DISEÑO DE ACTUACIONES PARA LA REHABILITACIÓN DE LA PLAYA DEL CLUB HABANA

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1 Boletín de SOMETCUBA Volumen 4 Número 2 Julio 1998 DISEÑO DE ACTUACIONES PARA LA REHABILITACIÓN DE LA PLAYA DEL CLUB HABANA por Raúl Martell Dubois y Ernesto Tristá Barrera Instituto de Oceanología. Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente. 1ra No Rpto. Flores, Playa, Ciudad de la Habana, Cuba. costa@oceano.inf.cu Resumen Introducción Materiales y métodos Resultados y discusión Caracterización de la zona costera Actuaciones en la costa Selección de la zona de préstamo de la arena Conclusiones Bibliografía Introducción Desde su inauguración en 1926, las instalaciones del Club Habana, fueron concebidas para el descanso y recreo de un exclusivo grupo de hombres de negocios en Cuba. El estar ubicado en el litoral norte de Ciudad de la Habana a unos 10 Km del centro de la ciudad, hacen de él un lugar ideal para estos fines. Uno de los principales atractivos de esta instalación lo constituye la actividad recreativa asociada a la costa. La playa del Club Habana fue creada artificialmente en un sector de costa de 200 m de extensión, donde las condiciones naturales propiciaron su conformación. En la década del 50, como consecuencia del incremento de la ocupación de la costa, la playa quedó encerrada entre dos muros laterales proyectados hacia el mar y posteriormente se construyó un muro longitudinal que bordea la costa (Foto 1). Anualmente la playa era alimentada con volúmenes importantes de arena de manera que se conservaba en unas condiciones excelentes para su uso recreativo. Esta situación persistió durante aproximadamente una década. Después de 1962 los vertimientos de arena comenzaron a espaciarse en tiempo realizándose el último en A partir de este año y hasta la fecha la playa ha sufrido un progresivo proceso de degradación, que se manifiesta en la actualidad con la presencia de escarpes de erosión en la duna, el afloramiento de superficies rocosas y la pérdida del área de sol de la playa. Foto 1. Vista del muro longitudinal sobre la costa. En el año 1995 a raíz del auge del turismo en Cuba, unido al incremento de la inversión de capital extranjero, se define la ejecución de las obras de remozamiento del Club Habana para ser acondicionado como una instalación de primera categoría para el descanso y esparcimiento de hombres de negocios. La playa como elemento natural integrado al conjunto recreativo del Club necesita ser rehabilitada y mejorada desde el punto de vista estético, paisajístico y ambiental, elevando así su calidad para el uso turístico. El objetivo de este trabajo es establecer los criterios técnicos necesarios para la regeneración de la playa del Club Habana. 1/8

2 Materiales y métodos La morfología de la costa se obtuvo a través del establecimiento de una red topográfica de 5 puntos que sirvieron de apoyo en tierra para la realización de los perfiles de la playa y el levantamiento de los elementos cartográficos de interés. La realización del esquema batimétrico escala 1:500, se extendió hasta la profundidad de 6.00 m y se utilizó base para la descripción de las características del relieve de la pendiente submarina frente a la playa. Los cálculos de la propagación del oleaje en la zona costera se realizaron con el programa REFDIF10 elaborado por Grassa (1991) en el Centro de Estudios de Puertos y Costas del CEDEX de España. Se hizo un muestreo del sedimento superficial de la pendiente submarina y la costa con la colecta de 5 muestras, clasificadas granulométricamente según la metodología de Besrrukov (1960). Resultados y discusión Caracterización de la zona costera La configuración que presenta la costa del Club Habana, encerrada entre muros laterales y longitudinales se corresponde con la corriente típica de la ingeniería costera de los años 50, o sea tratar de confinar la arena con estructuras rígidas. El paso del tiempo ha demostrado que el muro longitudinal, como solución para estabilizar la arena de la playa, no ha sido capaz de cumplir su cometido. La experiencia internacional indica que muchas de las playas así concebidas son en general inestables y tienden a erosionarse con rapidez. En la actualidad países como España (Ministerio de Obras Públicas Transporte y Medio Ambiente de España, Actuaciones en la costa, 1988) y los Estados Unidos (Dean, 1990) han incluido en sus programas de actuaciones costeras la sustitución de los espigones, rompeolas y demás estructuras rígidas, por la alimentación artificial de arena. En la actualidad se ha confirmado tanto el papel esencial del perfil de playa en la disipación de la energía del oleaje como el efecto erosivo intensificado por la presencia de estructuras rígidas que obstruyen el libre movimiento de la arena a lo largo del perfil de playa (Juanes, 1994). En la Figura 1 se puede apreciar como en el perfil de playa del Club Habana, el muro que bordea la costa se comporta como un elemento altamente reflexivo de la energía del oleaje propiciando el establecimiento de una zona turbulenta en la costa que favorece la pérdida de la arena. La pronunciada pendiente que se observa en la interface agua-tierra, llega a constituir un escalón (Tabla 1) y esta condicionada por la presencia del muro longitudinal de la playa. Figura 1. Perfil de la playa del Club Habana. Tabla 1. Pendientes de la playa en la situación actual. Perfiles Pendiente emergida % Pendiente Interface 20 % Pendiente Pendiente sumergida general 1.5 % 2.4 % % 24 % 2.3 % 3.2 % % 20% 2.2 % 2.7 % % 32 % 2.3 % 2.6 % % 28 % 2.0 % 2.6 % Promedio 5.0 % 25 % 2.0 % 2.7 % La configuración de las estructuras de hormigón en la costa, condicionan que la playa pueda ser denominada del tipo encajada, protegida por una barrera arrecifal natural ubicada a unos 100 m de la línea de costa y lateralmente por muros que llegan incluso a tocar la barrera. Estos elementos hacen de este sector de costa una zona muy protegida del oleaje, lo que unido a las suaves pendientes de sus fondos (2 % como promedio) constituyen claros indicadores de la factibilidad para la conformación una playa estable en dicho sector. En la Figura 2 se muestran los resultados de los cálculos de la propagación del oleaje en la zona costera. Estos cálculos se realizaron considerando una altura de ola unitaria y un periodo de 8s, para las direcciones de incidencia del oleaje NE, N y NW. 2/8

