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FACULTAD DE INGENIERÍA ANÁLISIS MORFODINÁMICO Y EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DE HISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DE LEBU. EFECTOS DEL TSUNAMI DEL 27/F DE 2010 Daniel Eduardo Rojas Iturra 1

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  • FACULTAD DE INGENIERÍA

    ANÁLISIS MORFODINÁMICO Y EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DEHISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DE LEBU. EFECTOS DEL TSUNAMI DEL 27/F DE 2010

    Daniel Eduardo Rojas Iturra

    1

  • TemáticaTemática1. Introducción

    2. Objetivo General y Objetivos Específicos

    3. Descripción Campaña de Terreno

    4. Descripción Modelaciones Numéricas

    5. Resultados

    6. Conclusiones

    2

  • IntroducciónIntroducción

    • La evolución costera es el estudiode cómo y por qué lascaracterísticas y la posición de lalínea de costa han alteradolínea de costa han alterado.

    • Los cambios producidos en lascostas de Chile por fenómenoscostas de Chile por fenómenosnaturales como son los Tsunamisalteran significativamente lamorfodinámica de una playa.Ci ífi iCientíficamente existen pocosestudios de como un sistemacostero se restablece paradiferentes escalas de tiempo.p

    3

  • IntroducciónIntroducción

    • Este proyecto se enfocará en el análisis de los cambios morfodinámicosEste proyecto se enfocará en el análisis de los cambios morfodinámicosy evolutivos de la línea litoral de la bahía de Lebu, por medio dediversas variables, tales como mareas, granulometría, transporte desedimentos y oleaje, con el fin de cuantificar los cambios y los estadosd ilib i l l h t d d i i d l di lde equilibrio que la playa ha estado adquiriendo en el mediano y largoplazo.

    • Cabe destacar que los cambios de la línea litoral se determinaronqmediante 28 años de una serie histórica de fotografías aéreas y eltsunami del 27 de Febrero de 2010, es un factor de cambio que influyeen el estado de equilibrio de la línea litoral.

    4

  • ObjetivosObjetivosObjetivo General

    Analizar los cambios históricos de la línea litoral y las característicasmorfodinámicas asociadas en la bahía de Lebu, incluyendo los efectos del tsunamidel 27/F.

    Objetivos Específicos

    1. Determinar los cambios en planta y en perfil de la bahía de Lebu para diferentesescalas espacio‐temporales a través de funciones de ajuste.

    2. Caracterizar las condiciones de oleaje asociadas al flujo medio de energía anual.3 Analizar los procesos morfodinámicos asociados a la variabilidad de la línea3. Analizar los procesos morfodinámicos asociados a la variabilidad de la línea

    litoral.4. Determinar los efectos del tsunami del 27/F de 2010 en los cambios de la línea

    litoral de la bahía de Lebu.

    5

  • Descripción Lugar de EstudioDescripción Lugar de Estudio

    6

  • Campaña de Terreno

    Modelo de Propagación de 

    Oleaje

    Modelo Mode oEvolución Costera

    Evolución de la Línea Litoral

    7

  • Campañas de Terreno

    BatimetríasSedimentosMareas BatimetríasSedimentos

    A áli i Modelo de

    Mareas

    A áli i Modelo deTransporte de Sedimentos

    Análisis Granulométrico

    Modelo de Propagación de Oleaje

    Análisis Armónico

    Modelo de Evolución Costera

    Pre‐ Post‐

    Análisis Estadístico

    Análisis No Armónico Serie Histórica 

    Tsunami Tsunami de Fotografías Aéreas

    8

  • BatimetríasModelo de Propagación de Oleaje

    STWAVE

    Transferencia de Oleaje

    Parámetros de Resumen

    Clima Oleaje Operacional

    Pre‐ Post‐PreTsunami

    PostTsunami

    9

  • STWAVE

    MODELO DE PROPAGACIÓN DE OLEAJE

    STWAVETransferencia Espectral

    • Se utilizó el método semipurista,Se utilizó el método semipurista,según lo dispuesto por Nicolau delRoure (2004).

