Evolución morfodinámica de la costa de Isla Canela

Abstract

Este trabajo de fin de grado se centra en el estudio de la evolución morfodinámica de la costa de Isla Canela, situada en el Sur-Oeste de la Península Ibérica mediante el modelo hidrodinámico Delft3D (módulo WAVE). Dicho modelo se ha validado con coeficientes R=0,82 y S=0,82 para altura significante, R=0,74 y S=0,54 para el periodo pico y R=0,95 y S=0,95 para la dirección de oleaje. Se han definido 5 forzamientos de una semana de duración para los que se ha calculado el histograma de frecuencias altimétricas, la función de densidad tipo Weibull, la resultante media anual (RMA) y el transporte de sedimentos según la fórmula del CERC para distintos puntos de la costa. La finalidad del modelo es la de comparar los efectos del oleaje producido por estos forzamientos en el transporte de sedimentos, con el fin de poder analizar el patrón de sedimentación. Para el clima marítimo se han analizado la altura significante de ola que oscila entre 0 y 4 metro, siendo las más frecuentes entre 0 y 0,5 metros en un 55,46% de los casos, el periodo pico que oscila entre 1 y 18 segundos, dándose los más frecuentes, entre 4 y 7 segundos, en un 44,15% de los casos y en cuanto a la dirección de procedencia del oleaje, las más frecuentes son OSO y O (56,72%) y SE (15,12%). También se han analizado el régimen medio y extremal. En el primer caso se ha obtenido que la altura cuya probabilidad de no excedencia es del 56% es 0,4 metros, y la altura cuya probabilidad de no excedencia es del 88% es 1 metro. En cuanto al régimen extremal, se ha obtenido una probabilidad de no excedencia del 27,26% para una altura de 3 metros, otra de 45,84% para 3,4 metros y una probabilidad de no excedencia del 93% para 4,2 metros. El análisis de los resultados de la simulación permite concluir que la RMA aumenta durante los temporales, llegando a ser aproximadamente 6 veces mayor para el temporal correspondiente al escenario 4 (del 25 de octubre de 2003 al 1 de noviembre de 2003 y cuya altura máxima registrada fue de 3,9 metros), el cual es el de mayor influencia, y en general la dirección tiende a virar hacia el Este cuanto más lejos queda de la desembocadura del río Guadiana. Como ejemplo del aumento de la RMA, para el escenario 0 (semana sin temporales) se ha obtenido una media de 130,504 N/s en la costa, mientras que para el 4º escenario (el de mayor influencia) se ha obtenido 911,002 N/s de media. La fórmula del CERC referida anteriormente calcula el transporte longitudinal de sedimentos basándose en la hipótesis de que el transporte de sedimentos es directamente proporcional a la componente paralela a la costa del flujo de energía en la zona de rompientes. Tras aplicar dicha fórmula para cada escenario se concluye que la tasa de transporte longitudinal de sedimentos también aumenta en los temporales, especialmente para el 4º caso como ocurre con la RMA. De media para el escenario 0 se ha obtenido un transporte total de sedimentos de 0,065 m3/s, mientras que para el escenario 4 se ha obtenido -0,5398 m3/s. Aunque generalmente el transporte se da en dirección Este (como se ve en los resultados del escenario 0), los temporales y las barras de sedimento que existen frente a la línea de costa pueden influir en la dirección del transporte de sedimentos, virándolo hasta 180º (de ahí el valor negativo del escenario 4). Gracias a estos cálculos han podido definirse los puntos de erosión y acumulación de sedimentos. Finalmente se han analizado las actuaciones futuras en función de los resultados obtenidos, seleccionando la más adecuada y estudiando sus ventajas e inconvenientes.

This end-of-degree project is focused on the study of the morphological evolution of the coastal zone of Isla Canela, which is located in the South-West of Spain, through the hydrodynamic model of Delft3D (WAVE module). This model has been proved reaching coefficients of R= 0’82 and S= 0’82 for the significant wave height, R= 0’74 and S= 0’54 for the peak wave period and R= 0’95 and S= 0’95 for the wave direction. Five forcing situations of a week duration have been defined and for those it has been calculated the histogram of altimetrical frequencies; the Weibull type density and distribution functions; the resulting annual average and the sediment transport according to the CERC formula for different parts of the coast. The model’s purpose is to compare the effects of the surf produced by those forcing situations that were previously mentioned on the sediment transport so it is possible to analyze the sedimentation pattern. On the subject of maritime climate, it has been analyzed the significant wave height which swings between 0 and 4 meters, being the most common between 0 and 0’5 meters in 55,46 % of cases. For its part, the peak wave varies between 1 and 18 seconds, occurring more frequently between 4 and 7 seconds, in a 44’15% of cases. Finally, as for the wave direction of provenance, the most frequents are WSW and W (56’72 %) y SE (15’12%). In addition, the medium and extreme wave regime has been analyzed. For the first one, it has been register that the height whose probability of non-exceedance is 56% is 0,4 meters, and 88% for 1 meter. On the other hand, for the extreme wave regime it has been register 27,26% as the probability of non-exceedance for 3 meters of height, 45,84% for 3,4 meters and 93% for 4,2 meters. The analysis of the simulation’s results allows to conclude that the resulting annual average rises during rough weathers, it is approximately 6 times higher for the 4th case (from the 25th of october 2003 to the 1st of november 2003, which highest height registered was 3,9 meters), which is the most influential, and in general the direction tends to turn towards the East the further away it is from the river mouth of the Guadiana. As an example of the RMA increase, it has been obtained for the case 0 (week without storms) the medium value of 130,504 N/s, while for the 4th case (the most intense) this value is 911,002 N/s. The previously mentioned CERC formula calculates the longitudinal sediment transport based on the hypothesis that sediment transport is directly proportional to the component parallel to the coast of the energy flow on the surf zone. After applying this formula it is concluded that the longitudinal sediment transport also rises in rough weathers, especially on the 4th case as it was seen on the subject of RMA. For case 0, the medium value of the total sediment transport that has been obtained is 0,065 m3/s, while for the 4th scenario this value is -0,5398 m3/s. Although most of the transport occur eastbound (as it is seen on the previous result for case 0), rough weathers and the bars of sediment that exists in front of the shoreline can influence the direction of sediment transport changing it up to 180º (hence the negative value of the 4th scenario). Thanks to those calculations, it has been possible to define sediment accumulation and erosion points. Finally, the future interventions have been analyzed according to the results, selecting the most suitable and studying its advantages and disadvantages.