Walter La Madrid, MSc.

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INGENIERÍA DE COSTAS

Tema 1

Definiciones

La zona costera

El litoral o zona costera es aquella parte del continente inmediatamente adyacente al océano y, obviamente, influenciada por él. Incluye la costa y la línea de costa, las playas, estuarios, lagunas, manglares y deltas.

Aunque la zona costera ocupa sólo una pequeña porción del margen continental, es fácilmente una de las partes más importantes del ambiente marino. La mayor parte de la población del Perú vive a menos de 200 kilómetros del mar y muchas de las grandes ciudades del mundo están construidas cerca del mar, especialmente sobre estuarios.

DEFINICIONES

• Costa: es la región de interacción entre el mar y el continente que abarca desde el ámbito submarino activo y la parte del continente hasta donde llega la influencia efectiva del mar.

• Zona Litoral: es la porción de la costa que incluye a la playa y el ámbito submarino donde ocurren los procesos que modifican a la playa.

• Playa: es una acumulación de sedimentos inconsolidados (arena, gravas, cantos rodados, etc.) que se extiende desde la línea media de bajamares hasta algún cambio fisiográfico mayor (acantilado, médano, etc.) o donde haya vegetación permanente.

• Orilla o Ribera: zona de contacto entre el continente y el mar.

• Zona Costa Afuera (offshore): corresponde a la porción de costa hacia el mar de la zona de rompiente.

• Playa Exterior (nearshore): es la porción que se extiende desde la orilla hasta la zona de rompiente.

Tsunamis (maremotos), ondas largas que se generan

cuando se produce un terremoto con epicentro en el fondo del mar.

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Estimación del Valor Medio del Mar

¿QUE ES EL NIVEL MEDIO DEL MAR?

•Es el promedio de las alturas de la marea en un sitio dado sobre un período

determinado (p.e. 1 año).

•Es diferente para cada período considerado

•Es diferente para cada sitio

Marea meteorológica, sobreelevación del nivel medio del mar asociada al paso de

una borrasca.

En un país, nivel medio del mar fijado convencionalmente y a partir del cual se

calculan todas las cotas de altitud que figuran en la cartografía oficial.

Marea astronómica,: se entiende por marea astronómica el movimiento de ascenso-descenso del nivel del mar por efecto de la atracción gravitatoria de la luna y del sol.

Marea meteorológica,:corresponde a variaciones no periódicas del nivel del mar producidas por cambios en la presión atmosférica o por la acción del viento y del oleaje. Estos controles deben tenerse en cuenta para el diseño de barreras de prevención de inundaciones y para el dimensionamiento de las obras de abrigo.

Run-up: se entiende por run-up el movimiento de ascenso de la lámina de agua sobre el talud de playa debido a rotura del oleaje en la costa.

Nivel del mar,: cota instantánea de la superficie del agua.

Nivel medio del mar,: cota media del nivel del mar en una serie de datos suficientemente larga.

Nivel de marea,: nivel del mar sin tener en cuenta la acción del oleaje. Es el nivel que resulta al considerar la marea astronómica y la marea meteorológica. Cota de inundación,: nivel del mar aplicado a playas. Es la suma de la acción conjunta de la marea astronómica, la marea meteorológica y el run-up.

La presente información muestra las prediciones de las horas, alturas de

las pleamares y bajamares de los Puertos de Piura y Callao las que se

basan principalmente en la información proveniente de la Red de

Estaciones Mareográficas referidas al Nivel Medio de Bajamares de

Sicigias Ordinarias (NMBSO), establecidas por la Dirección de

Hidrografía y Navegación (DHN) en el Litoral Peruano.

Definiciones

Marea: movimientos periódicos y alternativos de ascenso y descenso del nivel

del mar producidos por la atracción gravitacional que ejercen sobre la tierra la

Luna y el Sol principalmente.

Pleamar: nivel máximo alcanzado por una MAREA CRECIENTE.