    • Mediante el software Ref‐Spec sepobtuvieron los parámetros deresumen para la bahía de Lebu.

    Modelo Dirección de incidencia [°]

    SW 202.5225

    W 247.5

    10

    270292.5

    NW 315337.5

  • BatimetríasModelo de Evolución Costera

    SMC

    SuperposiciónAplicación Superposición Fotografías

    Aéreas

    Aplicación Modelos de

    Ajuste

    Modelo Logarítmico

    Modelo Parabólico

    Cambios Evolución LíneaCambios Morfodinámicos

    Evolución Línea Litoral

    11

  • Si t d M d l d C t (SMC)

    MODELO EVOLUCIÓN COSTERA

    Sistema de Modelado Costero (SMC)

    • El Sistema de Modelado Costero es una interfaz gráfica que proporcionaEl Sistema de Modelado Costero es una interfaz gráfica que proporcionaherramientas numéricas en el campo de la ingeniería de costas.

    • Para la determinación evolutiva de la línea de costa se utiliza lah i t d di l lherramienta de mediano y largo plazo.

    • Para aquello es necesario disponer de una serie histórica de fotografíasaéreas y ajustarlas a una ecuación de equilibrio y verificar una posibley j q y ptendencia en la planta de la bahía.

    12

  • M d l d Aj t

    MODELO EVOLUCIÓN COSTERA

    Modelos de Ajuste

    1. Modelo Logarítmico.

    2. Modelo Parabólico.

    13

  • F t fí é

    MODELO EVOLUCIÓN COSTERA

    Fotografías aéreas

    • Se dispone de unaserie histórica de 28serie histórica de 28años.

    • Se georreferenciaronlas fotografías aéreasmediante el SIG.

    14

  • ResultadosResultados1. Mareas

    2. Granulometría y Estadística

    3. Transporte de Sedimentos

    4. Transferencia de Olas

    5. Clima de Oleaje Operacional

    6. Evolución Línea Litoral

    15

  • RESULTADOS

    MareasAnálisis Armónico

    Mareas

    Tipo Mareal NMM [m] NRS [m] NMMarea [m]

    Sensor Mar 2012Régimen Mixto Semidiurno 1,310 0,434 1,310

    Sensor Mar 2011

    16

    Sensor Mar 2011Régimen Mixto Semidiurno 0,854 0,00 0,855

  • RESULTADOS

    MareasAnálisis No Armónico

    Mareas

    17

  • RESULTADOS

    SedimentosAnálisis Granulométrico

    Sedimentos

    18

  • RESULTADOS

    SedimentosAnálisis Estadístico

    Sedimentos

    P1 Marzo 11 Mayo 11 Junio 11 Febrero 12 Marzo 12

    Playa ‐ Arena Gruesa Arena GruesaArena 

    Mediana Arena Gruesa

    Frente PlayaArena 

    MedianaArena 

    Mediana Arena GruesaArena 

    Mediana Arena FinaArena Arena

    • Una manera declasificar el sedimentode forma representativaes utilizando el d50

    RompienteArena 

    Mediana Arena Gruesa Arena GruesaArena 

    Mediana Arena GruesaP2 Marzo 11 Mayo 11 Junio 11 Febrero 12 Marzo 12

    Playa ‐Arena 

    MedianaArena 

    Mediana Arena GruesaArena Gruesa

    Frente PlayaArena 

    MedianaArena 

    MedianaArena 

    Mediana Arena GruesaArena Gruesa

    es utilizando el d50.

