Morfodinámica de flechas litorales: aplicación a la flecha de Doñana

Abstract

El obetivo fundamental de esta tesina de máster es el estudio morfodinámico de flechas litorales a través de (1) la definición de un modelo de una línea con el que se pueda simular la evolución de la línea de costa, y (2) el desarrollo de una nueva formulación del transporte longitudinal de sedimentos que contemple las características de tramos de costa curvilíneos.

La flecha de Doñana tiene una alineación NNW-SSE y una longitud de unos 17 km. Posee pendientes muy suaves (0.3%) con un sedimento tipo arena (D50=0.17 mm), estando además al abrigo de los temporales de levante gracias a la presencia del Cabo de Chipiona. Por ello, el rango de direcciones de procedencia del oleaje de interés se reduce aproximadamente a los sectores WNW a SWS, siendo éstas además las direcciones más probables en la zona. La presencia de sedimento fino junto con oleaje de alto contenido energético y corrientes mareales y fluviales, inducen una gran movilidad del material que provoca rápidas variaciones en la morfología de la flecha.

Para la definición del modelo de una línea se ha desarrollado su ecuación de gobierno a través de la ecuación del transporte longitudinal de sedimentos del CERC. La condición inicial se ha definido a partir de la batimetría disponible, mientras que para las condiciones de contorno se han definido tres opciones distintas para el extremo más cercano a la desembocadura, ya que no se han encontrado en la bibliografía condiciones aplicadas a sistemas similares. La primera de estas opciones impone que el extremo del dominio permanece fijo, mientras que la segunda adapta la curvatura de éste a las condiciones del oleaje en profundidades indefinidas. Por último, la tercera opción asume que el contorno ha alcanzado el equilibrio. Para implementar el modelo en la zona de estudio, se ha propagado el oleaje desde profundidades indefinidas mediante el modelo Ref-Dif, obteniéndose después los parámetros de rotura necesarios para el cálculo del transporte de sedimentos.

Los resultados obtenidos muestran que para el tramo rectilíneo de costa de la zona de estudio, la evolución de la línea de costa presenta variaciones aceptables y muy similares para las tres opciones simuladas. Sin embargo, en la parte curvulínea de la línea de costa, se observan grandes avances y retrocesos de la playa excesivos para el periodo simulado. Se cree que esto es debido a que la formulación tradicional del transporte de sedimentos está basada en la hipótesis de playa rectilínea y anchura de la zona de rompientes constante.

Para contemplar tramos de costa con discontinuidades no rectilíneos y una anchura de zona de rompientes variable, se ha desarrollado una nueva formulación del transporte longitudinal de sedimentos mediante la integración de las variables a lo largo del perfil de playa. La expresión obtenida ha sido comparada con las formulaciones existentes para tramos de costa rectilíneos, obteniendo valores muy similares. También se ha calculado el transporte para playas curvilíneas, en las que se ha observado que los patrones de erosión-sedimentación obtenidos a través de la variación del transporte responden al comportamiento real de este tipo de tramos. Asimismo, se ha desarrollado una nueva expresión que contempla la variación lineal del tamaño de sedimento a lo largo del perfil.

También se ha comprobado que esta nueva formulación justifica la formación de ondas de arena en flechas litorales, como las observadas por Medellín et al. (2007) para la flecha de El Puntal (Santander). Diversos autores han justificado su formación mediante el concepto de inestabilidad del transporte en condiciones de oleaje con gran oblicuidad. Sin embargo, se ha observado que el transporte calculado sobre una geometría equivalente a la de esa flecha presenta valores picos con una longitud de onda aproximadamente igual a las ondas observadas, incluso con variaciones del ángulo de procedencia del oleaje, justificando así su formación.

Se concluye que los modelos tradicionales de una línea son válidos sólo parcialmente para tramos de litoral con discontinuidades. Esto se debe a que en los tramos en los que existe una gran curvatura de la línea de costa o concentración de energía del oleaje, se han usado las formulaciones del transporte longitudinal existentes definidas para tramos rectilíneos. Además, no se han definido condiciones de contorno que simulen de manera precisa la evolución real de estos sistemas, ya que aunque las tres opciones implementadas responden al comportamiento impuesto, no está demostrado que éste sea el comportamiento real de la costa.

Por otra parte, la formulación del transporte longitudinal de sedimentos planteada da valores adecuados en el caso particular de playas rectilíneas, justificando además la evolución de tramos curvilíneos como los presentes en flechas litorales. A su vez permite tener en cuenta las variaciones de las condiciones energéticas del oleaje a lo largo de la costa y del tamaño de sedimento en la dirección perpendicular a ésta.