Bajamar: nivel mínimo alcanzado por una MAREA VACIANTE.

Marea creciente: período de la MAREA entre la BAJAMAR y la PLEAMAR

consecutiva.

Marea vaciante: período de la MAREA entre la PLEAMAR y la BAJAMAR

consecutiva.

Niveles de Referencia:

Nivel Medio del Mar: es el promedio de la altura del mar para todas las fases

de la marea tomado durante una larga serie de observaciones.

Nivel Medio de Bajamares de Sicigias Ordinarias: es el promedio de la

bajamar de las mareas de sicigias que ocurren un día o dos después de la luna

nueva o llena.

Bayovar Enero 2010

DIA

HORA CM

1 0409 153

1025 -5

1703 170

2302 30

2 0458 159

1112 -9

1750 179

2351 26

3 0547 159

1158 -8

1837 182

4 0041 25

0638 156

1245 0

1923 181

DIA

HORA CM

1 0400 162

1016 -5

1654 179

2253 30

2 0449 168

1103 -9

1741 188

2342 26

3 0538 168

1149 -8

1828 191

4 0032 25

0629 165

1236 0

1914 190

Paita Enero 2010

DIA

HORA

CM

1 0032 29

0523 59

1134 -4

1840 109

2 0117 27

0620 62

1224 -3

1925 112

3 0208 26

0716 64

1315 3

2010 111

4 0300 25

0813 66

1406 12

2054 108

Callao Enero 2010

SOLLUNATIERRA

Atra

cc

ión

luna

r

Atra

cc

ión

sola

r

SOLLUNATIERRA

Atra

cc

ión

luna

r

Atra

cc

ión

sola

r

SOL

LUNA

TIERRA

Atra

cc

ión

sola

r

SOL

LUNA

TIERRA

Atra

cc

ión

sola

r

Atracción

lunar

Atracción

lunar

mareas vivas

mareas muertas

Oleaje, efecto producido por la sucesión continua de olas de mar de diferentes alturas y períodos generadas por la acción del viento soplando sobre la superficie del agua. Es un fenómeno de carácter aleatorio y, como tal, su descripción es compleja, debiéndose recurrir a técnicas estadísticas para identificar un estado de mar. Esta información se puede obtener por intermedio de cartas meteorológicas, cartas de navegación o registros de oleaje.

Ondas largas, corresponden todas aquellas ondas cuyo período es mayor que el del oleaje y menor que el de las mareas astronómicas, es decir, ondas cuyo período oscila entre medio minuto y varias horas.

Corrientes, corresponden a los movimientos estacionarios de masas de agua, que condicionan el transporte de sedimentos, posibles socavaciones en las obras e inducen movimientos en los barcos atracados.

Viento, el conocimiento del viento es fundamental para la orientación de los muelles, sobreelevaciones del nivel de agua, resonancias y oleaje.

Presión atmosférica, constituye una información a través de la cual puede realizarse una estimación, mediante tablas o métodos matemáticos, de las sobreelevaciones del nivel del mar producidas por las bajas presiones

Fondo del cauce (batimetría, constitución del fondo), el conocimiento de las profundidades de los ríos o lagos y la calidad del material del cauce o el fondo del lago, es de importancia para la localización de las instalaciones portuarias, en especial para la determinación de las características de las estructuras de soporte de instalaciones flotantes o fijas, y para definir profundidades disponibles para el ingreso de naves.

El viento es el mecanismo generador del oleaje: las olas nacen en mar abierto cuando la velocidad del viento supera un cierto valor crítico. A partir de este momento empiezan a formarse ondas de pequeña longitud y periodo y distintas direcciones que se caracterizan fundamentalmente por su asimetría, dando un aspecto caótico a la superficie libre del mar. Al oleaje en el área de generación, se le denomina oleaje sea o mar de viento.

