MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE INSTITUTO DE OCEANOLOGÍA DEPARTAMENTO DE PROCESOS COSTEROS

MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE INSTITUTO DE OCEANOLOGÍA DEPARTAMENTO DE PROCESOS COSTEROS EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE EROSIÓN EN LAS PLAYAS INTERIORES DE CUBA. Tesis presentada en opción al grado científico de doctor en ciencias geográficas. Autor: Lic. Ernesto Tristá Barrera. Tutor: Dr. José Luis Juanes Martí. La Habana 2002

ISBN 978 959 298 016 7 9 789592 980167

AGRADECIMIENTOS La presente tesis es el resultado del esfuerzo de muchas personas que han tenido además, una participación decisiva en mi formación profesional. En este sentido deseo expresar el más sincero y eterno agradecimiento a la Doctora Otmara Avello Suarez, jefa del Departamento de Geología Marina del Instituto de Oceanología, quién me enseñó a dar los primeros pasos en la investigación científica. Agradecer a los especialistas de la Academia de Ciencias de la URSS: Vladimir Medviedev, Alexei Ionin, Yuri Pavlidis y Nicolai Dunaev, sus enseñanzas en las metodologías básicas para el estudio de la dinámica costera y por inculcarnos el espíritu de la dedicación y la disciplina en el trabajo. Agradecer al Doctor José Luis Juanes Martí, jefe del Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología, con quien comparto labores de investigación científica desde principios de la década del 80 y del que seguiré siendo su discípulo, el privilegio de contar con su tutoría en la preparación de la presente tesis, cuyas orientaciones y criterios fueron decisivos para la concepción y obtención de los resultados que se expresan en la misma. Agradecer a mis compañeros del Departamento de Procesos Costeros: Lourdes Rivas, Teresa Martínez, Magalis Sosa, María Elena Chavez, Valia Fonseca, Carlos García, Raúl Martell, Leonel Peña, Miguel Felipe y Miguel Izquierdo, su colaboración incondicional en el procesamiento de la información y la participación en la discusión y análisis de los resultados que se exponen en la tesis, destacándose la imprescindible labor de Amaury Alvarez, Hermes Salazar, Roberto Guerra y Kenia Hernández. Agradezco a Héctor Manso Sardiñas, inversionista principal de las playas El Salto-Ganuza y Caibarién, sus enseñanzas y la real contribución en la introducción en la práctica social de los resultados que aparecen en la tesis obtenidos en estos sitios.

Agradezco a mi familia, en particular a mi esposa Elvira Sardiñas y a mis hijas Lissette e Ivette, por privarse de mi compañía en los innumerables momentos que a lo largo de 20 años, he tenido que dedicarle al estudio de las playas. Agradezco al colectivo de dirección del Instituto de Oceanología, en especial a nuestro Director Lic. Juan Pérez Hernández, por su colaboración e interés en el cumplimiento del programa de trabajo de la tesis, sobre todo el apoyo logístico para llevar a cabo el inventario de campo de las playas interiores. También me gustaría reconocer el esfuerzo de todas aquellas personas que, de forma indirecta, han cooperado para que finalmente pudiera presentarse la tesis y que no se nombran, pero los tenemos presente.

SINTESIS Las playas interiores del Archipiélago Cubano constituyen, en su mayoría, una importante opción recreativa para nuestra población, ubicándose en ellas numerosos asentamientos humanos, lo que les concede una alta significación social. El número de playas interiores asciende a 85, constituyendo el 25% del total de playas del país, 41 de ellas han sido recientemente evaluadas desde el punto de vista de la erosión a través de un inventario de campo, cuya información ha sido ordenada en una base de datos e integrada a un Sistema de Información Geográfica. Se evalúa que los procesos de erosión que afectan las playas interiores, están dados por la combinación de fenómenos naturales asociados al ascenso del nivel del mar y el incremento de las tormentas con las incorrectas actuaciones del hombre en la zona costera, considerándose su magnitud moderada, al conservar aún condiciones naturales propicias para el uso turístico. Para el control de la erosión se han construido en las playas interiores muros de contención y espigones de diferentes diseños y dimensiones, siguiendo en general los mismos patrones e incidiendo negativamente sobre las condiciones estéticas y el paisaje de las playas y contribuyendo al incremento de los procesos de erosión. En este sentido, es la alimentación artificial de arena la que ha ofrecido mejores resultados en la recuperación de las condiciones naturales y funcionales de las playas donde se ha logrado aplicar. Las playas artificiales del Salto-Ganuza, Las Canas y Caibarién, constituyen las primeras experiencias en el país de creación de playa con un enfoque naturalista, sustentado en criterios científico-técnicos, lo que ha permitido crear y mantener importantes capacidades turísticas, constituyendo un ejemplo de los resultados que pueden alcanzarse con la introducción en la práctica de este tipo de actuación costera.

CONTENIDO PÁG 1 INTRODUCCIÓN 1 2 MATERIALES Y MÉTODOS 10 3 CARACTERÍSTICAS MORFODINÁMICAS Y SEDIMENTOLÓGICAS 22 4 CAUSAS Y MAGNITUD DE LOS PROCESOS DE EROSIÓN 34 4.1 Evaluación de las causas de los procesos de erosión 34 4.2 Estimación de la magnitud de los procesos de erosión 42 4.3 Evaluación de los procesos de erosión en la playa El Salto-Ganuza 44 4.4 Análisis de las oscilaciones erosión-acumulación en la playa El Salto-Ganuza 47 5 EVALUACIÓN Y AJUSTE DE MODELOS MATEMÁTICOS DEL 53 PERFIL DE EQUILIBIO 5.1 Fundamentos teóricos de la modelación matemática del perfil de equilibrio 53 5.2 Perfil de equilibrio y curvas de mejor ajuste 56 5.3 Aplicación del modelo ajustado de Dean (1990) 63 5.3.1 Cálculo del volumen óptimo de arena a verter 65 5.3.2 Cálculo del retroceso esperado de la línea de costa 71 6 ACTUACIONES COSTERAS APLICADAS PARA EL CONTROL DE LA 75 EROSIÓN 6.1 Evaluación de las actuaciones costeras aplicadas en las playas interiores 75 6.2 Aplicación de la Alimentación Artificial de Playa 78 6.2.1 Proyecto ejecutivo para la creación de la playa artificial El Salto-Ganuza 78 6.2.2 Proyecto ejecutivo para la creación de la playa artificial de Caibarién 88 6.3 Estructura tipo para la creación de playas artificiales 98 7 CONCLUSIONES 100 8 RECOMENDACIONES 102 9 BIBLIOGRAFIA 104

