Comportamiento funcional y ambiental de los diques exentos de baja cota de coronación y su importancia en la ingeniería de costas

Resumen

La costa constituye una estrecha franja sometida a grandes desequilibrios; en muchos puntos se encuentra en profundo estado de regresión, como consecuencia de múltiples y variadas causas: oleaje, mareas y corrientes, construcción de obras marítimas que interrumpen las corrientes litorales y el transporte de sedimentos, subida del nivel medio del mar, desarrollo de áreas costeras y urbanismo masivo en la zona activa de las playas, etc. Todo ello provoca la erosión de un gran número de playas, así como su degradación ambiental y paisajística. Esta situación precaria del litoral constituye, hoy en día, un serio y preocupante problema, al que los Ingenieros de Costas dedican su actividad, en busca de soluciones que garanticen la estabilidad de la costa. Con este fin, se han venido utilizando, a lo largo del tiempo, diferentes métodos de protección, basados la mayoría en la construcción de obras marítimas, de entre las que hay que destacar los diques exentos. Los diques exentos son obras artificiales inspiradas en el funcionamiento de formaciones naturales que existen en el litoral, paralelas generalmente a la orilla, que protegen de la acción del oleaje un determinado tramo, y que son capaces de crear zonas de acreción en la costa. Es por ello que estas obras marítimas se han venido utilizando de forma generalizada desde los años setenta en países como Japón, EE.UU., Israel, España, Italia o Australia. El estudio llevado a cabo para la realización de esta Tesis Doctoral se centra precisamente en este tipo de obras marítimas, y se plantea como objetivo principal el desarrollo de un método de diseño funcional y ambiental (no estructural) que permita definir las características fundamentales de un dique exento en función del efecto que se quiera inducir en la costa, satisfaciendo las demandas sociales y preservando o mejorando la calidad del medio ambiente litoral. Además, se busca la aplicabilidad general del método, mediante la consideración de relaciones entre variables de distinta naturaleza (climáticas, geomorfológicas y geométricas) que influyen en los cambios de la costa tras la construcción del dique exento. El estudio de las relaciones entre las distintas variables se realiza sobre los datos de una base de diecinueve diques exentos reales, existentes en el litoral mediterráneo español, y siguiendo una metodología basada en el planteamiento de algunos monomios adimensionales y en la búsqueda de relaciones de dependencia entre ellos. Finalmente, la discusión de los resultados obtenidos conduce a la propuesta de un método de diseño de diques exentos, que considera algunas de las relaciones gráficas encontradas entre las variables estudiadas y con el que se consigue el objetivo principal anteriormente expuesto. ABSTRACT The coast is a narrow strip subjected to large imbalances. At many points, it is in a profound state of regression as a consequence of many, varied causes: wave action, tides and currents; maritime constructions interrupting sediment transportation; mean sea level rise; development of coastal areas and massive town planning in the active area of beaches, etc. All these reasons lead to the erosion of a large number of beaches and their environmental and landscape degradation. This precarious coastline situation today constitutes a serious problem of great concern. Coastal Engineers, aware of the generalised beach erosion problem, are focusing their work seeking solutions to guarantee coastal stability. Different methods of protection have been used throughout time mostly based on artificial beach nourishment and the building of structures, amongst which detached breakwaters play a major role. Detached breakwaters are artificial structures, inspired on the coastal natural formations. These structures are generally parallel to the coastline, protecting a certain stretch from wave action and being able to create accretion areas. This is why detached breakwaters have been in general use since the 1970s, with different results, in countries such as Japan, the USA, Israel, Spain, Italy or Australia. The study undertaken for this thesis focuses precisely on this type of maritime structure, with the main purpose of developing a functional and environmental design method (not structural) which let us define the most fundamental characteristics of a detached breakwater, based on the effects that we want to produce on the shoreline, satisfying social requests and preserving or improving the quality of the coastal environment. Moreover, the research looks for the general application of the method, considering relationships among different kind of variables (climatic, geomorphologic and geometrical) with influence on the changes that the coast undergo after the detached breakwater construction. The study among the different variables is carried out with a database of nineteen real cases on the Mediterranean Spanish coastline, following a methodology based on the identifying of some non-dimensional monomials and the search of dependency rates among them. Finally, the discussion of the obtained results leads to the proposal of a detached breakwater design method, which takes into account graphic relationships founded out among the studied variables, and achieving the previously exposed main objective.