LA ENERGIA CINETICA Y SUS EFECTOS EN LAS PLAYAS

Fracción del texto publicado en:
http://acceda.ulpgc.es/bitstream/10553/1817/1/4246.pdf

por Jesús Martínez Martínez, M. Elena Melián, Frella Reyes, Cristina Rua - Figueroa, Angelo Santana, Carmen del Toro, y J. Juan Alonso Facultad de Ciencias del Mar. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.

RESUMEN

Se pretende modelizar globalmente los procesos de acreción y erosión en franjas intermareales de playas arenosas. Para ello:

1. Se ha hecho el seguimiento de una playa de Gran Canaria (España).

2. Y se realiza un estudio estadístico de diversas series temporales significativas de observaciones, tanto de la dinámica de los depósitos sedimentarios como del enmarque oceanológico.

l. INTRODUCCION

En relación con proyectos de optimización de playas arenosas, sobre todo turísticas, resulta necesario el estudio dinámico de tales ambientes sedimentarios. De ahí el interés de este tipo de trabajos, en los que se llega a establecer predicciones de las caracterizaciones y cuantificaciones de ganancias y pérdidas de áridos. Todo ésto se deberá considerar en la toma de decisiones respecto a la planificación y gestión del entorno litoral.

2. MATERIAL Y METODO

Para el desarrollo de la modelización, se han seguido las siguientes técnicas:

- Cálculo de cubicajes de arena en el estrán. se emplea la metodología de MARTÍNEZ et al. ( 1987).

- Análisis estadistico del clima marítimo, con datos de la boya de Las Palmas.

- Estimaciones de energías en las zonas de rompientes.

- Correlaciones entre los procesos dinámicos de los depósitos de arena y sus condicionantes arenosos.

Por otra parte, se ha seleccionado una playa arenosa representativa en el litoral grancanario: Sardina del Norte (Gáldar).

3. RESULTADOS Y DISCUSION

Los efectos más significativos de las franjas intermareales de las playas son. sin duda, las ganancias y pérdidas sedimentarias. La variación temporal del volumen de áridos de una playa resulta de la actuación conjunta de los procesos de acreción y erosión, que puede representarse mediante una ecuación que relaciona el volumen de áridos, el tiempo y los relaciona con las ganancias y pérdidas instantáneas producidos en un intervalo de tiempo. De acuerdo con las series temporales de medidas de Maratinez et al (1990), los cambios de volumen, debidos a los procesos de pérdidas, pueden ajustarse mediante expresiones exponenciales, que implicarían que a medida que crece el intervalo de tiempo, un agotamiento de todas las disponibilidades sedimentarias intermareales de la playa. Este sería un modelo idealizado que no se ajusta al comportamiento real de los balances sedimentarios de muchas playas. No obstante, la función exponencial sí sería aceptable para describir, cuantificar y predecir procesos de pérdidas en intervalos discretos de tiempo. y dentro de ciclos sedimentarios cortos (entre dos erosiones o acreciones significativas).

Sin embargo, los cambios de volumen debidos a procesos de acreción, se ajustan mejor a modelos logísticos que reflejan el hecho de que la velocidad con que aumenta el volumen es proporcional al producto de su valor en cada instante, por la cantidad de material que la playa aún puede admitir, hasta alcanzar su capacidad máxima K.

El modelo da lugar a un incremento inicial muy rápido de las ganancias, para luego estabilizarse, en torno a la asíntota v(t)=K. El seguimientode las playas, descritas por Martínez et al. (1990), permite verificar este comportamiento. Es obvio que el proceso de acreción no podría seguir una función exponencial que implique que con el tiempo se diera un acopio infinito de sedimentos con respecto al macrosistema donde se ubica la playa, cosa que no coincide con la realidad.

La modelización global de los procesos de acreción y erosión en playas arenosas, conforme a las limitaciones establecidas. también puede llevarse a cabo mediante el uso de modelos logísticos, tales como los recogidos por Beltrami (1987). En tales modelos, la variación instantánea, en el volumen sedimentario de las playas arenosas. obedece a una ecuación de equilibrio entre las ganancias instantáneas.

 

En tales modelos, la variación instantánea, en el volumen sedimentario de las playas arenosas obedece a una ecuación de equilibrio entre las ganancias instantáneas, que vendrían expresadas mediante una fórmula, así como las pérdidas instantáneas, que relacionan el volumen máximo que admite la playa, el volumen umbral (mínimo) de la playa, y el parámetro de tiempo (inverso de la cantidad de tiempo necesaria para pasar de un volumen 1 a un volumen 2); la tasa de pérdidas (P) o volumen perdido por unidad de tiempo, depende del tiempo, la energía del temporal y la disponibilidad sedimentaria. Con objeto de simplificar el modelo, se asume que, en intervalos de tiempo correspondientes a episodios concretos de erosión o acreción, P se mantine aproximadamente constante.