1. Introducción Las playas interiores del Archipiélago Cubano constituyen, en su mayoría, una importante opción recreativa para nuestra población, ubicándose en ellas numerosos asentamientos humanos, lo que les concede una alta significación social. En contraste con este nivel de uso, estas regiones costeras están siendo afectadas por intensos procesos de erosión, donde la línea de costa retrocede a un ritmo de 1 a 2 m/año y en algunos sitios hasta 3 m/año, incluso en aquellas playas donde no existen acciones antrópicas. En la actualidad, gran parte de las comunidades costeras muestran evidentes daños como resultado de la acción de los procesos de erosión. El fenómeno de la erosión no es nuevo ni está restringido solo a las playas interiores, pues en la mayor parte de los balnearios del país y del mundo ocurren procesos similares. Juanes (1996) destaca, sobre la base de una revisión del efecto de la erosión en diferentes regiones costeras del planeta, valores de retroceso de la línea de costa en el orden de 0.7 a 9 metros por año, para algunas islas de las Antillas Menores, las costas del Mar Negro, Gran Bretaña y del Pacífico de los Estados Unidos, reportados por Cambers (1985), Zenkovich y Schwartz (1988), Shusky y Schwartz (1988) Park (1989). En Cuba, específicamente para la playa de Varadero, se ha medido un ritmo de retroceso de la línea de costa de 1.2 m/año cuyo efecto erosivo es considerado moderado. En las costas se está produciendo de forma acentuada y generalizada un proceso de transformación y degradación que se muestra en buena medida irreversible, sobre todo si se tiene en cuenta que la zona costera es una de las regiones del planeta donde se registra un mayor número de intervenciones humanas y donde se concentra gran parte de la población, de las actividades económicas y de las infraestructuras (Barragán, et al. 1996). 1

En el mundo actual más de la mitad de la población vive a menos de 60 Km. de las costas y se prevé que para el año 2 020 vivan en ellas alrededor del 75% de los habitantes del planeta (Rickets, 1996). En las costas de Cuba con aproximadamente 5 746 Km. de extensión (Nuñez Jiménez, 1984), se ubican las ciudades más importantes desde el punto de vista industrial y donde se concentra el 40% de la población del país (Nuevo Atlas Nacional de Cuba, 1989). Estas estadísticas conducen a la comprensión de que el problema del control de la erosión en nuestras costas y playas, no solo constituye un interés medio ambiental o económico, sino también una acción para garantizar la calidad de vida de la sociedad. Solamente en la costa sur de la Habana se localizan siete asentamientos humanos con una población permanente de unos 8 000 habitantes, asociados todos a las zonas de playas, desarrollando allí diferentes actividades socioeconómicas: recreativas, comerciales, de servicios, forestales, pesqueras, etc., las cuales se ven afectadas a consecuencia del acelerado proceso de degradación de la zona costera (De León, 1996). Pese a que las playas interiores no figuran en el grupo de las mejores potenciadas para el turismo, éstas constituyen unos de los sitios más concurridos por la población de los territorios donde se ubican. Alrededor de ellas crece la urbanización, se promueven zonas recreativas de esparcimiento, como es el caso del campismo popular y tienden a ocuparse los espacios disponibles ante su atractivo recreacional. La invasión desmedida del hombre sobre el litoral ha producido la pérdida de las características naturales en muchos tramos costeros, así la mayoría de nuestras playas interiores muestran tal grado de antropización que el paisaje original resulta a veces casi irreconocible. 2

Holligan (1995) afirma que el impacto del uso directo de los recursos costeros es generalmente local, cuyos cambios ambientales recientes en la zona costera resultan extremadamente rápidos comparados con los ocurridos durante el tiempo geológico presente, apareciendo como resultado la perdida de la integridad funcional y una reducida capacidad de retener el material sedimentario en la interface tierra mar. Resulta apreciable localmente la pérdida de los espacios de playa a través de un marcado retroceso de la línea de costa, el cual se manifiesta de forma diferente en uno u otro sitio, de acuerdo al desarrollo natural de la franja arenosa y a la intensidad de la ocupación urbana de la costa. Un ejemplo elocuente, en el grupo de las playas interiores de Cuba, es la pérdida casi total de la playa La Pepilla en la costa sur de La Habana, donde la línea de costa ha retrocedido cerca de 3 m. por año, lo que provocó la desaparición de la franja de playa emergida y dejó indefensa la costa frente a la actividad del oleaje. Los procesos de erosión que actualmente se producen en las playas cubanas, se han convertido en el principal agente destructivo de sus condiciones naturales, con una progresiva afectación a la explotación turística que alrededor de ellas se desarrolla. En el caso de las playa interiores el efecto de este fenómeno alcanza niveles notables, a pesar de la protección natural que frente al oleaje presenta este grupo de playas del país. El número de playas interiores asciende a 85, es decir, el 25% del total de las playas registradas para el país, 41 de ellas han sido evaluadas integralmente desde el punto de vista de la erosión a través de un reciente inventario de campo, correspondiendo 25 a la costa norte y 16 a la costa sur. El inventario de las playas interiores de Cuba, concebido especialmente para su caracterización morfodinámica y sedimentológica dirigida a la interpretación de las causas y 3