3 Figura 2. Resultados de los cálculos de propagación del oleaje. Los resultados de la aplicación del modelo muestran que para el oleaje incidente del NW se aprecia una incidencia sobre la costa totalmente oblicua. El amplio cono de protección que brinda el muro lateral hace que la agitación en el área de la playa sea baja con valores del coeficiente de altura entre Esta protección resulta favorable para la estabilidad de la playa puesto que en el litoral norte de la Ciudad de la Habana los temporales más frecuentes provienen del NW. El oleaje con dirección N ataca con perpendicularidad la mitad oriental de la costa, sobre la cual se obtienen valores elevados de agitación del oleaje (entre ). Sin embargo en la mitad occidental la playa está protegida, observándose una incidencia oblicua del oleaje con valores del coeficiente de altura de Por otra parte el oleaje procedente del NE incide perpendicularmente sobre casi toda la costa, en especial en la mitad occidental y los valores del coeficiente de altura que se obtienen están entre El NE es la dirección predominante de los vientos durante casi todo el año en el litoral norte de La Habana. Los oleajes generados por los vientos de esta dirección son de baja altura y en general no están asociados a temporales fuertes, salvo en el caso de los huracanes, no obstante, es de esperar que el transporte principal de sedimentos en la playa se produzca por la influencia del oleaje procedente de este rumbo. Esto significa que en la mitad occidental de la playa es donde debe ocurrir con mayor fuerza el lavado de la arena. En la Figura 3 se muestra el esquema de tipos de fondo elaborado a partir de la información obtenida en los transceptos de buceo, perpendiculares a la costa, que se realizaron en la playa. Se puede apreciar que en la misma solo aparece una pequeña franja de arena en la mitad oriental de la playa mientras la parte occidental se encuentra casi completamente lavada con afloramientos rocosos en prácticamente todo su fondo. Solo hacia la zona centro-oriental se localiza una región de fondo rocoso cubierto de vegetación. El esquema de la Figura 3 corrobora los resultados obtenidos en los cálculos de la modelación del oleaje (Fig. 2), observándose que en la zona de mayor agitación del oleaje aparece el fondo desprovisto de arena. El sedimento que en la actualidad existe en la playa, es el resultado de la mezcla de la arena vertida artificialmente durante aproximadamente 30 años con el sedimento de origen marino que de manera natural llega a la costa. Atendiendo a que desde el año 1978 no se realizan vertimientos artificiales de arena, se puede afirmar que el sedimento que se encuentra en la playa es el resultado del proceso de selección natural que ha ocurrido en los últimos 18 años, pudiendo ser considerado como el sedimento nativo de la playa. 3/8

4 Para el análisis de las características del sedimento nativo de la playa se tomaron 5 muestras superficiales de arena en los puntos que se muestran en la Figura 3. En la Tabla 2 se pueden apreciar los resultados del análisis granulométrico realizado a las mismas. Figura 3. Esquema cualitativo del fondo. El diámetro medio de la muestra tipo es de 0.43 mm (1.21f) correspondiente a la arena media según la clasificación de Besrrukov (1960). Tabla 2. Resultados del análisis granulométrico de las muestras de arena nativa. Muestra Mf (f) Md (mm) s Clasificación Tipo El análisis textural realizado a las muestras permitió definir su origen organógeno-marino, cuyos principales componentes son detritos de conchas de moluscos en un % y de foraminíferos con % y un % de algas calcáreas (Tabla 3). Tabla 3. Composición esqueletal de las muestras de arena nativa. 4/8

