José A. Jiménez Laboratori d Enginyeria Marítima
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- Monica Ruiz Venegas
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1 Transporte Transversal José A. Jiménez Laboratori d Enginyeria Marítima ETSECCPB Universitat Politècnica de Catalunya TRANSPORTE TRANSVERSAL
2 TRANSPORTE TRANSVERSAL CAMBIOS EN PERFIL CAMBIOS ESTACIONALES (reversibles nat.) CORTO PLAZO UNDERTOW + otros TRANSPORTE LONGITUDINAL CAMBIOS EN PLANTA CAMBIOS PERMANENTES (irreversibles nat.) MEDIO-LARGO PLAZO CORRIENTE LONGITUDINAL TRANSPORTE TRANSVERSAL
3 CUANDO ES RELEVANTE? Impacto de tormentas Evolución de rellenos Cambios estacionales Efecto SLR Efecto del rebase del oleaje Evolución frente a estructuras Bypass de material en groins TRANSPORTE TRANSVERSAL
4 Cambios en el perfil Profile A Beach shaped by normal wave action Perfil de erosión (impacto de temporales) t = horas-dias Profile B Storm wave attack Perfil de acumulación (oleaje baja energía) Profile C After storm, normal wave action rebuilds new berm t = semanas-mesesmeses Profile D Under normal wave action beach returns to berm profile TRANSPORTE TRANSVERSAL
5 Hazaki Oceanographical Research Station (HORS)
6 Seaward Shoreline position change
7 Tipologías básicas Barra litoral Filtro energético Almacén de material TRANSPORTE TRANSVERSAL
8 TRANSPORTE TRANSVERSAL
9 TRANSPORTE TRANSVERSAL
10 COM DINAMICA COSTERA December : 12:00 December : 9:00 January : 8:00 January : 8:00 January : 9:00 January : 9:00 TRANSPORTE TRANSVERSAL January : 12:00
11 AGENTES IMPULSORES TRANSPORTE TRANSVERSAL
12 Procesos que determinan el transporte transversal A B C TRANSPORTE TRANSVERSAL
13 Procesos que determinan el transporte transversal A B C TRANSPORTE TRANSVERSAL
14 Asimetria Mean drift velocity: 2 H C cosh 4 ( z d) / L U( z) 2 L 2 sinh (2 d / L ) TRANSPORTE TRANSVERSAL
15 TRANSPORTE TRANSVERSAL
16 Transporte fuera de zona de rompientes 2 1/ 2 7 m c m Watanabe, 1982) Φ tasa de transporte adimensionalizado Ψm magnitud del parámetro de Shields Ψc parámetro de Shields crítico u u 3 2 u 2 1/ 2 TRANSPORTE TRANSVERSAL
17 No linealidad de las olas H L d L H / L H d / L d U R Peralte Profundidad relativa Altura de ola relativa 2 2 L H HL 3 d d d Número de Ursell TRANSPORTE TRANSVERSAL
18 FUERA DE ZONA DE ROMPIENTES Transporte hacia tierra Depende de la asimetría del campo de velocidades oscilatorio Aumenta con la no-linealidad del oleaje TRANSPORTE TRANSVERSAL
19 Procesos que determinan el transporte transversal A B C TRANSPORTE TRANSVERSAL
20 Undertow - Corriente de retorno TRANSPORTE TRANSVERSAL
21 TRANSPORTE TRANSVERSAL
22 Undertow (distribución vertical del tensor de radiación & gradiente de presión) d gd dx (distribución vertical de la velocidad ds xx dx Undertow current gd TRANSPORTE TRANSVERSAL (cerca del fondo)
23 TRANSPORTE TRANSVERSAL
24 (a) (b)
25 Qov Qdw = Qup - Qov Qup
26 Corrientes transversales transporte t de masa streaming (boundary layer) undertow Transporte de masa (onshore) Streaming (onshore) Undertow (offshore) TRANSPORTE TRANSVERSAL
27 DENTRO DE ZONA DE ROMPIENTES Transporte hacia mar Depende de la intensidad del undertow Decrece en las inmediaciones del punto de rotura TRANSPORTE TRANSVERSAL
28
29 Olas no rotas - onshore Rompientes - offshore Bajo tormentas barra externa se mueve hacia tierra y la barra interna se achata Barras múltiples si se reforman las olas en rotura Barra externa se forma por las olas más energéticas Barra interna se forma por las olas menos energéticas
30 PROCESS-BASED MODEL 1/ 2 Watanabe, 1982) 7 m c m Φ is the dimensionless transport rate, Ψm is the magnitude of the instantaneous Shields parameter and Ψc is the critical Shields parameter Note the massive scatter (log-log plot) and variations in the coefficients.