magnitud de los procesos de erosión, encierra una información novedosa y necesaria, tanto por el conocimiento científico que aporta referente a nuestras playas, como por el valor metodológico. Las observaciones directas de terreno durante la realización del inventario, han permitido comprobar el significativo estado de deterioro de estos sectores de playa, identificando las áreas críticas desde el punto de vista de la erosión costera, las que se corresponden generalmente con aquellos sitios donde la actividad antrópica es más intensa. Juanes (1996) identifica 54 playas interiores, de las cuales evalúa 8 desde el punto de vista de la erosión, considerando una tendencia moderada, o sea, con ritmos de retroceso de la línea de costa inferiores a 1.2 m/año. A pesar de que en este trabajo se reconoce la importancia social y económica de estas playas, no se profundiza en sus características morfodinámicas y sedimentológicas, dejando abierto un tema con varias interrogantes científicas y un interés práctico concreto: La recuperación de las playas interiores. Como antecedentes en el estudio de las regiones costeras donde se ubican las playas interiores se destacan los numerosos estudios realizados en la plataforma insular y la franja costera del Archipiélago Cubano, con un carácter geológico y sedimentológico o con un enfoque geográfico u oceanográfico. Sin embargo no se distinguen investigaciones que aborden de forma específica la problemática de la erosión costera que afecta a las playas interiores de Cuba, ni estudios que caractericen desde el punto de vista dinámico estos sistemas costeros. Una síntesis de los trabajos realizados en nuestra plataforma insular aparecen en la monografía Geología de la Plataforma de Cuba (Ionin et al. 1977). La monografía, basada en los resultados de expediciones conjuntas entre la Academia de Ciencias de la URSS y la Academia de Ciencias de Cuba y numerosos trabajos de especialistas norteamericanos, abarca las investigaciones de la geología de los golfos de Batabanó, Ana María, Guacanayabo, 4

prácticamente todo el subarchipiélago Sabana Camagüey y las plataformas norte y sur de Pinar del Río, justamente las regiones donde se ubican las playas objeto de estudio. Ionin et al. (1977) establecen los esquemas de distribución de los tipos de sedimentos en las zonas más importantes de la plataforma submarina cubana de acuerdo a su génesis y composición, haciendo uso de los parámetros granulométricos, el contenido de carbonatos, carbono orgánico, hierro y titanio, así como los restos calcáreos de organismos bentónicos. Sin embargo estos trabajos adolecen de criterios litodinámicos y de la profundización en los parámetros físico mecánicos de los granos que componen el sedimento. De modo general, Juanes (1996) define las principales causas de la erosión que afectan a las playas cubanas, destacándose entre ellas las relacionadas con el inadecuado uso de la zona costera y los fenómenos físicos relativos a la elevación del nivel del mar. De acuerdo al análisis del funcionamiento del sistema costero, establece la relación causa-efecto entre los fenómenos que se producen en el sistema, garantizando la correcta identificación de las causas de la erosión. Aunque los problemas de erosión más críticos en las playas son generados por la actividad antrópica, no menos importante es el impacto de los cambios climáticos globales. Mitrani et al. (2000) obtuvieron importantes resultados referentes a las penetraciones del mar por efecto de los vientos de dirección sur en el tramo costero del Golfo de Batabanó, responsables de los procesos de transformación del borde costero e incluso de los daños a los asentamientos humanos asociados a ellas. El retroceso de la línea de costa en este sitio se convierte en un indicador del impacto del ascenso del nivel del mar, sobre todo en aquellas playas que no reciben el efecto directo de la actividad humana y sin embargo presentan signos evidentes de erosión. 5

Según reporte del Subgrupo de Manejo de la Zona Costera de Holanda (IPCC,1992c), los sistemas costeros son económica y ecológicamente importantes y se espera que su respuesta a los cambios del clima y del nivel del mar varíe ampliamente. Algunos sistemas costeros son particularmente vulnerables; como marismas de agua salada, ecosistemas de manglares, zonas húmedas costeras, playas de arena, arrecifes de coral, atolones de coral y deltas de ríos. Los cambios en esos ecosistemas tendrían importantes efectos negativos para el turismo, el abastecimiento de agua dulce, las pesquerías y la biodiversidad. Referente a la caracterización de la variabilidad morfológica de las playas resulta frecuente establecer la relación entre los perfiles medidos en ellas y el perfil de equilibrio obtenido con la aplicación de la modelación matemática. Varias han sido las expresiones del perfil de equilibrio propuestas, así es el caso de los modelos de Bruun (1954), Dean (1977, 1990), Vellinga (1983), Leontiev (1985), Kriebel y Dean (1985), Larson (1988), Bodge (1992), McDougal y Hudspeth (1993). El problema práctico a resolver con el uso de los modelos anteriormente señalados, radica en determinar cual de las expresiones analíticas propuestas es la que mejor representa los perfiles de las playas interiores. Si bien existen numerosas investigaciones para encontrar la forma más adecuada que describa el perfil de equilibrio en las playas abiertas, la determinación de tales parámetros para el caso de las playas interiores de Cuba se aborda por primera vez en la presente tesis. Los procesos de erosión que deterioran las condiciones naturales y de uso de las playas interiores como recurso turístico, han conducido a la construcción de obras de ingeniería para enfrentar estos procesos, destacándose los muros y espigones como la solución que más se ha generalizado en ellas. 6

No obstante han sido ejecutado algunos proyectos de alimentación artificial de arena que aunque no son numerosos, cualitativamente se imponen como una alternativa factible para la recuperación de los valores naturales, paisajísticos y funcionales de las playas. Los resultados de las investigaciones y la elaboración del proyecto ejecutivo para la creación de la playa artificial El Salto-Ganuza en la provincia de Villa Clara, son importantes aportes científicos y sociales de la presente tesis, donde se aplica con éxito el método de la alimentación artificial de arena. Con la novedad de constituir la primera experiencia en el país de creación de playa con un enfoque naturalista, sustentado en criterios científico-técnicos, lo que ha permitido crear y mantener importantes capacidades turísticas por más de 10 años de explotación. Los resultados que se expresan en la tesis forman parte esencial de los objetivos de trabajo que referente al estudio de la dinámica de las playas cubanas, desarrolla el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología desde el año 1978 y a su vez, constituyen la continuidad de los resultados alcanzados en la tesis de doctorado La erosión de las playas de Cuba. Alternativas para su control de Juanes (1996). Atendiendo a la necesidad de profundizar en el conocimiento del comportamiento dinámico de las playas interiores y sobre el desarrollo de los procesos de erosión que las afectan, la tesis plantea la siguiente hipótesis: Las playas interiores representan un importante recurso natural y turístico para la población cubana, afectadas por significativos procesos de erosión a causa de la combinación de factores antrópicos y naturales, donde se han aplicado soluciones diversas para el control de la erosión, destacándose la alimentación artificial de playa como la alternativa que ofrece mejores resultados en la protección de sus condiciones naturales y funcionales. 7

