OBRAS MARÍTIMAS Y PORTUARIAS

Transcripción

1 OBRAS MARÍTIMAS Y PORTUARIAS TEMA III Introducción a la morfología litoral Jose Anta Álvarez 2012/2013 UNIVERSIDADE DA CORUÑA ESCOLA TÉCNICA SUPERIOR DE ENX. CAMIÑOS, CANLES E PORTOS

2 INTRODUCCIÓN OBJETIVOS: Presentar los principales agentes costeros y dinámicas litorales Introducir el balance de sedimentos en el entorno costero Introducir el análisis del estudio del transporte longitudinal de sedimentos Analizar la forma y evolución de la playa BIBLIOGRAFÍA DEL CAPÍTULO: Documentos de Referencia. Volumen 2. GIOP Beach Processes and Sedimentation. Komar, P.D (1998). Prentice-Hall Guía técnica de estudios litorales. (2007) J.M. de la Peña Olivas. CICCP Shore Protection Manual. (1984). US-ACE CERC Coastal Engineering Research Center Coastal Eng. Manual. US-ACE CERC Coastal Engineering Research Center

3 ÍNDICE 1. Introducción a la morfología litoral 1. El balance de sedimentos 2. Factores que afectan al balance de sedimentos 2. Introducción al transporte litoral de sedimentos 1. Transporte sólido litoral: Definición 2. Métodos de cálculo 3. Aplicación del método del flujo de energía del CERC 3. Formas de equilibrio de las playas

4 EL BALANCE DE SEDIMENTOS 1. INTRODUCCIÓN Importante para el análisis de los rasgos acrecionales: - Flechas, tómbolos, playas Análisis cualitativo, puede ser cuantitativo

5 BALANCE DE SEDIMENTOS Aportes llegan de puntos concretos (FUENTES) Se movilizan por el sistema Se almacenan y/o se pierden (SUMIDEROS)

6 EL BALANCE DE SEDIMENTOS BALANCE DE MASA EN UNA REGIÓN DEL LITORAL balance de masa ΔMASA = M entra M sale fuentes sumideros Si el balance > 0 : acreción costa < 0 : recesión línea costa

7 EL BALANCE DE SEDIMENTOS FUENTES SUMIDEROS Komar, 1998

8 BALANCE DE SEDIMENTOS FUENTES SUMIDEROS Transporte Longitudinal Transporte Tranversal Erosión de los acantilados Deposión en cañón submarino Transporte eólico Aporte fluvial Extracción arena Acreción biogénica ( ) Regeneración playa ( )

9 EL BALANCE DE SEDIMENTOS UNIDAD FISIOGRÁFICA DEL LITORAL Komar, 1998

10 EL BALANCE DE SEDIMENTOS 2. FACTORES QUE AFECTAN AL BALANCE 1. Disponibilidad de sedimentos 2. Morfología 3. Agentes litorales 4. Acción del hombre

11 EL BALANCE DE SEDIMENTOS Tipo, tamaño y distribución de los sedimentos Playas de regiones templadas compuestas por cuarzos y feldespastos (color) Estos minerales proceden de la erosión de granitos, gneises o esquistos Además, metales pesados (+pequeños y oscuros): magnetita, zirconio, turmalita Más densos y de menor diámetro Otros materiales: - Playas tropicales: arenas blancas, por el carbonato cálcico de conchas - Origen volcánico: arena negra, verduzca TAMAÑO DE LOS SEDIMENTOS D (mm) PHI CANTOS Y GRAVAS >2 < -1 ARENAS a 2-1 a 4 LIMOS a a 8 ARCILLAS <0.004

12 EL BALANCE DE SEDIMENTOS Tipo, tamaño y distribución de los sedimentos TIPO SEDIMENTO DIAMETRO mm φ Cantos grandes Cantos pequeños Grava muy gruesa Grava gruesa Grava media Grava fina Grava muy fina Arena muy gruesa Arena gruesa Arena media Arena fina Arena muy fina Limo grueso Limo medio Limo fino Limo muy fino Arcilla gruesa Arcilla media Arcilla fina Arcilla muy fina Escala PHI D = 2 Φ log 2 D(mm) = Φ = ln D ln2

