Forma en planta de equilibrio estático y dinámico en playas encajadasnuevos avances e influencia del clima marítimo direccional

Abstract

Los objetivos principales de este estudio son: (i) investigar la influencia de la variabilidad direccional del clima marítimo en la forma en planta de equilibrio en las playas encajadas, (ii) determinar la dirección representativa del flujo de energía del oleaje que determina la orientación de las playas en condiciones de equilibrio estático, y (iii) modelar y ajustar la forma en planta de equilibrio dinámico en las playas encajadas caracterizadas por tasas netas de transporte de sedimento. Gran parte del trabajo presentado en esta tesis se basa en el análisis de los climas marítimos direccionales que afectan a casos prototipos de playas en condiciones de equilibrio. En el estudio se emplearon datos de varias playas en España y América Latina y se utilizaron imágenes aéreas verticales de las playas seleccionadas. Por otra parte, se utilizó el Sistema Modelado Costero (SMC) como una herramienta útil para diferentes propósitos en esta tesis, como el modelado de la transformación del oleaje detrás de los diques, la estimación del transporte neto de sedimentos y el ajuste de la forma en planta de equilibrio en playas sobre imágenes verticales. En el capítulo 2, se analizó ampliamente el estado del arte del tema de esta tesis. El capítulo 3 se presentó el efecto del tamaño de los sedimentos de las playas y la forma de la distribución direccional, Shape of Directional Distribution (SDD), del flujo de energía del clima marítimo en la dirección que determina la orientación de playas en equilibrio. Se emplearon datos de 32 playas a lo largo de la costa española y bases de datos de los climas marítimos direccionales disponibles Por otro lado, el inicio del movimiento del sedimento debido a la acción del oleaje se tuvo en cuenta a fin de filtrar el clima marítimo direccional para considerar sólo las olas capaces de mover el sedimento. Los resultados indicaron que la dirección del flujo medio de energía de las olas filtradas es más apropiada para la determinación de la Static Equilibrium Beach Orientation (SEBO) que la de toda la serie del oleaje. Esta dirección se identificó como la dirección representativa morfológicamente del flujo de energía del oleaje. En el capítulo 4, se investigó la metodología de la localización del punto de inicio de la forma en planta de equilibrio estático en las playas encajadas, explorando la influencia de la dispersión direccional del clima marítimo y empleando 44 playas en España y América Latina. Se correlacionó la forma en planta en el largo plazo con la variabilidad direccional del clima marítimo en el punto de difracción. Además, se realizó una serie de simulaciones numéricas utilizando un modelo espectral del oleaje para modelar los efectos combinados de la refracción-difracción detrás de los diques, definiendo la parte afectada por la estructura costera en diferentes condiciones del oleaje. Los resultados aclararon la importancia de la dispersión direccional de las olas en la localización de punto (Po). Además, se derivó una fórmula nueva para localizar el punto de inicio (Po) de la parte parabólica de la costa en función de la varianza direccional del clima marítimo y la ubicación del punto de difracción desde el tramo recto de la línea costa. En el capítulo 5, se exploró la forma en planta en las playas encajadas en condiciones de equilibrio dinámico, proponiendo una fórmula nueva derivada para obtener la Dynamic Equilibrium Planform (DEP) de esas playas. El modelo representa una forma general de la ecuación parabólica (PBSE) Parabolic Bay Shape Equation, con coeficientes modificados como una función de la oblicuidad del oleaje (β) y de la tasa neta del transporte de sedimento que está pasando a través de la bahía. La diferencia angular (γd) entre la dirección del flujo medio de energía de las olas cerca del el punto de difracción y la orientación del tramo recto de la playa se utiliza en el modelo propuesto como el impulsor de la tasa neta de transporte de sedimentos litorales. El modelo se verificó con algunas playas naturales en equilibrio dinámico caracterizado por varias tasas netas del transporte de sedimento a lo largo de la costa brasileña, produciendo buenos resultados. Además, en el capítulo 6 se presentó un procedimiento de diseño que se utilizará para estudios de estabilidad y diseño de las playas encajadas en condiciones de equilibrio dinámico. La metodología propuesta emplea la tasa neta de transporte de sedimentos que pasa a través de la bahía junto con la serie temporal del clima marítimo que incide en la playa para calcular el ángulo (γd) para identificar la forma en plante de equilibrio dinámico (DEP). Además, la metodología de diseño puede emplearse en la gestión costera y en la evaluación de los cambios en la línea costa en las situaciones en que la tasa de suministro de sedimentos cambia o se reduce de su fuente de origen (por ejemplo, los caudales fluviales y el bypassing de la arena).