Para la demostración de la hipótesis planteada, se conciben los siguientes objetivos: 1. Caracterización morfodinámica y sedimentológica de las playas interiores sobre la base de un inventario de campo. 2. Evaluación de las causas y magnitud de la erosión. 3. Evaluación y ajuste de modelos matemáticos del perfil de equilibrio, que respondan al comportamiento dinámico de las playas interiores. 4. Evaluación de las actuaciones costeras aplicadas para el control de la erosión en las playas interiores de Cuba, haciéndose énfasis en los proyectos ejecutivos para la creación de playas artificiales. Los aportes científico-prácticos de la tesis incluyen: La caracterización morfodinámicas y sedimentológicas de las playas interiores, tomando como base la información obtenida a través del inventario de campo de este grupo de playas del país. Para esto se dispone de 41 registros de las características generales de cada playa y la información científico-técnica recogida en los informes elaborados por especialistas del Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología. La creación de una base de datos que permite la implementación de un Sistema de Información Geográfica, la cual constituye la primera base de datos referida a las playas cubanas recogida en un soporte de este tipo, lo que se convierte en una herramienta práctica que brinda la presente tesis para los programas de manejo de la zona costera a desarrollarse en el país a corto y mediano plazo. La evaluación de las causas de los procesos de erosión que tienen lugar en las playas interiores, así como algunas consideraciones para la estimación de la magnitud de estos procesos sobre la base de mediciones de campo en la mayoría de las playas inventariadas. 8

El análisis de los fundamentos teóricos y prácticos de la modelación matemática del perfil de equilibrio y el ajuste de variables que responde a las condiciones particulares de las playas interiores. Este resultado, además de su contribución teórica, ha permitido establecer una expresión matemática que desde ahora se convierte en una herramienta práctica para el cálculo del volumen óptimo de arena a verter, el retroceso esperado de la línea de costa y el diseño de los perfiles de relleno en los proyectos de alimentación artificial de arena en las playas interiores. La valoración de las actuaciones costeras aplicadas en las playas interiores para el control de la erosión, destacándose los resultados alcanzados en los proyectos ejecutivos científicamente fundamentados en las playas El Salto Ganuza y Caibarién, la evaluación de los lineamientos técnicos adoptados en la preparación de los proyectos ejecutivos y la propuesta de una estructura tipo, convertida en una valiosa herramienta metodológica para ordenar el proceso de diseño de playas artificiales, como parte del manejo de las playas interiores. 9

2. Materiales y Métodos Las investigaciones que lleva a cabo el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología están dirigidas fundamentalmente al conocimiento del funcionamiento de los sistemas costeros, evaluar la factibilidad de recuperación de aquellas playas afectadas por los proceso de erosión y donde existen intereses económicos o sociales, elaborar proyectos ejecutivos con un carácter científico-ingenieril, supervisar y controlar su ejecución e implementar los programas de monitoreo y mantenimiento. Los resultados alcanzados en la presente tesis se integran a los ya obtenidos en el Departamento de Procesos Costeros, con la novedad de incorporar a los estudios de las costas información actualizada sobre el grupo de las playas interiores de Cuba. En este sentido se llevó a cabo una recopilación de información referente a las playas interiores, destacándose la realización de un inventario de campo donde se obtuvo el registro de sus características principales (Anexo I). Las expediciones de campo a las playas interiores se organizaron de acuerdo a un itinerario, siguiendo una ruta crítica para evitar gastos innecesarios y a su vez incorporar un mayor número de sitios a inventariar. Las observaciones y mediciones de terreno fueron realizadas por los mismos especialistas garantizándose así la uniformidad de la información obtenida. Entre los primeros elementos que recoge el inventario se encuentra el nombre de la playa, así como su ubicación geográfica. Se precisa la provincia y municipio donde se localiza, de acuerdo a la división político administrativa vigente en el país y se incluye la posición que ocupa la playa respecto a la costa norte o sur del archipiélago cubano. 10

Un segundo bloque, dentro de este registro de campo, esta dirigido a recoger las dimensiones de las playas objeto de estudio, como su longitud y ancho y la descripción de las características de la parte emergida y sumergida de la playa, donde se identifica la presencia de sedimentos arenosos, fangosos y la cobertura vegetal. Seguidamente se evalúa el tipo de playa de acuerdo a la protección frente al oleaje, su disposición y la configuración de la línea de costa. De esta forma se distinguen las playas protegidas por la presencia de cayos, bajos fondos, extensas plataformas o barreras coralinas, si ocupa una posición interior con respecto a la línea de costa (encajada), si presenta una configuración lineal, en concha o si se apoya en un promontorio rocoso, un bosque de mangle o está interrumpida por algún accidente geográfico. En cuanto al tipo de perfil de playa este se clasifica como perfil completo, cuando presenta al menos una duna y una barra de arena submarina conectadas por una anteplaya y una postplaya e incompleto cuando la duna no esta definida y el límite hacia tierra de la zona acumulativa está dado por la presencia de la vegetación costera. Por su parte se clasifica el perfil como desarrollado cuando sus elementos: dunas, barras, postplaya, punto de inflexión, etc., según la terminología de Shepard (1973), están bien definidos y potenciados y poco desarrollado cuando la postplaya es estrecha (regularmente menor de 5 metros) y en la parte submarina no existe la barra arenosa o ésta se forma esporádicamente, siendo sustituida la anteplaya por superficies rocosas. En el registro se incluye la toma de fotografías de las vistas generales y los detalles representativos de cada playa. Las fotos tomadas fueron enumeradas y se hizo una breve descripción del espacio fotografiado. 11