Bajo la acción continuada del viento, las olas crecen en altura, longitud y periodo hasta valores máximos que dependen de la velocidad del viento, la longitud de la superficie sobre la que sopla o «Fetch», el tiempo que ha estado soplando y la profundidad de agua. En esta situación se denomina oleaje totalmente desarrollado, en otro caso se dice que el oleaje es parcialmente

desarrollado.

Generación de

mar de

viento y

marejada de

fondo

Cuando el oleaje ha abandonado el área de generación, las componentes de diferentes periodos se segregan por su carácter dispersivo. Las olas de mayor periodo viajan más deprisa y se caracterizan por su mayor simetría y por presentar un aspecto más ordenado. Su forma se acerca bastante a la de una onda sinusoidal. Este oleaje se conoce con el nombre de mar de fondo o swell.

En su propagación hacia profundidades más reducidas, llega un momento en el que el oleaje empieza a sentir el fondo: las olas se peraltan aumentando la altura de las crestas y disminuyendo la de los senos y comienzan a perder simetría de eje horizontal. Este fenómeno, denominado asomeramiento, se hace más acusado en la medida en que la onda se propaga hacia aguas de menor profundidad.

Es la porción de océano Pacífico

que baña nuestras costas,

comprendida entre nuestro litoral

y una línea imaginaria a 200 millas

de distancia (371 km.)

1 milla náutica : 1853.25km

200 millas : 370.650 (371km)

Su área es de 626 240km2

Límites

Norte : Paralelo de Boca de Capones

Sur : Paralelo del Hito Nº 1 de la Concordia

Oeste : Línea imaginaria paralela al litorial situada a 200 millas (371km

aprox.), fijado en el decreto Nº781 el 1º de Agosto de 1947; por el presidente

José Bustamante y Rivero

Regiones

Podemos ubicar dos regiones con características especificas

REGIÓN SEPTENTRIONAL

Se localiza en Boca de Capones y la

Península de Illescas (Sur de Piura).

Sus aguas son cálidas con una

temperatura de 23ºC - 24ºC. Esto se

debe a la influencia de la Corriente del

Niño y a su cercanía a la Línea

Ecuatorial.

Sus aguas son de color azulinas lo

cual se debe al efecto de la dispersión

de la luz solar en las moléculas de

agua.

Su grado de salinidad es de

35gr/litro.

REGIÓN SEPTENTRIONAL REGIÓN CENTRAL - MERIDIONAL

Corriente del Niño

REGIÓN CENTRAL - MERIDIONAL

Esta región comprende de la

península de Illescas hasta el

paralelo del hito Nº 1 de la

Concordia en la frontera con

Chile.

Sus aguas son frías con una

temperatura de 19ºC – 17ºC.

Esto se debe a la influencia

de la Corriente Peruana o de

Humboldt y al fenómeno de

afloramiento.

Sus aguas son verdosas

debido a la concentración de

fitoplancton (clorofila).

Su grado de salinidad es de

34gr/litro

Este fenómenos consiste en el

ascenso de aguas frías hacia la

superficie, sobre todo en

aquellas zonas correspondientes

al “zócalo”.

Entre sus causas tenemos el

movimiento de rotación, la

acción de los vientos alisios

(S.E.) y el desnivel de los fondos

del zócalo.

Este fenómeno se produce en

los sectores centro – sur de

nuestro mar, con una longitud de

850 millas y un ancho de más de

30 millas aproximadamente, lo

cual permite que la riqueza

ictiológica se concentre en esta

zona deido al ascenso de

nutrientes (fosfatos, silcatos y

nitratos que se constituyen en

los elementos de utilidad para el

fitoplancton y zooplancton

Corrientes Marinas

Corriente Peruana o de Humboldt

También es llamada Corriente de Humboldt por el

investigador alemán Alexander Von Humboldt

quien la descubrió. Esta corriente es de aguas

frías y recorre nuestra costa de sur a norte a 28

km por día. Tiene una gran influencia en el clima

de la Costa.

