Análisis morfodinámico de la desembocadura del río Guadiana

Abstract

La hidrodinámica del estuario del río Guadiana (suroeste de España) está controlada por la acción conjunta del oleaje, las variaciones del nivel del mar, la descarga fluvial y el viento. La particularidad de este estuario es la existencia de un delta sumergido en la entrada de la desembocadura que en condiciones extremas limita las condiciones de navegabilidad del mismo. Esta problemática es considerada como el resultado antes los cambios bruscos que se han dado en la hidrodinámica de la desembocadura como respuesta a la construcción de los diques paralelos de encauzamiento de la desembocadura entre los años 1os años 1972 y 1974 junto con la gran regulación del río, tanto en caudal como en aporte de sólidos en su descarga, a lo largo de su recorrido mediante la construcción de presas u otras obras civiles. Para asegurar la seguridad en la navegación, la Agencia Pública de Puertos de Andalucía ha llevado a cabo operaciones de dragado del canal de navegación en los años 1987 y 2015. A partir de la batimetría del año 2016 y a través del análisis de los resultados preliminares obtenidos mediante un modelo numérico junto con alguna modificación en la batimetría inicial, se ha definido la discretización numérica de la zona de estudio para posibilitar una caracterización válida de la hidrodinámica de la desembocadura. Con esta herramienta se ha estudiado dicha hidrodinámica mediante el análisis de los resultados proporcionados por el modelo ante diferentes escenarios de simulación. Los datos de la zona de estudio utilizados en este trabajo muestran que el estuario consiste en un sistema mesomareal y semidiruno, con una carrera de marea media de 2 m. La marea tiene influencia en toda la zona de estudio, inundando una amplia zona de marismas y avance de la línea de costa sobre todo en el margen de la costa española. La dirección de procedencia de oleaje más frecuente es WSW, con alturas de ola entre 0 y 5 m y periodos de pico entre 2 y 21 s, predominando las alturas de ola inferiores a 1 m y periodos pico entre 4 y 6 s. Las direcciones de procedencia del viento más frecuentes son NNW y SW, con rango de velocidades de viento entre 0 y 21 m/s y más frecuentes entre 2 y 6 m/s. En situaciones de bajamar, sobre todo en las máximas, la profundidad en el canal de navegación se considera insuficiente para el cumplimiento de las condiciones mínimas de navegabilidad. Esta problemática se incrementa ante la acción del oleaje con dirección de procedencia WSW o SW, las cuales son las de mayor probabilidad de ocurrencia en el dominio de estudio llegándose a alcanzar calados de valores inferiores a 2.5 m. Por lo tanto, se llega a la conclusión de que la dinámica de la zona de estudio resulta con un comportamiento del modelo numérico en el cual se observan resultados que tienden a la reducción del calado en la zona más cercana del canal de navegación a la bocana de la desembocadura, considerándose con la zona más crítica y de mayor interés en el estudio del mismo. En cuanto a los resultados obtenidos a partir de la simulación de los diferentes escenarios o temporales seleccionados, se llega a la conclusión de que la existencia del río en el modelo, tanto en descarga de caudal como en aporte de sólidos al dominio de estudio, provoca un aumento considerable del volumen de sedimentos depositados y erosionados y, por lo tanto, una dinámica más intensa sobre todo en los escenarios “T1” y “T2” donde las condiciones de oleaje y clima marítimo son más extremos. Por otro lado, tras el análisis de la influencia del oleaje a partir de los cambios de batimetría en el canal de navegación al finalizar la simulación de cada escenario de simulación se demuestra que en tanto en “T1”, como en “T2” se tiende a un desplazamiento del “Outer Shoal” hacia la bocana de la desembocadura, con zonas de grandes erosiones y sedimentaciones que podrían dificultar en instantes de bajamar la navegabilidad del mismo. En cuanto al análisis global del dominio x de estudio, se llega a la conclusión de la existencia de una gran sedimentación en la zona costera portuguesa la cual se encuentra adyacente con una zanja erosiva. Dicha zona tiene una continuidad hasta la zona del dique, prolongándose hasta la zona de “Lateral Bar” y “Outer Shoal”. En cambio, en la zona más cercana a la costa española, se encuentran zonas de erosión y sedimentación aisladas y con una irregularidad en cuanto a su formación. Estos resultados anlizados a partir de la dinámica, son de mayor intensidad en “T1”, mientras que en “T2” y “T3” se encuentran resultados más suaves pero que siguen la misma tendencia. Los resultados muestran que la zona de estudio es un dominio muy dinámico, con gran transporte de sedimentos y de acción de las mareas, con un oleaje con una dirección predominante bastante aislada y con grandes cambios en su batimetría tanto en condiciones de calma como en temporales. La zona de estudio no se encuentra en equilibrio dinámico debido a la construcción del encauzamiento del estuario, entre otras obras civiles, y al continuo cambio en la regulación a la que ha sido sometido el río a lo largo de la historia mediante la construcción de embalses en su recorrido. Se demuestra que la tendencia de la dinámica de la desembocadura, debido a los diversos factores que se han ido desarrollando y describiendo a lo largo del trabajo, es de ser cerrada mediante la deposición de sedimentos y a la generación de diferentes formaciones a lo largo de la zona más cercana a la bocana de la desembocadura. Este hecho es explicado mediante los continuos trabajos de dragado que se realizan en la misma para poder seguir posibilitando la navegación de un río tan importante en el panorama español como es el Guadiana.