Además se realizaron mediciones topográficas del perfil de playa, aplicando el método taquimétrico. El cual consiste en la determinación de la posición X, Y y Z de un punto por medio de una sola visual, leyendo el ángulo horizontal y vertical y la sección de la mira limitada por los hilos estadimétricos (Dvorstiak, 1984). Los perfiles de playa han sido procesados a través del programa Topocar versión 1.1, elaborado para este fin en el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología, obteniéndose como resultado la representación gráfica del perfil, lo que permitió describir la morfología de sus diferentes partes, así como calcular la pendiente emergida, sumergida y general de la playa. Se anexa a estas mediciones de campo un croquis del perfil y de la vista en planta de la playa, donde se representaron tanto las formas como los elementos cartográficos de interés. Con la colecta de muestras de sedimentos en la anteplaya y en la pendiente submarina, se distinguió en el terreno el tipo de sedimento que forma la playa, o sea si es arenoso, fangoso o la combinación de ambos y se identificó el color del mismo. En el laboratorio, a través del procesamiento granulométrico del sedimento colectado aplicando el método seco y semihúmedo (Petelin, 1967), se obtuvo su diámetro medio (Md) y el coeficiente de clasificación (So), el cual es un indicador de la dispersión de las fracciones granulométricas con respecto al tamaño medio de las partículas del sedimento. El principio de clasificación de los sedimentos marinos se basó en la metodología elaborada por Besrukov y Lisitssin (1960) en el Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de la URSS, mejorada por Neveski (1967), donde se establecen las respectivas categorías de Grava, Arena, Aleurita y Limo, así como las subdivisiones en Gruesa, Media y Fina, cuya clasificación de acuerdo a las fracciones granulométricas (en mm) es la siguiente: 12

Limo arcilloso ------------- < 0.007 Limo arcillo aleurítico ---- 0.007 0.01 Limo microaleurítico ----- 0.01 0.05 Aleurita Gruesa ------------ 0.05 0.1 Arena fina ------------------ 0.1 0.25 Arena media --------------- 0.25 0.5 Arena gruesa --------------- 0.5 1 Grava fina ------------------ 1 2.5 Grava media --------------- 2.50 5.00 Grava gruesa --------------- 5.00 10.00 Por su parte el coeficiente So se determinó mediante la expresión: so = Φ75 Φ25 Obteniéndose como resultado un parámetro adimensional, cuyo sentido físico es que da la medida de la dispersión de las partículas respecto al Md. Las muestras de sedimento se clasificaron de la forma siguiente: So Entre 1 y 2 Entre 2 y 3 Clasificación de la muestra Bien clasificada. Medianamente clasificada. > 3 Mal clasificada. Los valores de Md y So se obtuvieron a través del programa Text versión 1.1, elaborado en el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología. 13

La actividad dinámica a que están sometidos los sedimentos en la zona costera propician la ocurrencia de una alta variabilidad en la selección del material, donde convergen sedimentos de diferente naturaleza y génesis. Por esta razón, la clasificación de Besrukov y Lisitssin (1960) no se utilizó mecánicamente, ya que se corría el riesgo de que bajo una misma terminología pudieran quedar clasificados dos y más tipos texturales de sedimentos. Es por ello que para el análisis de los sedimentos de las playas interiores, además de considerar el valor y significado de los parámetros Md y So, se empleó el método de clasificación de Lixt (1985), el cual distingue con mayor precisión el contenido de las tres componentes fundamentales del sedimento: Arena, Aleurita y Arcilla. El análisis de la composición del sedimento se hizo mediante el conteo al microscopio de los restos orgánicos (moluscos, algas calcáreas, foraminíferos y otros grupos de organismos marinos) e inorgánicos (fragmentos de rocas y minerales), estableciéndose las diferentes cantidades en porcentaje, lo que permitió determinar la génesis del sedimento de cada playa, según describen Pavlidis y Avello (l975). En un tercer bloque del registro de inventario se recoge la incidencia que sobre las playas tiene la actividad del hombre. En este sentido se determinó el tipo y el porcentaje de ocupación de la costa, donde se distingue si es un asentamiento urbano o rural, un centro turístico u otro tipo de ocupación. Se definieron además los diferentes tipos de obras que han sido construidas en la costa, como son los muros de protección, espigones, muelles, accesos, construcciones sobre la duna u otros. Atendiendo a estos aspectos se hizo una estimación del porcentaje de ocupación de la costa. 14

El reconocimiento de campo en las playas inventariadas permitió identificar en algunos sitios la existencia de indicios de extracción de arena, así como estimar el volumen substraído. Además, se hizo una evaluación de los daños que la antropización está provocando sobre las playas de acuerdo a su magnitud, o sea si son moderados o intensos. La aplicación del método de los indicadores morfológicos y sedimentológicos, propuesto por Jacobsen y Schwartz (1981), permitió distinguir los principales indicios de erosión que presentan las playas inventariadas, entre los que se encuentran la presencia de escarpes de erosión, que marcan el retroceso de la línea de costa, la degradación de la vegetación costera por efecto del oleaje, afloramientos rocosos en la anteplaya y en la pendiente submarina y la afectación a instalaciones o muros construidos muy próximos a la línea de costa. A través de estos indicadores, se caracterizó el fenómeno de la erosión y de forma cualitativa se determinó si su efecto es moderado o intenso. Se identificaron las posibles causas de la erosión, agrupándolas en naturales o antrópicas y se hizo una evaluación cualitativa y cuantitativa de la magnitud de la erosión. Referente a la magnitud con que aparecieron los indicadores de la erosión en las playas inventariadas, se determinó una tendencia erosiva intensa cuando la playa ha desaparecido o la franja de playa se ha reducido a tal punto que se hayan perdido sus valores funcionales desde el punto de vista natural y recreacional. Una tendencia moderada cuando los agentes erosivos intervienen moderadamente sobre la estabilidad física de la playa conservando aún su estructura funcional. Una tendencia erosiva débil cuando la playa no presenta indicios de erosión manteniendo una cierta estabilidad dinámica. 15