La ecuación expresa el hecho de que la pérdida instantánea es proporcional a la parte que, dentro del volumen total de la playa, representa el volumen sedimentario en exceso, sobre el volumen umbral. Sin embargo, da lugar a una expresión muy brusca para las pérdidas, y para suavizarla, se corrige de la siguiente manera:

P (t) = - Pv2 (t) + v2 (t)

que conserva la caracteristica de implicar la estabilización del proceso de pérdidas, toda vez que alcanza una tendencia asintótica P(t)=P.

La cuestión de principal interés esta en determinar si, en estas condiciones, existe algún volumen de equilibrio para la playa: un volumen tal que, si se alcanza, la playa se mantiene en él sin variación. Para responder a esta cuestión, se impone en la condición de que el volumen de la playa no varíe, esto es, que dv/dt=0. Ello implica que, una vez alcanzado el volumen de equilibrio, las pérdidas deben ser iguales a las ganancias.

Los temporales previos y posteriores a los significativos se localizarían, en principio, dentro de los comportamientos asintóticos de los procesos de acreción y erosión efectiva, respectivamente. Sin embargo, conviene hacer las siguientes matizaciones:

1. Los temporales previos podrían determinar basculaciones topográficas intermareales, sin cambios volumétricos significativos. en la totalidad de esta franja. Actuarían a modo de "tampón" en el balance sedimentario y, por lo tanto, tienden a estabilizar la acreción máxima. No obstante, las ligeras pérdidas sedimentarias tendrían entidad adecuada para iniciar, en muchos casos, la curva exponencial de la erosión, en su tramo más suave.

2. Los temporales posteriores serían responsables, en gran medida. de la pendiente en las curvas logísticas de acreción.

Para la Playa de Sardina del Norte (Gran Canaria), el conjunto de procesos intermareales, de acreción u erosión de una serie temporal de seis años, dexcribe una especie de oscilación periódica, de geometría peculiar, que, de entrada, haría recordar una función tipo cuasi senoidal.

Estos procesos de acreción y erosión de arenas son respuestas de los cambios energéticos de las playas. En efecto, tales ambientes sedimentarios se pueden definir como un sistema tendente a un equilibrio entre energía cinética del oleaje.

Valores granulométricos del árido y pendiente topográfica.

La anterior definición en parte ha sido recogida por Bascom (1951). Su curva relaciona valores granulométricos de los áridos y pendientes topográficas. No obstante, quien ha considerado conjuntamente, de forma explicita, los tres componentes del sistema  es KOMAR (1976), en una gráfica que ha servido para diseñar otra adaptada a las características de las arenas del entorno canario (Figura 3). En esta última, la curva envolvente superior representa situaciones de alta energía del oleaje, mientras que la inferior corresponde a las situaciones de baja energía. Sobre estas tienen lugar los procesos de erosión y acreción, según las pautas que se describen el la figura 4. Las expresiones de Sunamura (1984) entre otras, hacen admisibles las relaciones gráficas antes reseñadas.

Para la cornisa septentrional de la Isla de Gran Canaria, en donde se encuentra la Playa de Sardina del Norte, el enmarque energético se muestra en la figura 5. En ella, se representa la energía del oleaje, en la zona de rompesientes, y en relación coin alturas máximas, significantes y medias, de datos del clima marítimo, registrados por la Boya de Las Palmas, para una serie temporal de cuatro años (entre 1986 - 1989). Para las estimaciones de energía en la zona de rompientes, se aplica una aproximación de las formulaciones de la teoria lineal de las ondas. Se acepta esta metodología. de acuerdo con autores tales como Miche (1944),  Horikawa y Kuo (1966) Collins y Wier (1969) y Komar y Gaughan (1972), aunque según algunes autores, se introduciría un cierto error (véase, por ejemplo, Sánchez Arcilla, 1984).

 

4. CONCLUSIONES

1. El comportamiento global de ganancias y pérdidas de arenas, en la franja intermareal, se puede medir mediante un modelo logístico.

2. Los términos referentes a los procesos de ganancias y pérdidas se verifican, muy aceptablemente. con los comportamientos empíricos.

3. Se llegan a estimar las correlaciones entre los anteriores procesos sedimentarios y sus condicionantes oceanológicos. entre los que se encuentran, entre otros, los temporales significativos de la erosión y las bonanzas de la acreción.

4. Para casos concretos, las caracterizaciones de la energía del oleaje, en zonas de rompientes. según datos estadísticos del clima marítimo, explican satisfactoriamente la localización, en el tiempo, de los procesos intermareales de acreción y erosión.