13 EL BALANCE DE SEDIMENTOS TAMAÑO DEL SEDIMENTO DEPENDE DE FUENTE DEL SEDIMENTO Es el tamaño apropiado para estabilizarse inicialmente? ENERGÍA DEL OLEAJE Relación directa entre energía y tamaño PENDIENTE DE LA LÍNEA DE COSTA ORIGINAL Relación directa entre la pendiente y el tamaño de sedimento Si quiero regenerar con más pendiente necesito mayor diámetro!!! Dê Dé

14 EL BALANCE DE SEDIMENTOS DISTRIBUCIÓN TAMAÑOS SEDIMENTOS PERFIL D (mm) Komar (1998)

15 EL BALANCE DE SEDIMENTOS DISTRIBUCIÓN TAMAÑOS SEDIMENTOS PLANTA

16 EL BALANCE DE SEDIMENTOS DISTRIBUCIÓN TAMAÑOS SEDIMENTOS PLANTA D << S << D << S << D >> S >>

17 EL BALANCE DE SEDIMENTOS 2. FACTORES QUE AFECTAN AL BALANCE 1. Disponibilidad de sedimentos 2. Morfología 3. Agentes litorales 4. Acción del hombre Gafanha de Nazare (PORTUGAL)

18 AGENTES LITORALES: EL BALANCE DE SEDIMENTOS Corrientes asociadas a Viento Corrientes de Marea Corrientes litorales inducidas x el oleaje C. Celda/ C.Longitudinal / C. General

19 EL BALANCE DE SEDIMENTOS Corrientes asociadas a Viento Viento hacia costa Viento apila agua en la lc è Celda de circulación Evita Δ Nivel Mar Favorece erosión estrán Viento hacia alta mar Viento apila agua en la lc è Celda de circulación Evita Δ Nivel Mar Favorece erosión estrán

20 EL BALANCE DE SEDIMENTOS Corrientes de Marea Asociadas al flujo / reflujo de agua en un cuerpo de agua semicerrado: Ría / Bahía / Puerto / Laguna litoral Muy importantes en algunas situaciones

21 Corrientes de Marea EL BALANCE DE SEDIMENTOS 1 CM M.CRECIENTE: FLUJO M. DECRECIENTE: REFLUJO Período aprox. 12h PRISMA DE MAREA: Volumen de agua que entra/sale por una sección de control determinada CÁLCULO DE LA CORRIENTE DE MAREA: - De modo incremental, geometría sencilla (a mano/hoja de cálculo) - Numéricamente, geometría compleja (p.ej. usando IBER)

22 EL BALANCE DE SEDIMENTOS Corrientes inducidas por el oleaje: CORRIENTES LITORALES Circulación en celda Corriente longitudinal Circulación general

23 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CIRCULACIÓN EN CELDA α = 0 α 0 OLEAJE INCIDENTE

24 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES LONGITUDINALES (oleaje oblicuo) TTE LONGITUDINAL

25 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES LONGITUDINALES Tarbuck y Lutgens (2005)

26 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES LONGITUDINALES Tarbuck y Lutgens (2005)

27 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES LONGITUDINALES Tarbuck y Lutgens (2005)

28 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES INDUCIDAS POR EL OLEAJE circulación en celda corrientes longitudinales

29 EL BALANCE DE SEDIMENTOS CORRIENTES INDUCIDAS POR EL OLEAJE

30 EL BALANCE DE SEDIMENTOS 2. FACTORES QUE AFECTAN AL BALANCE 1. Disponibilidad de sedimentos 2. Morfología 3. Agentes litorales 4. Acción del hombre Gafanha de Nazare (PORTUGAL)