5 Componente Porciento Foraminíferos Moluscos Algas calcáreas Corales 7.16 Equinodermos 0.83 Ostracodos 0.50 Muelas 0.16 Origen mineral 1.16 Estas características texturales de la arena nativa determinan que la misma sea de color blanco lo cual la hace deseable para el uso que tendrá la paya. Actuaciones en la costa Una vez identificadas las causas de la erosión de la playa se proponen las siguientes actuaciones para la mitigación de la misma: 1. Demolición del muro longitudinal 2. Suplir el déficit de arena con la alimentación artificial. La demolición comprende la eliminación total del muro longitudinal que bordea la costa y la acera de acceso al mar con la correspondiente retirada de todo el volumen de material, el cual se estima en alrededor de 500 m 3. Para el diseño de la alimentación artificial de arena uno de los elementos principales a considerar es el ajuste de las pendientes del perfil de playa, que permita suavizar el escalón existente en la interface agua-tierra. La pendiente actual del perfil de playa en la interface tierra-agua es del 25 % como promedio, por lo que se propone que el perfil de relleno se inicie en la zona emergida y se extienda hasta la barrera arrecifal, la que servirá de apoyo a la playa hacia el mar. De este modo se garantiza una continuidad del perfil de la playa y a su vez se suaviza la fuerte pendiente de la interface. Para determinar la morfología del perfil de diseño se recurrió a la modelación matemática del perfil de equilibrio. El modelo utilizado es el de Vellinga (1983) el cual plantea que el perfil se puede describir satisfactoriamente a través de la expresión: Donde: h = profundidad y = distancia a la costa Ho = Altura de la ola significativa. Lo = Longitud de onda en aguas profundas. w = Velocidad de caída de las partículas correspondientes a D 50. h = 0.70 ( Ho/Lo) 0.17 w 0.44 y 0.78 Los resultados de la aplicación de esta expresión se muestran en la Figura 5, donde se ha considerado Ho=5m y T=10s, como parámetros de oleaje correspondientes por termino medio a un temporal de moderada intensidad según el Manual de Procedimientos del Instituto de Meteorología de Cuba. La determinación de la velocidad de caída de las partículas del sedimento, w=4.55 cm/s, se obtuvo tomando como base las mediciones realizadas en el Instituto de Oceanología con arena organógeno-carbonatada para la fracción mm, atendiendo a que el diámetro medio de la muestra tipo de la arena de la playa del Club Habana es de 0.43 mm (Tabla 2) y su composición es similar (Tabla 3). Pero el modelo de perfil de equilibrio solo brinda una descripción sobre la forma del perfil en la parte sumergida, siendo necesario acudir a otras consideraciones para determinar la forma del perfil en la parte emergida. Para el diseño de la parte emergida de la playa se utilizaron perfiles naturales, en este caso se tomó un perfil medido en el mes de mayo de 1983, en las Américas, playa de Varadero (Juanes et al, 1994), el cual según la clasificación de Short (1978) se corresponde con el estadío 1 o de acumulación extrema. En la Figura 4 se muestra la combinación del perfil de equilibrio de Vellinga con el de acumulación extrema. 5/8

6 Figura 4. Perfil de diseño. Resultado de la combinación del perfil de acumulación extrema con el de Vellinga. Este perfil resultante se tomó como referencia para el diseño de las secciones transversales de los diferentes sectores de playa, en la Figura 5 se muestra el perfil de diseño del sector 1. La realización en cada sector de los cálculos del volumen de arena a verter en la playa, para la conformación del perfil de diseño, condujo a un volumen total de 8691 m 3. Este valor no es definitivo, pues deberá ser ajustado de acuerdo al análisis de la idoneidad de la arena a introducir. Figura 5. Diseño de las secciones de la playa. Las secciones definidas para cada sector condicionan la forma en planta de la playa, la cual se muestra en la Figura 6. Con este diseño general se introducirán en la costa del Club Habana elementos naturales y estéticos que contribuirán a elevar su valor de uso, además de brindar una agradable franja de transición entre la infraestructura turística y el mar. 6/8

