¿Sabías que la arena de la playa que pisas hoy puede transportarse varios kilómetros más allá mañana? Claro que lo sabías, pero... ¿qué agentes producen este fenómeno y cómo lo hacen? ¡No te pierdas este post dedicado a la dinámica litoral!. En él responderemos a estas preguntas y mostraremos cómo calcular dichos movimientos de arena, que son claves en las obras portuarias.
La costa, tal y como la conocemos, es un elemento de la naturaleza tremendamente variable. Alrededor de un 20% de la superficie terrestre ha sido conformada por esta acción dinámica del mar, hecho que le ha tomado millones de años. En general, la costa está sumergida en un proceso de evolución permanentemente, provocado a corto plazo por la incesante acción del oleaje y, más a largo plazo, por lentos procesos desarrollados a escala geológica.
Por dinámica litoral se entiende el estudio de los fenómenos de variación de la sedimentología en las zonas costeras, a lo largo del tiempo, en función de una serie de factores externos.
Aporte sedimentario del río Amazonas al Océano Atlántico.
De este modo, un tramo de playas estará sometido a la dinámica litoral, de forma que cada estado de oleaje hace que los sedimentos se muevan de un lugar a otro. Así, un oleaje oblicuo a la línea de costa produce, al romper, un transporte de sedimentos en el sentido de avance de los frentes de olas. Este mismo sedimento, al retroceder la masa de agua tras la rotura, bajará por la línea de máxima pendiente de la playa, lo que provocará su zigzagueante avance en un claro sentido. Tras esto, parece evidente que la cantidad de sedimento movilizado dependerá de la energía del oleaje (altura de ola).
La situación de un tramo de costa será estable cuando el transporte sólido neto, debido a todos los oleajes que han actuado sobre ese tramo de costa, sea nulo. Este equilibrio rara vez ocurre, salvo en áreas muy abrigadas como el fondo de ensenadas o en zonas muy protegidas por obstáculos naturales o artificiales como un puerto, donde no interesa que exista una variación repentina de los calados y de la geometría del fondo marino.
De esta forma, una gran obra marítima como es un puerto, representa una barrera frente al transporte natural de arena producido en la costa y deberá ser estudiado al detalle para no interferir en el medio ambiente.
Centrémonos ahora en la cuantificación del transporte sedimentario. Debido a que el régimen de oleaje es variable en intensidad y en dirección, el valor y sentido de este transporte es también variable. De esta forma, un observador posicionado en la costa, y dependiendo de que el oleaje incida a uno u otro lado de la normal a dicha costa, verá un transporte sedimentario dirigido en uno u otro sentido. Además, el valor del transporte observado, contabilizado en metros cúbicos de sedimento por unidad de tiempo, tendrá un valor variable dependiendo del estado del oleaje. Integrando durante un año las mediciones del transporte realizadas por el virtual observador se tendría un valor del transporte de derecha a izquierda (Qdi), dado habitualmente en m3/año y, respectivamente, un valor del transporte de izquierda a derecha (Qid). A partir de estas mediciones se definen los conceptos de transporte bruto y transporte neto.
Se denomina transporte bruto (siempre positivo) a:
Qb = |Qdi| + |Qid|
Y se denomina transporte neto (con su signo, que indica el sentido del transporte) a:
Qb = Qdi - Qid
Siendo este último, el transporte neto, el responsable de los fenómenos de sedimentación o erosión del tramo litoral considerado.
La parte más importante de los fenómenos de dinámica litoral se producen en la zona de rompientes, zona entre la línea de rotura y la línea de costa, ya que es allí donde casi la totalidad de la energía transportada por el oleaje es disipada por la costa. Este hecho hace que los flujos hidrodinámicos generados, y los valores del transporte en esta zona sean también los más importantes.
Además de los conceptos ya introducidos de transporte bruto y transporte neto, es necesario concretar los de capacidad de transporte y transporte real.
Se entiende por capacidad de transporte el valor máximo del transporte sólido paralelo a la costa (bruto o neto) que se puede llegar a alcanzar en una playa determinada, dadas unas condiciones de oleaje y unas características del sedimento.
El método más usado para el cálculo de la capacidad de transporte es la fórmula del CERC (Coastal Engineering Research Center) o "Método del Flujo de Energía" (CERC, 1984) que, sin embargo, presenta dos inconvenientes que deben ser tenidos en cuenta: no considera las características del sedimento y el hecho de que fue concebido para playas con batimetría recta y paralela.
Donde:
- Q la capacidad de transporte sólido, en m3/año.
- Ho la altura de ola en profundidades indefinidas, en metros.
- θb el ángulo entre la cresta de la ola en profundidades indefinidas y la línea de costa.
Por último, nos gustaría destacaros un cortometraje sacado de las AGI-EBF basic earth science series, elaborado por los profesores Douglas Inman y Jhon S. Shelton donde se explica a la perfección el fenómeno del que hoy os hemos hablado.
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