El mar frío comprende la zona donde ejerce su

influencia la Corriente Peruana y se extiende

desde cerca de los 5º L. S. hasta el centro de

Chile. Dentro de la clasificación geográfica de los

mares a nivel mundial, forma parte del Reino de

los Mares del Sur del Pacífico Oriental y de la

Región Peruano-Chilena. Limita hacia el norte con

el mar tropical y hacia el oeste con la región

tropical del Pacífico de alta mar.

Las aguas, influenciadas por la Corriente Peruana, son relativamente frías, con

temperaturas promedio de 13 a 14º C en invierno (mayo-octubre) y de 15 a 17º C

en verano (noviembre-abril).

Temperatura

A los 5º L. S., en Punta Pariñas, la corriente se

desvía hacia el oeste, llegando hasta las islas

Galápagos (Ecuador). Debido al

desplazamiento latitudinal, las aguas de la

Corriente Peruana van aumentando en

temperatura hacia el norte, de tal manera que

frente a las costas de Lambayeque y Piura

existe una zona de transición, con aguas ya

más cálidas.

Causas

Baja Temperatura

Afloramiento de las Aguas

Baja Tº / alta salinidad

Ubicación Tropical

Movimiento de Rotación

Vientos Anticiclónicos

determina que el agua tenga mayor contenido de oxígeno.

lleva a la superficie nutrientes minerales (de la descomposición de organismos marinos y excrementos de aves guaneras)

determinan una mayor viscosidad o densidad del agua, que permite una mejor Notabilidad del plancton.

determina que la energía solar disponible sea alta.

que hace que las aguas de las zonas ecuatoriales se desplacen de E a O, es decir, en sentido contrario

es un viento que recoge la escasa evaporación del mar peruano y la descarga en la costa, como garúa, en el invierno.

La Corriente de Humboldt es fría, no evapora mucha agua y por eso no hay lluvias en la costa peruana

Dirección

La Corriente Peruana, a veces llamada de Humboldt, que va con dirección

suroeste a noroeste, trae hacia la costa masas de agua subantártica y

subtropical, que determinan las bajas temperaturas.

Velocidad

Las aguas de esta corriente se desplazan calmadamente

alcanzando una velocidad de 28 km en 24 horas o 15

millas al día.

Dimensiones

Esta Corriente desde la Costa Central de Chile hasta la

Costa Norte del Perú, comprende una longitud de 4,445

km. aproximadamente. La amplitud de esta corriente

varía de acuerdo a la estación. En Invierno por la baja

temperatura imperante y la acentuación del fenómeno de

Afloramiento, su ancho aproximado es de 200 millas (370

km. aproximadamente). En verano, debido a la alta

temperatura reinante en nuestro hemisferio y la invasión

de aguas tropicales oceánicas, su ancho se reduce a

unas 100 millas (185 km. aproximadamente).

Efectos

Disminuyen la Tº

Ambiental

Forma un techo de

nubes estrato

La ausencia de lluvias en

la costa

Forman las neblinas y

brumas

Produce las garúas

invernales

Influye en la formación de

lomas

Las aguas absorben gran parte de la radiación solar, rebajando la Tº atmosférica. Así la Tº costeña es inferior en 5º ó 6º C a lo que le debe corresponder

Las nubes estratos reflejan al espacio gran parte de la energía solar que llega con destino a la costa.

Las masas de aire, cargadas de vapor de agua, se quedan sobre la Costa y no ascienden, no se forman nubes cúmulo-nimbos, que son las que producen lluvias.

El vapor de agua que hay sobre la costa, roza con la superficie fría y se condensa en pequeñas gotas que forman las neblinas de tierra o las brumas de mar.

Las pequeñas precipitaciones líquidas que vienen de las nubes estratos cubren la costa con garúas.

