del valor medio:

) (

) ( 3/8 + 1 )H (g f 16 2,5 + 0,35 = V 1/3

2/3bb

1/6b

2b1/2

b

tancossintan

donde: tan : pendiente media en zona rotura.


f: factor de friccin, segn el tamao de las partculas arena muy fina f = 0,075 arena media f = 0,1 gravas f = 0,25 Hb: altura de ola en rotura hb: profundidad de rotura b = Hb/hb b: ngulo en el punto de rotura

Respecto de este tipo de frmulas con muchos parmetros hay que resaltar la dificultad de establecerlos. Entre otras razones tan y f cambian con los cambios de perfil. Admitiendo que el flujo de la cantidad de movimiento es responsable (accin) de la corriente litoral, hay que tener en cuenta que esta accin vara con la profundidad y con el tiempo. En cuanto a la profundidad cabe pensar en diferentes corrientes a distintas profundidades. Respecto del tiempo, trenes de ondas producirn corrientes no uniformes. Por todo ello, la distribucin espacial de corrientes ser diferente de la uniforme y de la triangular propuesta por Longuet - Higgins. Las investigaciones en la actualidad se estn canalizando a resolver estos problemas. Esta corriente litoral puede verse modificada por la presencia de espigones que producen rip-currents al modificar el rgimen litoral de corrientes. Tambin se producen rip-currents de forma celular. Cuando los perodos son cortos se producen rip-currents ms frecuentes pero pequeas

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17.5.2 Transporte longitudinal de sedimentos La rotura de oleaje oblicuo sobre la costa produce un lanzamiento y retorno de fluido, provocando un movimiento en zig-zag de arrastre, al tiempo que la longshore-current transporta los materiales en suspensin, y la turbulencia, en la rorura, que pone en suspensin la arena. Para la evaluacin del transporte slido litoral se cuenta con una serie de posibilidades y de mtodos distintos como son los mtodos geomorfolgicos, anlisis histrico, anlisis fotogramtrico, barreras litorales, mtodos de campo, ensayos de campo y laboratorio, trazadores, trampas de arena, modelos numricos, y formulaciones matemticas. Existen


muchas formulaciones para estimar el volumen de transporte slido, y que responden a la forma general de:

E . a = Q b donde E mide la energa del oleaje en la direccin del transporte, y depende de las caractersticas del oleaje, y a y b son coeficientes. En cualquier caso la conclusin es si nos creemos o no la cuantificacin realizada, algunos autores recomiendan que el mtodo elegido sea contrastado con datos que puedan obtenerse del campo, como pueden ser los volmenes retenidos por barreras, y ajustar asi el modelo o la formula. Exponemos seguidamente la aplicacin de las formulaciones del CERC al caso concreto del entorno litoral del Puerto de Valencia, comparado el resultado con metodos alternativos Q = 577.000 m3/ao ( Capacidad segn CERC ) Q = 531.000 m3/ao ( Cartografa histrica ) Q = 467.000 m3/ao ( Fotogrametra ) El SPM (1.984), ( o CERC), presenta una formulacin aproximada para calcular el caudal medio de sedimentos basado en el flujo de energa "longshore", Pl.

)(2)(Hg 0.05 = P

] segmJ[P 1290 =] ao

mQ[

00 41

25

s23

l

l

3

0 sincos

La tabla describe las formulaciones propuestas por el SPM. La determinacin del transporte slido supone el establecimiento de dos aspectos, la cuantificacin y el sentido. Hay que aadir que independientemente

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del mtodo que se emplee el resultado debe definir el transporte bruto, transporte neto, sentido neto del transporte y capacidades del transporte en cada sentido, y, si es posible, establecer estas mismas variables para las distintas estaciones climaticas, ya que ello puede indicarnos pocas a lo largo del ao en las cuales el sentido neto sea contrario al medio anual, y en cuales el transporte es mximo o mnimo. No queremos dejar el tema del transporte slido litoral sin hacer mencin de la distribucin sugerida por Ippen y Djounkowski, respecto a la componente longitudinal, segn esta la distribucin se realiza hasta la batimtrica -14 m de acuerdo con el siguiente criterio:

El 5 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 1 m. El 20 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 2 m. El 38 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 3 m. El 55 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 4 m. El 67 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 5 m. El 75 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 6 m. El 82 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 7 m. El 88 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 8 m. El 92 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica - 9 m. El 100 % del T.S.L. se realiza hasta la batimtrica -14 m.