The hydrodynamics of the river Guadiana estuary (southwest of Spain) are controlled by the joint action of waves, sea level variations, river discharge and wind. This estuary’s particularity is the existence of an immersed delta at the entrance of the river mouth which limits the navigability of the aforementioned under extreme conditions. This problem results from the sudden changes the hydrodynamics of the river mouth has been subjected to because of the construction of parallel dams channelling the river mouth between 1972 and 1974 as well as of the river’s regulation – both in flow and solid content – along its course through the construction of dams or other civil engineering works. To ensure the safety of its navigability, the Andalusian Public Ports Agency has carried out dredging works in the navigation channel between 1987 and 2015. Through the 2006 bathymetry and the analysis of the preliminary results obtained through a numerical model – as well as with some modifications of the initial bathymetry – a discretization of the study zone has been carried out, allowing a valid characterisation of the river mouth’s hydrodynamics. With the results obtained from the model in different simulation scenarios, the hydrodynamics have been studied. The study zone data used in this project shows that the estuary consists on both a mesomareal and semidiurnal system with a tidal run of 2 meters average. The tide influences the whole study zone, flooding a wide marshland area and advanced coast line, especially in the Spanish coast side. The most frequent wave direction is WSW – with wave heights ranging from 0 to 5 meters and peak periods of 2 and 21 seconds – being waves of less than 1 meter and peak periods of 4 to 6 seconds predominant. The most common wind directions have been NNW and SW, with speeds ranging from 0 to 21 meters/second and more frequently between 2 and 6 meters/second. In low tide situations – especially in the lowest ones – the depth of the navigation channel is not enough to comply with the minimum navigability conditions. This problem is more noticeable when considering the influence of winds originating from WSW or SW – something that is a common situation in the study domain – reaching draughts lower than 2.5 meters. The dynamics of the study zone results from the behaviour of the numerical model, in which results which tend to the reduction of the draught depth in the area where the navigation channel is closer to the estuary mouth are observed. Consequently, this is considered the most critical and study-worthy area of the project analysis. As for the results obtained from the simulation of the different scenarios or selected temporals, it is concluded that the existence of the river in the model, both in discharge of flow and in contribution of solids to the domain of study, causes a considerable increase in the volume of sediments deposited and eroded and, therefore, a more intense dynamic especially in the scenarios "T1" and "T2" where the conditions of waves and sea climate are more extreme. On the other hand, after the analysis of the influence of the waves from the changes of bathymetry in the navigation channel at the end of the simulation of each simulation scenario is shown that in both "T1", as in "T2" tends to a displacement of the "Outer Shoal" toward the estuary, with zones of great erosions and sedimentations that could hinder the airworthiness of the low tide. As for the overall analysis of the study domain, the conclusion is reached of the existence of a large sedimentation in the Portuguese coastal area which is adjacent to an erosive ditch to hinder the airworthiness of the same one in moments of low tide. As for the overall analysis of the study domain, the conclusion is reached of the existence of a large sedimentation in the Portuguese coastal area which is adjacent to an erosive ditch. This area has a continuity to the area of the dike, extending to the area of "Lateral Bar" and "Outer Shoal". On the other hand, in the area closest to the Spanish coast, there are zones of erosion and sedimentation isolated and with an irregularity in terms of their xii formation. These results analysed from the dynamics, are of greater intensity in "T1", whereas in "T2" and "T3" are found smoother results but that follow the same tendency Results show that that study zone is a highly dynamic domain, with vast quantities of sediments being transported and intense tidal action, with waves of isolated predominant direction and considerable bathymetry changes – both under calm conditions and thunderstorm ones. The study zone is not in dynamic equilibrium because of the construction of the estuary channelling – among other civil engineering works – and the uninterrupted regulation changes the river has been subjected to throughout history with the construction of dams along its course. It has been demonstrated that the mouth river’s dynamic tends to be obstructed with sediments and several formations along the area which is closest to the estuary’s mouth. This explains the continuous dredging works carried out in the area to ensure navigability in such an important Spanish river as Guadiana is.