Geomorfología Costera

Costas erosionales y depositacionales

¿Quien estudia las costas?

• Geógrafos y Morfólogos– Evolución de las formas costeras

• Geólogos– Naturaleza y origen de los sedimentos

• Ingenieros Costeros– Protección costera– Diseño de estructuras costeras– Estudios básicos

• Oceanólogos– Mareas, olas, naturaleza fundamental de las playas y

costas

Usos Múltiples

• Recreacional– Nado– Surfing– Baños de sol– Paseos naturistas– Caminata– Ejercicio– Pesca– Esparcimiento

• Vivienda– Casas– Hoteles

• Militar– Invasiones [día-D]

• Minería– Minerales– Materiales de construction

• Generación de energía• Navegación• Acuicultura• Desecho de residuos• Varazones y refugio

Tipos de costas - Tectónica

• Activas – Pacífico – Erosional

• Pasivas – Atlántico – Depositacional

Características de Costas Erosionales

promontorio

cantilesTerraza marina elevada

arco

cueva

Pilote o stackpromontorio

bufadora

caletas

sedimentos

Terraza de abrasión

Costa Pacífico de E.U.

Características de Costas Depositacionales

lagunas

IslaBarra

Delta

Tómbolo

Isla

de b

arre

ra

Barrera de bahia

Corrientelitoral

Cresta de la ola

Evolución de una Isla de Barrera

Perfil original

Nivel medio del

mar Playa oceánicaDuna

marismaPlanicie de barrera

Laguna

oceano

oceano

oceano oceano

turba

Capa de turba

oceano

Erosión Costera por Región en E.U.

Porciento estable

Porciento erosión no-crítica

Porciento erosión crítica

Erosion en los EU

• Por lo menos 20% de las costas están en peligro de alteración

• La construcción de presas se ha incrementado en los últimos 50 años

• Se ha elevado el nivel del mar• En el invierno tormentoso de 1983, la zona costera

en California sufrió daños a 3,666 casas y 1,020 negocios

• Las pérdidas excedieron $100 millones de dólares

Geomorfología Costera

Definición y terminología

Definición de PlayaPlaya: (a) es una acumulación de sedimento

no consolidado (arena, cantos, etc.) que se extiende desde el nivel medio de marea hasta algún cambio fisiográfico como un cantil o campo de dunas.

Litoral: este término denota tambien la porción bajo el agua importante en los procesos de formación-destrucción de la playa. Su límite inferior es donde el oleaje ya no mueve al sedimento.

Definición de Zona CosteraCosta: (a) Una franja de tierra de ancho indefinido

(puede ser de varios kilómetros) que se extiende desde la linea de bajamar hasta el primer cambio importante hacia tierra en la morfología. (b) La parte de un pais considerada como cercana a la costa, comunmente incluye toda la planicie costera; un distrito litoral que contenga alguna característica específica, tal como la Costa de Oro. Adj: costero.

Area Costera: Las areas de tierra y mar que bordean la linea de costa y hasta la rompiente (CERC, 1966, p. A6).

Terminología de Playas

costa

Cara de la playa

Linea de rompiente en

bajamar

rompientes

postplayaplaya

Cercana a la costa

Fuera de la costa

Linea de playa en bajamar

Linea de playa en marea alta

anteplaya

linea de costa

Cantíl

Barras y cordones

Principios básicos

Olas y Transporte de Arena

Viento y Olas

• Las olas se generan por viento que sopla sobre la superficie del mar

• La altura es función de– velocidad, pista y duración

• El agua se mueve en un patrón circular que se acaba con la profundidad– Longitud de onda (L)=distancia entre crestas o valles– No existe movimiento debajo de prof = L/2 “[base de la ola]

Viento y Olas

• Las olas se generan por viento que sopla sobre la superficie del mar

• La altura es función de– velocidad, pista y duración

• El agua se mueve en un patrón circular que se acaba con la profundidad– Longitud de onda (L)=distancia entre crestas o valles– No existe movimiento debajo de prof = L/2 “[base de la ola]

Desarrollo de olas por viento1

2

Tabla 1. Pista y duración mínima necesaria para olas completamente desarrolladas

Tabla 2. Características de olas completamente desarrolladas

Desarrollo de olas por viento1

2

Tabla 1. Pista y duración mínima necesaria para olas completamente desarrolladas

Tabla 2. Características de olas completamente desarrolladas

Viento y Olas

• Las olas se generan por viento que sopla sobre la superficie del mar

• La altura es función de– velocidad, pista y duración

• El agua se mueve en un patrón circular que se acaba con la profundidad– Longitud de onda (L)=distancia entre crestas o valles– No existe movimiento debajo de prof = L/2 “[base de la ola]

Transporte de arena por oleaje somero

Ola en aguas someras

Hacia la costa

Refracción de oleaje

Refracción de oleaje

• Refracción de oleaje alrededor de Punta Maili, Oahu, Hawaii.

• Note como se doblan las crestas de las olas casi 90° a medida que se mueven alrededor de la punta.

Refracción de oleaje

• Refracción de oleaje alrededor de Punta Maili, Oahu, Hawaii.