Como resultado de la excesiva humedad atmosférica y las garúas invernales, crece una vegetación herbácea en las colinas cerca al mar durante la primavera.

La frialdad de las aguas del Mar del Perú hace que el clima de la costa que

debió ser cálido, húmedo y lluvioso, tenga un clima subtropical pero árido.

Esta agua frías influyen del siguiente modo:

Corriente Ecuatorial o del Niño

Es el desplazamiento de aguas cálidas que

penetran a nuestro territorio partiendo del

Golfo de Guayaquil (Ecuador) hasta el sur

de Paita (Piura)

Corriente del Niño

Causas

El movimiento de compensación

Disminución de la Fuerza de los alisios

La fuerza que desarrolla el movimiento de compensación (de oeste a este) que da origen a la Contracorriente Ecuatorial.

La disminución de la fuerza de los vientos Alisios o del sudeste, que son los que impulsan a la Corriente Peruana, y producen el desplazamiento de las aguas ecuatoriales en dirección contraria a ésta.

Estas aguas

provienen desde las

costas frente del Golfo

de Guayaquil, en

Ecuador, describiendo

una dirección Norte a

Sur, hacia las costas

de Piura en la zona

Norte del país,

confundiéndose en

ocasiones con la

Dirección

Contracorriente del Perú y penetrando como una gigantesca cuña entre la

Corriente Peruana y la Costa. Esta Corriente avanza frente a la Costa

peruana, alcanzando las costas de Lima. En ocasiones sus aguas llegan

hasta la Península de Paracas, en Ica, llevando aguas cálidas hacia una

zona de aguas frías. Este fenómeno se manifiesta al inicio del verano

austral, a fines de Diciembre. La temperatura de las aguas de esta corriente

es elevada.

Perfil de Playa

• Barras de arena ("sand bars"): son acumulaciones de arena en forma de cresta y que presentan un surco asociado que se sitúa hacia tierra. Están localizadas en la zona infralitoral y, por tanto, sumergidas de forma permanente. En función de su disposición con respecto a la línea de costa se han diferenciado entre barras longitudinales, barras en forma de media luna ("crescentic bars"), barras alunadas ("lunate bars") y barras transversales. Las barras de arena constituyen una parte fundamental del sistema morfodinámico litoral, por cuanto son un reservorio de sedimento que puede ser suministrado al resto del perfil litoral.

• Berma ("berm"): es un depósito de sedimento situado en la playa que presenta una sección triangular con una superficie superior plana ó suavemente inclinada hacia tierra (techo de berma ó "berm top") y una superficie de mayor inclinación hacia mar (pendiente de playa ó "beachface").

• Corrientes de "downwelling" y "upwelling": La acción del viento sobre la superficie del agua marina puede provocar un ascenso ó un descenso del nivel marino junto a la costa, en función de que el viento sople hacia tierra o hacia mar respectivamente. Este desequilibrio genera corrientes de "downwelling" y "upwelling" perpendiculares a la costa que pueden alcanzar velocidades elevadas.

• Disipativa, playa: ocurre cuando el litoral, debido a una pendiente suave y/ó la presencia de barras de arena, ocasiona una pérdida progresiva de la energía del oleaje a medida que éste se aproxima a la orilla, de forma que el oleaje que alcanza la playa tiene una energía mucho menor que el original.

• Dunas, campos de: son acumulaciones de arena formados a partir del transporte eólico de sedimento y que se orientan en función de los vientos dominantes

• Escalón ("plunge step"): es una ruptura de pendiente localizada en la zona interlitoral producida por el "golpe" final de las olas antes de su ascenso por la pendiente de playa.

• Escarpe de playa: la playa sufre una erosión durante los temporales que puede quedar reflejada en forma de un escarpe que marca el límite superior de la zona interlitoral. En un perfil de playa emergida es posible que se presente una sucesión de escarpes, cada uno de ellos generado por un tipo de oleaje diferente.

