Geomorfología Costera Costas erosionales y depositacionales.
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Geomorfología Costera
Costas erosionales y depositacionales
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¿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
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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
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Tipos de costas - Tectónica
• Activas – Pacífico – Erosional
• Pasivas – Atlántico – Depositacional
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Características de Costas Erosionales
promontorio
cantilesTerraza marina elevada
arco
cueva
Pilote o stackpromontorio
bufadora
caletas
sedimentos
Terraza de abrasión
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Costa Pacífico de E.U.
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Características de Costas Depositacionales
lagunas
IslaBarra
Delta
Tómbolo
Isla
de b
arre
ra
Barrera de bahia
Corrientelitoral
Cresta de la ola
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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
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Erosión Costera por Región en E.U.
Porciento estable
Porciento erosión no-crítica
Porciento erosión crítica
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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
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Geomorfología Costera
Definición y terminología
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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.
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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).
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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
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Principios básicos
Olas y Transporte de Arena
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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]
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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]
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Desarrollo de olas por viento1
2
Tabla 1. Pista y duración mínima necesaria para olas completamente desarrolladas
Tabla 2. Características de olas completamente desarrolladas
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Desarrollo de olas por viento1
2
Tabla 1. Pista y duración mínima necesaria para olas completamente desarrolladas
Tabla 2. Características de olas completamente desarrolladas
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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]
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Transporte de arena por oleaje somero
Ola en aguas someras
Hacia la costa
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Refracción de oleaje
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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.
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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.
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Transporte Litoral
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Formación de Corrientes de Retorno
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Corrientes de retorno
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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
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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)(
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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
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Tasa de transporte de arena vs. potencia de oleaje
')(
cos)(77.0
ga
senECS
s
bbbnl
bbbnls senECSga cos)(77.0')(
sustituyendo
Y resolviendo para la razón volumétrica
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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
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Transporte Normal a la Costa
• Crecimiento y Erosión de la playa en Carmel, California• Tasa de crecimiento hasta de 15 cm por hora
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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
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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
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Interferencia en el Transporte de Sedimento
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Interferencia
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Efectos de espigones y rompeolas
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Efectos de espigones y rompeolas
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Efectos de espigones y rompeolas
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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
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Paredes de protección
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Colapso de paredes
Se utilizaron sacos de arena para prevenir daño a la estructura
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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.
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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.
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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
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Miami Beach, Florida. 1970’s
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Miami Beach, Florida. 1982
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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
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Ejemplo Santa Barbara California
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Muelle para embarcaciones pequeñas en Santa Barbara
• Se requiere bombear 275,000 m3/año de arena para mantener abierto el canal
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Otra solución – Santa Monica
• Un rompeolas paralelo a la costa crea una sombra de oleaje que permite la acumulación de arena
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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
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¡Sorpresa! (?) erosión costa abajo
• Retroceso de cantiles en Capitola 6 km al sur
• Pérdida de playa en Rio del Mar 10 km al sur
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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