Finalizando este bloque se hace en el registros de inventario, una evaluación del estado de conservación de la playa señalando si conserva sus condiciones naturales, si las conserva medianamente o si se encuentra degradada. El registro de inventario termina con una descripción general de los aspectos que se evalúan, así como otras observaciones que se hayan considerado necesarias destacar. Se consigna la fecha en que se realizó la visita a la playa y el nombre del observador. La información recogida en el inventario de las playas interiores ha permitido estructurar una base de datos en Microsoft Excel, versión 4, la que fue empleada para implementar el Sistema de Información Geográfica (SIG), Mapinfo Professional en su versión 4.1. En Anexo II se incluye una descripción del desarrollo metodológico de la implementación del SIG para el estudio de las playas interiores y además se ilustran las diferentes salidas del sistema haciendo uso de las variadas herramientas que brinda el mismo. En este sentido se destaca la transformación a formato digital de las hojas topográficas a escala 1:300 000 del Atlas XX Aniversario (1978) y su digitalización en pantalla haciendo uso del SIG MapInfo Professional. A través de este proceso se obtuvo una base cartográfica a la escala antes mencionada donde está contenida la línea de costa de la isla de Cuba y de los cayos que la rodean, ubicándose en ella las playas interiores de acuerdo a sus coordenadas geográficas. Para la caracterización morfológica de los perfiles de playa se hizo una evaluación de los modelos matemáticos del perfil de equilibrio (Anexo III), definiéndose el propuesto por Dean (1990) ya que la curva teórica obtenida a través de la aplicación de este modelo se ajusta mejor a los perfiles reales medidos en las playas interiores inventariadas (Anexo IV), el cual viene dado por la expresión potencial: 16

m ( x) Ax h =, donde: h(x) es la profundidad respecto al nivel medio del mar a una distancia x de la línea de costa. A es un parámetro que se relaciona con las características del sedimento y m se relaciona con la hidrodinámica de las olas. Dada la simplicidad de esta expresión, debido a la poca cantidad de parámetros que posee, se calcularon los mismos a través del método de los mínimos cuadrados. El perfil de playa es el resultado de la variación de la profundidad del agua respecto a la distancia hacia el mar desde la línea de costa y el perfil de equilibrio es el resultado del balance de las fuerzas destructivas contra las fuerzas constructivas. El conocimiento de estos perfiles bidimensionales resulta esencial, según Dean (1995), para la interpretación de los procesos naturales de las playas y para muchas aplicaciones en ingeniería costera. Establecer el perfil de equilibrio ajustado a las playas interiores no solo permitió evaluar la morfología de los perfiles reales, sino que también facilitó la interpretación de los procesos de erosión producidos por el efecto de las tormentas. Además proporcionó información aplicable a la ingeniería de costas, principalmente en proyectos de alimentación artificial de playa. Como parte de la información utilizada para evaluar el efecto de los procesos de erosión en los cambios producidos en las playas interiores, se incluyeron las investigaciones referentes a las variaciones morfológicas temporales y espaciales de la playa artificial El Salto-Ganuza, al disponerse en este sitio de una amplia base de datos de perfiles de playas obtenidos en la etapa de monitoreo que se extendió desde diciembre de 1987 hasta octubre de 1995. 17

Las nivelaciones topográficas del perfil de playa fueron realizadas a partir de 15 puntos de control ubicados sobre la duna o muy próximos a ella, distribuidos a lo largo de 2 Km de playa. Los perfiles están orientados perpendicularmente a la línea de costa y se extienden hasta la profundidad de 1.5 m. El proyecto de la playa artificial El Salto-Ganuza contempló, desde su concepción, el trabajo de monitoreo como la única vía para valorar su comportamiento una vez ejecutada la alimentación artificial de arena, convirtiéndose en una herramienta fundamental para la toma de decisiones tanto por su significado científico-técnico, como por su impacto económico. De este modo, quedaba asegurada la información necesaria para evaluar la efectividad de la obra y concebir las futuras acciones en los trabajos de mantenimiento de la playa. Las mediciones sistemáticas del perfil de playa, incluyendo el muestreo del sedimento superficial, formaron parte del Programa de Monitoreo concebido para el control de las variaciones morfológicas y sedimentológicas de la playa El Salto-Ganuza, el cual tuvo como objetivos específicos: 1. Diseñar y ejecutar el monitoreo de la morfología y la sedimentología de la playa El Salto Ganuza: 2. Generar información que permita el conocimiento predictivo de: - La tendencia de los procesos de erosión y los cambios en la línea de costa. - Los impactos de la actividad antrópica en la estabilidad de la playa. 3. Diseñar e implementar el programa de mantenimiento de las condiciones naturales y funcionales de la playa. 18

Los resultados alcanzados con la ejecución del Programa de Monitoreo son: - Información sobre el estado evolutivo de la morfología de la playa. - Información sobre la erosión costera y la dinámica de sedimentos. - Información sobre el ritmo de retroceso de la línea de costa y el cálculo del volumen de pérdida de arena. - Información sobre el régimen hidrodinámico. - Base de datos de la distancia y desnivel de cada punto del perfil y las tablas de resultados granulométricos del sedimento. - Recomendaciones prácticas para el manejo de la playa. Como resultado del monitoreo, se definieron un grupo de acciones dirigidas al mantenimiento de la playa como recurso natural y turístico, ellas son: - Optimización del método de limpieza de la playa - Remoción de la arena para evitar los procesos de consolidación y la aparición de hongos - Control de la vegetación de la duna en su extensión hacia el área de sol - Reacomodo de la arena para el relleno de las depresiones y cárcavas - Vertimiento de arena para compensar el volumen de pérdida Para determinar la magnitud y frecuencia con que se producen los cambios del ancho de la playa, así como la variación longitudinal de los perfiles, se aplicó el Método de las Componentes Principales (Aubrey y Ross, 1985; Zarillo y Liu, 1988; Clarke y Eliot, 1988; Linares, 1990; Dean, 1995; Short, 2000). Los perfiles fueron ordenados cronológicamente tomando la serie consistente en la distancia entre el monumento de control topográfico y el punto de inflexión, restándole a los datos su valor promedio con el objetivo de determinar las variaciones del ancho de la playa. 19