31 EL BALANCE DE SEDIMENTOS ACCIÓN DEL HOMBRE Realización de embalses en ríos

32 EL BALANCE DE SEDIMENTOS ACCIÓN DEL HOMBRE Recesión del Delta del Nilo

33 EL BALANCE DE SEDIMENTOS ACCIÓN DEL HOMBRE Extracciones de arena Obras de abrigo erosión acreción Tarbuck y Lutgens (2005)

34 ÍNDICE 1. Introducción a la morfología litoral 1. El balance de sedimentos 2. Factores que afectan al balance de sedimentos 2. Introducción al transporte litoral de sedimentos 1. Transporte sólido litoral: Definición 2. Métodos de cálculo 3. Aplicación del método del flujo de energía del CERC 3. Formas de equilibrio de las playas

35 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 1. Definición de la Peña (2007)

36 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 1. Definición de la Peña (2007)

37 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 1. Definición de la Peña (2007)

38 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral 1. ADOPCIÓN DE TASAS CONOCIDAS DE ÁREAS VECINAS 2. ELABORACIÓN DE CAMPAÑAS DE CAMPO 3. ESTIMACIÓN INDIRECTA A TRAVÉS DEL BALANCE DE SEDIMENTOS 4. ANÁLISIS DE EVIDENCIAS MORFOLÓGICAS 5. CUBICACIÓN DE LAS BATIMÉTRICAS 6. CÁLCULO DE CORRIENTES Y TRANSPORTE CON MODELOS NUMÉRICOS 7. CORRELACIÓN ENTRE FLUJO DE ENERGÍA Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

39 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral ELABORACIÓN DE CAMPAÑAS DE CAMPO Komar, 1998

40 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral ELABORACIÓN DE CAMPAÑAS DE CAMPO Komar, 1998

41 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral ANÁLISIS DE EVIDENCIAS MORFOLÓGICAS

42 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral ANÁLISIS DE EVIDENCIAS MORFOLÓGICAS

43 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral ANÁLISIS DE EVIDENCIAS MORFOLÓGICAS

44 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral CUBICACIÓN DE LAS BATIMÉTRICAS

45 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral CUBICACIÓN DE LAS BATIMÉTRICAS

46 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral CORRELACIÓN ENTRE FLUJO DE ENERGÍA Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Energía por ud de longitud de cresta de una ola, en su dirección de avance (th lineal) E = 1 8 ρgh 2 Flujo de Energía, por ud de longitud de cresta de una ola, en su dirección de avance (th lineal) P = EC g = 1 8 ρgh 2 C g Flujo de Energía, por ud de longitud de cresta de una ola, en su dirección de avance (th lineal), cuando el ataque del oleaje es oblicuo alfa: ángulo ataque con lc P cosα = 1 8 ρgh 2 C g cosα

47 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral La componente a lo largo de la playa, por ud de longitud de cresta y por ud de longitud de playa P l = 1 16 ρgh 2 C sen2α La componente a lo largo de la playa, por ud de longitud de crest y por ud de longitud de playa, en rompientes, será P ls = 1 2 gh b ρ Cbsen2α b 16

48 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral I l = K P ls Komar e Inman (1970) I l = peso sumergido de arena que se transporta por ud de tiempo K = cte :0,77 para H media cuadrática (0.7 sg Komar 1998; 0.92 SPM 1984) :0,37 empleando H s (0.29: Komar 1998; 0.39: SPM 1984) RELACIÓN PESO SUMERGIDO CON VOLUMEN SEDIMENTO x UD TIEMPO I l = (ρ s ρ)gλq s Q s = volumen de sedimento movilizado por unidad de tiempo ρ s = densidad de la arena ρ = densidad del agua λ = índice huecos de la arena (~ 0,6)

49 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral SPM 1984

50 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 2. Métodos de cálculo del transporte litoral Bruno et al (SPM, 1984): Q m3 año = 1290 m 3 s N año P ls J m s Q = k P ls Constante k: dimensional 1290 (costa americana) valores mucho más bajos España SPM 1984

51 TRANSPORTE SÓLIDO LITORAL 3. Aplicación método del CERC (1984) - SPM

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