• Gravedad, ondas: es el oleaje que incide en una playa con los períodos habituales (< 20 segundos) que es generado por el viento bien sea en las proximidades de la zona (oleaje tipo "sea") ó en zonas más alejadas y que tiene un "fetch" (distancia desde el punto donde se generan las olas hasta el litoral que estamos considerando) mayor (oleaje tipo "swell").

• Infragravedad, ondas de: es el oleaje que incide sobre una playa con períodos superiores a los 20 segundos. Suele generarse como consecuencia de la existencia de grupos de olas con diferentes alturas.

• Longitudinal, corriente: la corriente longitudinal está causada por la aproximación oblicua del oleaje a la playa. La velocidad de la corriente longitudinal es función de la altura de ola, la profundidad y el ángulo que forma el tren de olas con la línea de costa.

• Morfodinámica costera: es el estudio del medio litoral considerando que existe una relación causa-efecto entre los flujos que actúan en la costa y la morfología resultante.

• "Nearshore zone": es la zona ocupada por los sistemas de barra y surco en litorales constituidos por sedimento no consolidado y, cuando no existen barras, el límite inferior es el nivel de base del oleaje.

• Phi: en sedimentología el tamaño de las partículas que constituyen el sedimento habitualmente se expresa en unidades phi, que se define como el logaritmo negativo en base 2 del tamaño de la partícula expresado en milímetros.

• Reflectiva, playa: cuando el litoral, debido a su elevada pendiente y a la ausencia e sistemas de barras, no disipa el oleaje antes de que éste alcance la orilla. En estos casos, la playa recibe todo el impacto del oleaje y una parte considerable de la energía del oleaje es reflejada de la playa, pudiendo interaccionar a su vez con el oleaje incidente.

• Retorno, corrientes de ("rip currents"): son corrientes localizadas en las proximidades del fondo, concentradas en pequeños "canales" situados equidistantes a lo largo de la línea de costa y que se dirigen hacia la plataforma continental. Cuando el retorno de la masa de agua hacia mayores profundidades se realiza por gravedad en forma de un flujo situado cerca del fondo y que es continuo a lo largo de la costa se denomina "undertow".

• Rotura de las olas: cuando las olas se aproximan a la playa van "tocando" el fondo a medida que disminuye la profundidad, hasta llegar a un punto crítico en el que la ola rompe. La rotura puede ser de cuatro tipos básicos: spilling, plunging, surging y collapsing.

• Sedimentación, velocidad de: es la velocidad de caída de las partículas de sedimento en un fluido. Depende básicamente del diámetro de la partícula, su densidad y morfoscopía y de la densidad y viscosidad del fluido. Es un parámetro básico que condiciona el transporte de sedimento en el litoral.

• Set-up: es la "sobre-elevación" del nivel marino medio en la playa inducida por la rotura del oleaje.

• Shoreface: es un término que se aplica a zonas litorales constituidas por materiales consolidados y no consolidados para denominar a la zona de transición entre el interlitoral y la plataforma continental.

• Surco y barra interna ("ridge and runnel system"): sistema morfológico localizado junto a la línea de costa, con la cresta de la barra emergida ó muy próxima a la superficie.

• Surf, zona de: donde, una vez rota la ola, esta avanza hacia la playa formando un resalte ("bore") situado en el frente de la ola.

• Swash, zona de: es la zona en la que, tras la rotura de la ola, la lámina de agua llega a la línea de costa y asciende por la pendiente de playa ("run-up") y posteriormente desciende por efecto de la gravedad ("run-down").

• Topografía rítmica: consiste en cuernos ó ápices que se pueden desarrollar a lo largo de la zona interlitoral y que pueden ser debidas a la acción de las corrientes de ascenso y descenso en la zona de swash ó modeladas por la acción de corrientes de retorno.

Gracias por su atención wwlamadrid@yahoo.es