Estos valores son puramente orientativos, y en ningun caso podemos considerarlos como aplicables a cualquier costa, o cualquier perfil.

17.6 Acciones humanas

El hombre acta de muy diversas formas en el medio litoral; por lo general siempre ha sido negativamente, introduciendo elementos en la franja litoral, o incluso tierra adentro, que han afectado a la dinmica litoral induciendo procesos de acumulacin, y, en mayor medida, de erosin. Son muchos los ejemplos que podramos poner de impactos negativos sobre el litoral: construccin de puertos, espigones, presa, extracciones de aridos, etc.. El hombre por lo general ha introducido singularidades, o incidido sobre ellas, de forma que la dinmica ha debido adaptarse a las nuevas condiciones provocando afectos no deseables. Pero tambin ha influido positivamente, al abordar la ejecucin de obras para la regeneracin y proteccin de costas. Dado que en el temario abordaremos el tema de Impactos y de Defensas, nos remitiremos a ellos para completar el presente apartado, ya que es necesario un desarrollo mas pormenorizado.


17.7 Balance de sedimentos

Todos los fenmenos fsicos y acciones en el litoral producen un efecto sobre la costa arenosa que puede ser estudiada bajo el prisma del sediment transport budget, (balance de sedimentos). El recorrido usual de sedimentos en la costa es: Produccin (ro, dunas, erosin) Transporte Deposicin o prdida La costa se puede dividir en unidades fisiogrficas donde se producen, transportan y pierden los materiales sueltos. En estas unidades se pueden estudiar tramos de costa en los que establecer balances en la aportacin y perdida de materiales.

Fuentes de arena: Ros y torrentes - Erosin de playas y acantilados - Aportacin artificial Sumideros de arena: Puertos, bahas - Viento - Deposicin off-shore - Tmbolos y otras formaciones - Caones submarinos - Extraccin artificial

17.8 Perfil transversal de equilibrio

La accin del oleaje y corrientes produce un movimiento de sedimentos en sentido transversal y longitudinal hasta una profundidad aproximada de 10 m, aunque dicha profundidad dependa de la intensidad del oleaje. En la zona activa, el perfil puede cambiar bruscamente en pocas horas debido a la accin del oleaje (mayor o menor intensidad). Los datos de perfiles son importantes para cuantificar y entender los procesos litorales as como la planificacin de proyectos de aprovechamiento y diseo de obras :

- Diques - Espigones - Defensas de ribera - Revestimientos - Emisarios submarinos - Todo tipo de obras costeras

Un perfil puede sufrir un retroceso de la lnea de playa de 30 m. en una tormenta. Si la tormenta es muy fuerte y la arena retrocede a mucha distancia, es posible que sea imposible recuperarla.

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El tamao de grava de arena no es constante en el perfil. Mximos tamaos de grano en la zona de roturas. El tamao decrece off-shore y tambin en las dunas por la accin del viento. Hacia el interior y hacia el mar los tamaos se reducen. Los tamaos mayores suelen estar (dado un clima), en la zona de pendientes mayores.

17.8.1 Transporte longitudinal de sedimentos

Aunque el movimiento real de los sedimentos sigue un intrincado camino a impulsos de distintas acciones a la vez, puede desglosarse atendiendo al sentido de aproximacin o alejamiento de la costa, a las zonas en que se produce y su carcter ms o menos acentuado de direcciones transversal o longitudinal a la playa. Es precisamente frente al transversal cuando la playa adopta un perfil que llamamos de equilibrio; vamos a estudiar los movimientos que se producen y veremos la respuesta de la playa.

En la zona offshore, del perfil tpico expuesto, que se extiende desde la zona de rompientes hasta una distancia en la que la superficie del fondo deja de ser agitada por la accin de la ola, con lo cual es variable con las caractersticas de las olas que se aproximen a la costa. En esta zona los movimientos son slo transversales, hacia la costa o hacia mar abierto, aqu las partculas del fondo marino oscilan haca atrs y hacia adelante a medida que las olas se van propagando. Este movimiento oscilatorio provoca el levantamiento del sedimento del fondo, y cuando aquel se invierte, se forma un remolino que agita el sedimento en suspensin, asentndose ste a continuacin para ser inmediatamente levantado de nuevo por la accin de la ola siguiente.