• Note como se doblan las crestas de las olas casi 90° a medida que se mueven alrededor de la punta.

Transporte Litoral

Formación de Corrientes de Retorno

Corrientes de retorno

Transporte litoral

• El transporte litoral erosiona y deposita arena

• 115,000-270,000 m3/año • 15,000-35,000 camiones

grandes de volteo / año

• La corriente de agua + la arena se mueven paralelas ala costa como resultado de la incidencia oblicua del oleaje sobre la costa

Zona de rompiente Dirección

de la corriente

Limite del

oleaje

Trayectoria de la arena

Aproximación del oleaje

Tasa de transporte de arena vs. potencia de oleaje

Komar e Inman, 1970

Tasa de energía gastada en la playa, erg/sec cm

Tas

a d

e t

ran

spo

rte

de

se

dim

ento

din

as/s

ec

ECn = flujo de energía por oleaje en la playaAb = Angulo del oleaje con la rompienteE = 1/8 ρsHbgHb = altura de la ola en la rompientePf = densidad del fluidoCn = √gdD = profundidad = 1.28 Ha’ = porosidad del sedimento ~ 0.6

bbbnl senECP cos)(

Tasa de transporte de arena vs. potencia de oleaje

lsl SgaI ')(

bbbnl senECP cos)(

ll PI 77.0 Razón de peso inmerso

Potencia del oleaje (energía gastada en la playa)

Relación entre la razón de peso inmerso y la razón volumétrica

Tasa de transporte de arena vs. potencia de oleaje

')(

cos)(77.0

ga

senECS

s

bbbnl

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sustituyendo

Y resolviendo para la razón volumétrica

Tasa de transporte de arena vs. potencia de oleaje

ECn = flujo de energía por oleaje en la playaAb = Angulo del oleaje con la rompienteE = 1/8 ρsHbgHb = altura de la ola en la rompientePf = densidad del fluidoCn = √gdD = profundidad = 1.28 Ha’ = porosidad del sedimento ~ 0.6

Transporte Normal a la Costa

• Crecimiento y Erosión de la playa en Carmel, California• Tasa de crecimiento hasta de 15 cm por hora

Transporte Normal a la Costa

• Crecimiento y Erosión de la playa en Carmel, California• Tasa de crecimiento hasta de 15 cm por hora

Erosión oct-marzo

Depósito abril-sept

La playa es el amortiguador entre el oleaje y la tierra

• El ancho representa el balance dinámico entre la erosión y depositación de arena por el oleaje

playa

Zona de surf invierno

Marea

inviernoverano

Interferencia en el Transporte de Sedimento

Interferencia

Efectos de espigones y rompeolas

Efectos de espigones y rompeolas

Efectos de espigones y rompeolas

Estabilización de Playas

• Diferentes métodos

• No siempre funcionan

• ¡La mayoría resuelve un problema y crea muchos otros!

• Ejemplos– Paredes de protección – Tetrápodos– Espigones– Alimentación artificial

Paredes de protección

Colapso de paredes

Se utilizaron sacos de arena para prevenir daño a la estructura

Colapso de paredes

• 199th Street, Redington Shores, Pinellas Co., Florida, U.S.A.

• Daño resultado de erosion costera de paredes y edificios s

• Octubre 12, 1985.

Linea de costa del Sur de Tokyo, Japón

•En japón la estabilización de playas se lleva a cabo por medio de tetrápodos en este desarrollo de aguas termales.

•Esta sociedad orientada a lo ingenieril opta de ser posible por nunca perder terreno al mar.

•Donde se desea, se crean playas artificiales.

Puerto Brazos, Texas, Para poder participar en programas federales de aseguranza contra inundaciones, las casas nuevas en la costa deben estar construidas sobren zancos. Esta practica es un redescubrimiento de algo que se usaba hace miles de años

Area Costera Moderna de Puerto Moresby, Papua-Nueva Guinea Coastal village construida sobre zancos para proteger las casas de marejadas y mareas extraordinarias

Miami Beach, Florida. 1970’s

Miami Beach, Florida. 1982

Problema: proveer abrigo en una costa expuesta

• Solución: rompeolas para bloquear al oleaje• Resultado: se retiene arena costa-arriba, el

transporte litoral envuelve al rompeolas y bloquea la entrada

Ejemplo Santa Barbara California

Muelle para embarcaciones pequeñas en Santa Barbara

• Se requiere bombear 275,000 m3/año de arena para mantener abierto el canal

Otra solución – Santa Monica

• Un rompeolas paralelo a la costa crea una sombra de oleaje que permite la acumulación de arena

Escolleras para estabilizar una desembocadura de rio Santa Cruz

• La arena bloquea la desembocadura – hay que navegar con la marea

• Impacto de la interrupción natural de transporte de arena costa abajo

¡Sorpresa! (?) erosión costa abajo

• Retroceso de cantiles en Capitola 6 km al sur

• Pérdida de playa en Rio del Mar 10 km al sur

Anomalías

• El Niño (ENSO)– La precipitación pluvial se incrementa en

algunas regiones– Cambian las trayectorias de las tormentas

• Elevación del nivel del mar– Incremento de la erosión– Los ecosistemas son afectados por los cambios

en la temperatura