31 Predictores del cambio en el perfil de playa
32
33
34 LWT datos H L o o 3 Ho M wt berm H L o o 3 Ho M wt bar M datos de campo (altura de ola media para oleaje irregular)
35 Parámetro de Dean Annual berm-bar cycle. H o w f T a critical condition > a sediment moves offshore (bar) < a sediment moves onshore (berm) a 2.5 (ag prof) a 4 (rotura)
36 Perfil de equilibrio Perfil de playa está en equilibrio con el oleaje incidente. Perfil de playa disipa de forma uniforme el flujo de energía del oleaje incidente. Línea de orilla y zona de swash Perfil sumergido h h x tan( ) 2/3 Ax A w 2.25( g 2 )
37
38 COM DINAMICA COSTERA ) t ( h ) 0 23( 10,0.4 ) 0.23( 0.4, ) 0.41( mm d d A mm d d A mm d d A ) tan( 2 2/3 Ax h x h ,40 ) 0.46( 40,10 ) 0.23( d mm d A mm d d A ) 2.25( 2 g w A
39 Perfil de equilibrio generalizado Zona de rompientes m h Ax, 0 x x b (Dean profile m=2/3) Offshore h 1/ n n hb B( x xb ) x xb,
40 0 8 4 measured profile Profile Elevation (m) -1 P2-2 measured profile ) Profile Elevation (m) 0-4 lsq-fitted EBPs lsq-fitted EBPs Cross-Shore Distance (m) Cross-Shore Distance (m) GWK (laboratorio) Long Island
41 16 B 0.142h b 7/3 measured empirical formula Shape Para ameter (m^7/3 3) Depth at Breaking (m)
42
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46 2.a Equilibrium beach profile erosion model (Dutch) Beach profile in equilibrium i with incident id wave climate. Model developed for storm conditions. Based on a set of experiments in laboratory (Large Wave flume) Vellinga (1986) in Netherlands
47 Profile measurements
48 s w y x H H s 0 0.5
49 New equilibrium equation including Tp: s s w y x H H T p 0.56 T p = 12 s 0.5 storm surge level initial profile Longer wave period
50 2.b Equilibrium beach profile erosion model (US) Kriebel & Dean (1993) USA Using equilibrium beach profiles. Model developed for storm conditions. Storm characterized by storm-surge surge & wave conditions. Two cases depending on the initial beach profile.
51
52 Solutions for sloping beachface (general)
53 3.a Beach profile response to RSLR Bruun rule (1962) Simple behaviour model. Forcing condition (RSLR).
54
55 Types of Cross-Shore Transport Models energy dissipation models (Kriebel-Dean) energetics models (Bailard-Inman) concentration-velocity models
56 SIMPLE ENGINEERING MODEL D&D Example, profile is too shallow (slope less than equilibrium), sediment transport should be onshore to steepen profile. For this case, shallow profile indicates a D<D*. Waves will break further offshore and there will be less turbulence than the equilibrium profile case for each cross-shore location
57 Cross-Shore Transport Rate I Kriebel and Dean (1985): c q K DD eq 5 3/2 2 3/2 Deq g A 24
58 Cross-Shore Transport Rate II Larson and Kraus (1989): Surf zone (breaking waves): qcs K DDeq dh Kdx Offshore zone (non-breaking waves): q q exp ( x x ) co b b 2 d 50 5 H b 1/ 2
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