De este movimiento resulta la formacin de rizos, ripples, en el lecho sedimenta-rio, cuyo conjunto se orienta paralelamente a las crestas de las olas. BAGNOLD ha discutido los distintos parmetros asociados a la formacin de los ripples, pero desde nuestro punto de vista lo ms importante es su efecto sobre el movimiento de los sedimentos. Estos rizos favorecen una mayor turbulencia del agua que tiende a mantener el sedimento en suspensin durante un perodo ms largo en cada oscilacin. Es obvio que cualquier corriente, originada en el agua contigua al lecho, mover este material casi suspendido, las partculas saltaran a lo largo del lecho marino por las crestas de los ripples; aunque esas corrientes pueden tener orgenes diferentes, la principal que produce el movimiento de la zona offshore es la llamada transporte de masa.

Esta no es una corriente propiamente dicha, si la relacionamos con la tradicional idea del movimiento de agua continuo hacia adelante; como ha quedado establecido previamente, el movimiento de partculas de agua, debido a la propagacin de la ola, es casi una rbita circular, la partcula no completa del todo la rbita y despus del paso de cada ola se coloca a una distancia hacia adelante en el sentido de la propagacin del oleaje; es por este motivo por lo que, como tal corriente, no puede ser medida por un currentimetro normal, a no ser que utilice algn mecanismo capaz de computar el resultado de estas continuas adiciones y sustracciones. Este transporte de masa de agua varia segn la profundidad del agua y las caractersticas de la ola. Asociado ntimamente con el efecto del transporte de masa est el de la diferencia de velocidades de las partculas el agua hacia adelante y hacia atrs, especialmente para olas en aguas poco profundas; se ha demostrado experimentalmente que, en tales casos, la velocidad hacia adelante en una cresta puede ser doble que la velocidad hacia atrs en el seno, si bien su duracin es menor. Esta mayor velocidad hacia adelante da una traslacin y una rotacin al sedimento, lo que puede originar un movimiento de avance.

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Fundamentada, as mismo, en este fenmeno, se produce la seleccin del material por su tamao, de modo que mientras las partculas ms gruesas alcanzan la lnea de rompientes u ascienden por la playa, las ms finas entran en suspensin con ms facilidad y pueden ser transportadas mar adentro en el transcurso de un temporal. El modelo puede explicarse del siguiente modo: TAMAO GRUESO:

Fase Cresta: si la velocidad critica de la partcula es menor que Vc, las partculas avanzan durante un corto espacio de tiempo. Fase Seno: la velocidad critica es superior a la Vs, la partcula no sufre movimiento. Resultado: la partcula avanza progresivamente hacia la lnea de rompientes.

TAMAO FINO:

Fase Cresta: la velocidad critica es menor que la Vc, la partcula avanza hacia la costa durante un corto espacio de tiempo. Fase Seno: la velocidad critica es menor de Vs, entonces la partcula avanza hacia mar adentro y durante un mayor espacio de tiempo. Resultado: la partcula avanza hacia mar adentro.

En base a este fenmeno a medida que las olas se acercan a la playa, al llegar a una distancia de la lnea de costa donde la profundidad es aproximadamente la mitad de la longitud de onda, el sedimento del fondo empieza a agitarse, las partculas realizan un avance, durante la fase cresta, a mayor velocidad que su retroceso, durante la fase seno, ello presupone una mayor capacidad de transporte hacia delante que hacia atrs, el fenmeno se acenta conforme la ola se acerca a la lnea de rompientes, donde se hace mximo. La accin simultnea de estos dos procesos, avance y retroceso, se traduce en el establecimiento de un perfil transversal con pendiente creciente desde el punto neutro, o de Cornaglia, hasta la lnea de rompientes, constituyendo la playa sumergida. El punto neutro o de Cornaglia es un punto no aceptado por la mayora de los investigadores, dada su dificultad de ubicar en el perfil transversal de la playa, al depender de las caractersticas de la ola, por ello puede encontrarse en cualquier calado segn la altura de ola; algunos autores lo definen como el punto a partir del cual las partculas que ser mueven en direccin offshore no vuelven al conjunto de la playa, podramos definirlo como el punto de no retorno.