En el análisis de las componentes principales se diferencian los datos temporales de los espaciales, expresando el desnivel del perfil en cada instante como combinación lineal de las funciones propias (Short, 2000). h tx = h x N + a n= 1 n c nt e nx, donde: h tx es el desnivel en el tiempo t y en el punto x, h x es el desnivel medio del perfil en el punto x. N es el número de funciones propias. a n es el factor de escala. Cnt y enx son las funciones propias temporales y espaciales respectivamente. Los valores propios n y las funciones propias nt y son calculados por medio de las nx ecuaciones: λ C e Ae Bc n n = λ e, n n n = λ c. n n=1...n. El factor de escala a n es definido como: a n = ( λ n n ) 1/ 2 n x t El cálculo de los valores propios de las funciones está dado por la relación: 20

λ N j= 1 n λ j x100 Si la suma de los tres valores propios es 99% de la varianza total en una matriz de rango 10, entonces los datos pueden ser explicados por las tres primeras funciones propias. El efecto de las demás variables es despreciable, considerándolas no significativas desde el punto de vista estadístico (Short, 2000). Para el control de los procesos de erosión que afectan las condiciones naturales y de uso de las playas interiores se ha aplicado con éxito el método de la alimentación artificial de arena (Shore Protection Manual, 1984; Manual on Artificial Beach Nourishment, 1990), en tres de las playas objeto de estudio. En este sentido se han elaborado proyectos ejecutivos para la creación de las playas artificiales El Salto-Ganuza, Caibarén y Las Canas, estructurando metodológicamente las diferentes etapas y tareas que se abordan en el estudio, diseño, ejecución y monitoreo de un proyecto ejecutivo para la creación de playas artificiales en zonas costeras bajas. 21

3. Características morfodinámicas y sedimentológicas de las playas interiores La plataforma insular cubana se encuentra bordeada casi en toda su extensión por arrecifes coralinos y por un gran número de cayos, los que se diferencian tanto por su génesis como por su estructura geológica. Desde un punto de vista geológico, tectónico y geomorfológico, puede considerarse la plataforma insular como un área única dividida en cuatro regiones independientes, que se distinguen de acuerdo a su posición geográfica respecto a la isla principal: Plataforma Noroccidental, Nororiental, Suroccidental y Suroriental, aunque también se denominan Golfo de Guanahacabibes, Archipiélago Sabana-Camagüey, Golfo de Batabanó y Golfos de Ana María y Guacanayabo. Las aguas que encierran estas regiones de la plataforma insular cubana, son las que bañan las costas de las playas interiores. Generalmente las plataformas insulares se distinguen, no solo por la estructura de la corteza terrestre (tipo de plataforma o geosinclinal), sino también por las formas del relieve superficial. Las peculiaridades morfoestructurales del borde litoral de la tierra emergida, condicionan la amplitud de la plataforma, las grandes formas del relieve, de su superficie, la profundidad y la posición del borde exterior (Gerchanovich y Leontiev en Ionin, et al. 1977). Según estos autores, la plataforma insular cubana, se divide en tres zonas principales: Zona Exterior de la Plataforma. Zona Interior de la Plataforma. Costa. La Zona Exterior de la Plataforma, es la que sirve de limite hacia el mar de la plataforma insular y es donde se produce el mayor intercambio hidrodinámico de energía entre las aguas oceánicas y las de la zona interior. 22

La Zona Interior de la Plataforma, aparece como una gran macrolaguna, con fondo relativamente plano, poco profundo y muy bien protegida, donde pueden encontrarse formas relícticas del relieve morfoescultural, como restos abrasivos conservados y dunas litificadas que se encuentran sepultadas fundamentalmente por sedimentos antiguos de tipo acumulativo litoral. Esta zona es la de mayor estabilidad hidrodinámica, su ancho varía desde 200 m hasta 140 000 m y su extensión alcanza unos 67 000 Km 2, separada del mar abierto por arrecifes coralinos o cordones de cayos, lo que propicia la ocurrencia de un régimen hidroquímico e hidrológico específico, con condiciones peculiares de las formas del relieve (Ionin, et al. 1977). Según Juanes (1995), las costas cubanas pueden dividirse en tres tipos: Costas abrasivas Costas acumulativas Costas abrasivo-acumulativas Las playas, insertadas en el tipo de costas acumulativas, pueden dividirse en dos grandes grupos: las playas exteriores o abiertas y las playas interiores o protegidas del oleaje oceánico. Las playas exteriores son aquellas que reciben el embate directo del oleaje oceánico, por lo que los procesos costeros que en ellas se desarrollan tienen una significativa dinámica tanto por la fuerte actividad modificadora de las olas como por la intensidad de la erosión, transporte y deposición del material sedimentario. Las playas interiores se caracterizan por encontrarse frente a extensas áreas de bajo fondo y protegidas del oleaje oceánico por cordones de cayos o crestas de arrecifes que delimitan la plataforma insular cubana. 23