7 Figura 6. Vista en planta de la playa regenerada. Selección de la zona de préstamo de la arena Con el objetivo de localizar la arena necesaria para la alimentación artificial de la playa del Club Habana se realizó una expedición por mar en el sector comprendido entre el Mariel y el bajo de Santa Ana. En esa expedición tomando como base el informe recibido de la Oficina Nacional de Recursos Minerales del Ministerio de la Industria Básica se realizó la búsqueda en las desembocaduras de los ríos Mosquito, Guajaibón, Banes, Baracoa y Santa Ana. Las investigaciones realizadas arrojaron la existencia en este sector de unos m 3 de arena. Dado que este volumen resulta insuficiente para la regeneración de la playa del Club Habana y atendiendo al hecho de que una zona donde tradicionalmente se ha dragado arena es el canal del Náutico, se decidió la evaluación de las reservas de este fondo. Como resultado de estas investigaciones se encontraron dos cuerpos de arena conectados entre sí, uno en la pendiente al este del canal del Náutico y otro hacia el nordeste del canal. El volumen total de arena existente en estos cuerpos se estima en cerca de m 3. Resulta importante destacar que estos bancos se encuentran a 2 Km de distancia de la playa del Club Habana, lo cual contribuye a abaratar sensiblemente los costos de la ejecución del relleno de la playa, por concepto de transportación. La arena de estos bancos es de color blanco y de origen orgánico. Los principales componentes de esta arena son los detritos de moluscos, algas calcáreas y foraminíferos. Como se puede apreciar la composición de la arena es muy similar a la arena nativa de la playa del Club Habana, por lo que se puede considerar idónea desde el punto de vista de su génesis. En cuanto a la granulometría, la arena de estos depósitos se clasifica como arena media con un diámetro medio de 0.33 mm (1.56 f). Como se puede apreciar, la granulometría de la arena a introducir es algo más fina que la nativa, lo cual desde el punto de vista técnico resulta inconveniente, ya que para mantener en la playa el volumen deseado de manera estable, es necesario verter una mayor cantidad de sedimento. Para determinar la cuantía del incremento en el volumen a verter se calcula el coeficiente de sobrellenado (Ra) a partir del método de James, propuesto en el Shore Protection Manual (1984). Para un Mf = 1.21 f (0.43 mm) y s = 0.73 f de la arena nativa y un Mf = 1.56 f (0.33 mm) y s = 0.78 f de la arena a introducir, se obtiene un valor del coeficiente de sobrellenado Ra = Entonces teniendo en cuenta el análisis de la idoneidad de la arena a introducir, desde el punto de vista granulométrico, a través del coeficiente Ra, el volumen de arena a verter es ajustado a m 3. Conclusiones El análisis del relieve costero a partir de los perfiles de playa, unido a los cálculos de propagación del oleaje y la determinación de la granulometría y composición del sedimento, permitió demostrar la ineficiencia del muro longitudinal para retener la arena de la playa, identificándose la presencia del mismo como una de las principales causas de la erosión de la playa. Para la regeneración de la playa se propone la demolición del muro longitudinal como condición indispensable, lo que implica la remoción de cerca de /8

8 de hormigón. La ausencia de arena en la playa será suplida con el vertimiento artificial de m 3. La arena será extraída de los bancos ubicados en la zona de la canal del Náutico, en los cuales se encontraron volúmenes de arena en la cantidad y con la calidad necesarias para la ejecución del relleno. Bibliografía Besrrukov, P.L. y Lisitssin, A.P.; Clasificación de los sedimentos recientes marinos. Editorial Nauka. URSS. Center for Civil Engineering Research, Delft Hydraulics Laboratory; Manual on Artificial Beach Nourishment. Report (130), Holland. Coastal Engineering Research Center; Shore Protection Manual. US Army. Dean, R.G.; Equilibrium beach profile: Characteristics & Applications. Coastal and Oceanographic Engineering Department, University of Florida. Technical Report January 15. Grassa, J.M.; Modelos parabólicos de propagación del oleaje. CEPYC-CEDEX. España. Juanes, J.L.; Proyecto de regeneración de playa en el sector costero Peñas de Bernardino-Punta Chapelin, Varadero, Cuba. Revista Ingeniería Civil, Nº 95. CEDEX de España. Ministerio de Obras Publicas transporte y Medio Ambiente de España, Actuaciones en la Costa, 1988,España. Short, A. D.; Wave power and beach-stage models. Proceedings of 16th Coastal Engineering Conference. Chapter 66. Vellinga, P; Predictive computational model for beach and dune erosion during storm surges. Proceedings American Society of Civil Engineers, Specialty Conference on Coastal Structures. Autoría del Boletín: faustino Copyright 1998 Sociedad Meteorológica de Cuba Última modificación: March 09, 2000 Homepage Institute of Meteorology Acerca de este Boletín Contáctenos Sociedad Meteorológica de Cuba 8/8