Hasta aqu la respuesta de la playa desde profundidades indefinidas hasta la lnea de rompientes, la zona offshore como hemos definido, y en la cual hemos simplificado el fenmeno estableciendo que slo existe transporte transversal a la costa, lo cual no es cierto del todo, ya que coexiste con el transversal, partiendo ya del mismo hecho de que por lo general al oleaje no incide normal a la costa, sino que va adaptndose a la batimetra y tiende a incidir normalmente; pero la simplificacin del modelo nos permite explicar la forma de la playa sumergida y podemos considerarlo como valido. En la zona onshore ya coexisten transporte transversal y longitudinal, junto con corrientes de resaca, rip-currents, y otros fenmenos, pero para explicar la formacin del perfil vamos a centrarnos en la ola y su progreso hasta la lnea de costa. A partir del punto de rotura el perfil toma otra pendiente, ya que la rotura se traduce en una destruccin de la energa potencial de la ola, de la que parte se transforma en turbulencia y la otra es utilizada en la formacin de una onda solitaria que remonta la pendiente de la playa, hasta que la ola alcanza en su ascenso su mxima cota, este recorrido constituye el estrn de la playa. En la subida del conjunto de sedimentos y agua, una vez rebasada la lnea de rompientes, se produce un autentico transporte de masa hacia la playa seca realizndose a velocidad decreciente conforme avanza por el estrn; parte del agua empapa la arena, filtrandose a su travs, retornando el resto al mar; el volumen y la velocidad de la contracorriente es sustancialmente menor que la del flujo de subida, por lo que mucha de la arena en suspensin se sedimenta en la lnea de costa, formando la berma, provocando el acrecimiento de la playa. Resulta as una pendiente creciente desde la lnea de rotura hasta la lnea de costa.

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La existencia, o perduracin, de un oleaje swell o de calmas hace que entre ola y ola exista suficiente tiempo para que se produzca la filtracin de una gran parte del agua de remonte, por tanto se produzca el efecto de acrecimiento generandose la berma mencionada, de ah el nombre de dicho perfil. este perfil se denomina de las siguientes formas:

PERFIL DE SWELL PERFIL DE CLAMAS PERFIL DE BERMA PERFIL DE VERANO PERFIL REFLEJANTE


Todo este fenmeno tiene un efecto clasificador de los sedimentos por tamaos, de forma que los materiales ms finos tienden a situarse en el arranque de la playa sumergida, y estos tienden a ser mayores conforme avanzamos hacia la playa seca; como cada sedimento tiene su propia pendiente de equilibrio para unas caractersticas de ola dada, cuanto mayor sea el tamao del grano ms empinada ser la pendiente. En la figura adjunta se muestra una distribucin tpica de granulometras a lo largo de un perfil de playa natural. En poca de temporales la situacin cambia radicalmente, al ser las olas ms grandes, tienen un mayor volumen y por lo tanto se lanza ms agua en la rotura, por lo que la arena de la superficie de la playa pronto se satura, al coincidir, casi, el nivel freatico con la superficie la filtracin resulta casi imposible y toda el agua que avanza debe retroceder completamente, aumentando as las velocidades de retorno, generandose una mayor turbulencia cuando esta agua en retroceso se encuentra con el siguiente seno. Se producen grandes fuerzas erosivas en el sedimento cercano a la base de la playa, que esta casi en suspensin debido a la corriente de agua de retorno al mar. El agua de retroceso, cargada de sedimentos en suspensin, cuando a cierta profundidad pierde velocidad origina un depsito, por lo que surge una barra de arena a cierta distancia de la lnea de costa, esta barra tiene un efecto de defensa ya que disipa energa y evita la erosin completa de la playa. Adems del efecto de formacin de la barra, se producen otros que ayudan a la configuracin del perfil de equilibrio en temporales: En la playa sumergida ante mayores energas y mayores velocidades del fondo, se produce un aumento de la pendiente. Al aumentar la altura de las olas se produce un retroceso, hacia mar abierto, del punto neutro y de la lnea de rotura. En el estrn se produce una disminucin de la pendiente, alargndose, debido a las fuertes corrientes de retorno y turbulencia. La lnea de costa retrocede produciendose una falsa erosin de la playa seca. este perfil se denomina de las siguientes formas:

PERFIL DE SEA PERFIL DE TEMPORALES PERFIL DE BARRA PERFIL DE INVIERNO PERFIL DISIPATIVO

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A lo largo del ao medio el perfil transversal de equilibrio sufre diversas modificaciones en respuesta a los diversos oleajes que inciden sobre la costa, pasndose as de un perfil de verano, o calmas, a un perfil de invierno, o temporales. Por ello al hablar de movimientos transversales no podemos hablar de erosiones o acreciones en playa, ya que el material, por lo general, que es erosionado de la playa seca en temporales y es depositado formando la barra, cuando vuelve el perodo de calmas, el material de la barra vuelve a formar la berma. Se comprende ahora que al hablar de variaciones de la lnea de costa, haba que tener cuidado de conocer cuando se realizo el levantamiento de la costa, dado que segn estemos en verano o invierno, la lnea de costa habr retrocedido o avanzado como respuesta a la accin erosiva o sedimentaria del oleaje, y no a procesos de acrecin o erosin.

17.8.2 Planta de las formas costeras

El estudio de las corrientes longitudinales es el ms importante para analizar la evolucin de grandes tramos litorales, sin embargo en ocasiones interesa conocer la evolucin de pequeos tramos de costa, dragados, aportaciones de arena, espigones, obras exentas, etc., constituyen una serie de actuaciones locales que producen respuestas locales que podemos desear predecir, o conocer como han actuado o actuan. La reflexin, refraccin, difraccin, corrientes de Iribarren, y otras causas pueden modificar la planta de las playas hasta aproximarse, en ocasiones, a funciones complejas del tipo espiral logaritmica, que analizaremos posteriormente. Algunas evoluciones pueden explicarse considerando la tensin de radiacin asociada al oleaje, existiendo una serie de fenmenos litorales que pueden cambiar sustancialmente las caractersticas locales de la playa. En la figura se describen algunas corrientes locales generadas por el oleaje y que pueden afectar el flujo de sedimentos. Para evaluar el posible resultado es conveniente recordar que las zonas con corrientes de mayor intensidad tendern


a erosionar y dejar slo los sedimentos de mayor tamao, mientras que las zonas de reduccin de corriente produce depsitos. Para conocer el resultado final, la evolucin de una playa, o tramo de costa, podemos recurrir a modelos analticos, modelos matemticos, ensayos en modelo reducido, o basarse en la experiencia en tramos similares, o, bien, hacer una prognosis terica. RICHARD SILVESTER se baso en ensayos en modelo reducido, que estudiaban la forma de la lnea de costa entre dos salientes, y llego a la conclusin de que la lnea de costa tiene tres distintas zonas de curvatura:

Una seccin circular a sotamar del saliente ms alto respecto al frente del oleaje. Una zona intermedia cuya forma es la de la espiral logartmica. Un segmento tangente al anterior que llega hasta el saliente ms bajo.

Dinmica Litoral 367


La ecuacin de la espiral logartmica es:

e = RR

1

2 cot

En esta ecuacin R2 y R1 son los radios que forman el ngulo 6 entre si, y 7 es el ngulo constante que forman los radios con las tangentes de la curva.

Relacin entre R2/R1 y el ngulo tangente Relacin entre R2/R1 y la direccin del oleaje. (Las curvas 450 y 300 se han desplazado del origen) Parmetros de forma segn la oblicuidad del oleaje. En la serie de grficos expuestos vemos las relaciones entre R2/R1 y el valor de , y el ngulo de aproximacin del oleaje, as como relacin entre estos dos ltimos. Aunque parece que basta con conocer y para definir la forma de la baha, es difcil a veces el situar la curva. De acuerdo con esto se expone la relacin entre el ngulo de incidencia del oleaje y la relacin entre a y b, es decir la relacin entre muesca y anchura de la baha.


CARLOS GARAU basndose en estudios sobre costas, principalmente catalanas, establece los procesos de llenado y vaciado de playas segn tres postulados, y define el llamado Comps de Playas que determina la evolucin de la lnea de costa. Analizando el caso de un tmbolo, como el de la figura, y partiendo de la espiral logartmica del proceso de vaciado, puede decirse que para oleajes frontales o como mximo hasta 300 a la derecha, a la playa no le sucede nada y la arena no ser sacada de la misma. Si el oleaje viene por la izquierda, y transporta arena comenzara la fase de llenado por onda circular. La espiral logartmica definida es:

30tane = su aplicacin, como comps de playas, ha dado ajustes muy buenos, como en el caso de los hemitmbolos de los puertos deportivos de Comarruga, o las playas de Torrenostra y Sur de Oropesa.

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Dinámica litoral