En este sentido puede apreciarse en el mapa de ubicación de las playas interiores de Cuba (Fig. 1), la posición que estas ocupan, bajo la protección de los sistemas de cayos que integran las cuatro regiones de la plataforma insular cubana. El mapa de ubicación que aparece en la Figura 1 es uno de los primeros resultados que arrojó el manejo de la base de datos del inventario de las playas interiores, a través del SIG Mapinfo Professional, georeferenciado de acuerdo al sistema de coordenadas geográficas (Tabla 1). Las condiciones hidrodinámicas de las regiones donde se ubican las playas interiores (Fig. 1), se encuentran gobernadas por la marcada protección natural que presentan esos acuatorios frente al oleaje oceánico. En zonas bajas de bahías interiores el movimiento de la masa de agua depende fundamentalmente del efecto del viento sobre la superficie del mar y de la acción del oleaje, aunque los flujos de marea también pueden jugar un papel importante en el régimen de circulación del acuatorio (Ionin et al. 1972). De este modo las características particulares de las regiones de estudio: pendientes suaves y regulares, condiciones de aguas someras y limitada área de acción del viento sobre la superficie del mar (Fetch), no permiten que se genere un régimen de oleaje bien definido, así como olas de alturas significativas, de modo que el transporte de sedimentos está condicionado fundamentalmente a la deriva litoral y por consiguiente a las características del viento, como su factor generador. En la Tabla 2 aparecen los valores de las pendientes de los perfiles de 25 de las playas interiores inventariadas, donde puede observarse que los valores medios de las pendientes oscilan entre 0.042 y 0.022, distinguiéndose una ligera superioridad de las pendientes emergidas respecto a las sumergidas. 24

Haciendo uso de la información morfológica que brindan los perfiles de las playas El Salto- Ganuza, Las Canas y Punta Alegre, contenida en los proyectos ejecutivos para la creación de playas artificiales en estos sitios, se calcula una variabilidad de la pendiente general del perfil entre 1.6% y 4.5%, para un valor medio de 2.4% (Tabla 3), estableciéndose la relación E = 4 S del perfil de playa conformado, lo cual significa que la pendiente emergida (E) es cuatro veces superior a la pendiente submarina (S). Las suaves pendientes que presentan las playas objeto de estudio propician el desarrollo de los procesos de acumulación, así como la formación de un relieve regular del fondo, lo que a su vez minimiza la generación de sistemas de oleaje de alta energía. De acuerdo a los resultados del análisis de las muestras de sedimentos tomadas en 25 de las playas interiores inventariadas (Tabla 4), se define la génesis y composición de cada una de ellas agrupadas en diferentes patrones sedimentarios, los que aparecen distribuidos geográficamente en el mapa de la Figura 2. En las playas interiores de Cuba se encontró una variada gama de la composición y génesis de los sedimentos, ya que en su formación intervienen materiales de dos grandes fuentes sedimentarias, la producción de biocomponentes marinos de diversa naturaleza y la influencia terrígena de las zonas emergidas. Esta última estrechamente relacionada con la compleja constitución geólogo-geomorfológica del Archipiélago Cubano. A diferencia de las playas expuestas a la influencia del oleaje oceánico, las características morfológicas y la génesis de las partículas que componen los sedimentos de las playas interiores ponen en evidencia, por un lado el débil hidrodinamismo de las aguas y por otro un paulatino proceso de invasión marina hacia territorios emergidos, detectado a través de la aparición de elementos pertenecientes a estadios sedimentarios pasados bajo la acción de la 25

erosión costera. En la Tabla 5 aparecen las principales características de los biocomponentes y los elementos terrígenos que componen el material sedimentario de las 25 playas muestreadas, así como su génesis. Donde se distingue que 12 de ellas son biogénicas, 10 terrígenas y 3 biogénicaterrígena, lo que marca una predominancia de los biocomponentes en los sedimentos de las playas interiores, con una significativa presencia de elementos terrígenos. A continuación se describen los patrones sedimentarios que aparecen distribuidos en las playas interiores inventariadas (Fig. 2), de acuerdo a los resultados del análisis de las muestras colectadas en cuanto a su génesis y composición. a) Arena Gruesa, Bien Clasificada, carbonatada con abundante contenido de moluscos. Biogénica. Este grupo se encuentra en la parte central y oriental de la costa sur de la provincia de la Habana, en las playas Surgidero, Mayabeque, Rosario, La Pepilla y Caimito (Fig. 2). Las que conforman una costa baja de origen denudativo y en partes aluvial, según Ionin, et al. (1977). Los sedimentos están formados por arena gruesa biodetrítica, de color amarillo carmelitoso con abundante contenido de moluscos principalmente bivalvos (pelecípodos) y en menor cantidad gasterópodos. Los fragmentos de moluscos presentan paredes finas y bordes angulosos, con una coloración negruzca que responde a estadios de elevada maduración sedimentaria. Tomando en cuenta que la clasificación del sedimento es buena, lo anteriormente expuesto podría ser el resultado de un proceso de cambio incipiente en el que se mezclan sedimentos jóvenes con elementos más antiguos redepositados en la parte emergida del litoral. 26

b) Arena Gruesa, Medianamente Clasificada, carbonatada, con abundante contenido de moluscos. Biogénica. Este grupo se localiza en la bahía de Jiguey en la costa norte del archipiélago cubano, particularmente en las playas Cunagua y Jiguey (Fig. 2). En este territorio se conforman dos tipos de costa: una aplanada acumulativa de laguna y otra abrasivo-acumulativa, según Ionin, et al. (1977). En general estos depósitos están formados por arena gruesa de color gris negruzco, con un predominio de moluscos bivalvos y algunos foraminíferos. La fracción de arena fina presenta un elevado contenido de partículas de color negro de origen orgánico y otros bioclastos cuyas superficies están impregnadas con esta misma coloración. Las conchas de moluscos muestran signos de envejecimiento reflejado por la pérdida de su microrelieve y brillo, así como la aparición de perforaciones. Por otra parte existen indicios de mezcla de elementos marinos recientes con materiales lacustres y pequeños fragmentos de rocas más antiguas provenientes de zonas emergidas, estas últimas en menor cantidad. c) Arena Gruesa, Bien Clasificada, carbonatada con abundante contenido de algas calcáreas. Biogénicas. Este grupo se encuentra en la costa norte y central de Cuba, específicamente en la playa de Caibarién (Fig. 2). Sus depósitos están formados por arena gruesa de color blanco con una buena clasificación, representados fundamentalmente por algas calcáreas (Halimedas) y un contenido mucho menor de moluscos. Los sedimentos que forman esta playa yacen en una costa acumulativa de manglar con pendientes muy suaves (Ionin, et al. 1977). 27