    • Para verificar unaposible evolución

    Frente Playa Mediana Mediana Mediana Arena Gruesa Gruesa

    RompienteArena Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa

    Arena Mediana

    Arena Gruesa

    P4 Marzo 11 Mayo 11 Junio 11 Febrero 12 Marzo 12

    Playa ‐ Arena Gruesa Arena Gruesa Arena GruesaArena 

    Mediana

    sedimentaria, se realizóun análisis temporal delparámetro, siendocalculado para todas las

    Frente PlayaArena Gruesa Arena Gruesa

    Arena Muy Gruesa Arena Gruesa

    Arena Mediana

    Rompiente Grava Fina Arena GruesaGrava Muy 

    FinaArena 

    MedianaArena Gruesa

    P3 Marzo 11 Mayo 11 Junio 11 Febrero 12 Marzo 12

    Playa Arena Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa

    calculado para todas lasmuestras en estudio.

    19

    Playa ‐ Arena Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa

    Frente PlayaArena 

    Mediana Arena Gruesa Arena GruesaArena 

    Mediana Arena Gruesa

    RompienteArena Muy Gruesa Arena Gruesa

    Arena Muy Gruesa Arena Gruesa Arena Gruesa

  • RESULTADOS

    Transporte de SedimentosCambios Batimétricos

    Transporte de Sedimentos

    Acreción Erosión

    Pre‐Tsunami Post‐Tsunami

    20

  • RESULTADOS

    Transporte de SedimentosCambios de Perfil

    Transporte de Sedimentos

    21

  • RESULTADOS

    Transporte de SedimentosCambios de Perfil

    Transporte de Sedimentos

    Perfil 1 Perfil 2 Perfil 3

    0

    5

    050010001500

    m]

    Distancia [m]

    Perfil 1

    0

    5

    050010001500

    m]

    Distancia [m]

    Perfil 2

    0

    5

    050010001500

    m]

    Distancia [m]

    Perfil 3

    10

    15

    20

    25

    Prof

    undi

    dad

    [m 10

    15

    20

    25

    Prof

    undi

    dad

    [m 10

    15

    20

    25

    Prof

    undi

    dad

    [m

    30 30 30

    0050010001500

    Distancia [m]

    Perfil 4

    050010001500Distancia [m]

    Perfil 5

    0

    5

    10

    15

    undi

    dad

    [m]

    0

    5

    10

    15nd

    idad

    [m]

    22

    20

    25

    30

    Prof

    u

    20

    25

    30

    Prof

    u

  • RESULTADOS

    Transporte de SedimentosTransporte Total de Sedimentos

    Transporte de Sedimentos

    Transporte

    AñosVolumen Erosionado 

    [m3]Volumen Depositado 

    [m3]Volumen Total 

    [m3]

    Transporte Total 

    Q[m3/año]

    2011‐1993 9.465 3.226.928 3.217.463 178.748

    2012‐2011 1.236.171 143.834 1.092.337 1.092.337

    Erosión

    23

    Acreción

  • RESULTADOS

    Transferencia de OleajePre‐Tsunami

    Transferencia de Oleaje

    Hmo : 1.0[m]Dirección : WTp : 14 [s]

    330

    340

    o [°

    ]

    202.5°

    225°

    290

    300

    310

    320

    recc

    ión

    mon

    itore

    o

    247.5 °

    270°

    292.5°

    315°

    270

    280

    290

    6 11 16 21

    Di

    Periodo Tp [s]

    315

    337.5°

    24

    Periodo Tp [s]

  • RESULTADOS

    Transferencia de OleajePost‐Tsunami

    Transferencia de Oleaje

    Hmo : 1.0[m]Dirección : WTp : 14 [s]

    330

    340

    300

    310

    320

    330

    ón M

    onito

    reo

    [°]

    202,5

    225

    247,5

    270

    270

    280

    290

    300D

    irecc

    ió 270

    292,5

    315

    337,5

    25

    6 11 16 21Periodo Tp [s]

  • RESULTADOS

    Clima de Oleaje OperacionalCurvas de Excedencia; Rosa direccional

    Clima de Oleaje Operacional

    26

  • RESULTADOS

    Evolución Línea LitoralEvolución Línea Litoral

    27

  • RESULTADOS

    Evolución Línea LitoralAjuste Logarítmico

    Evolución Línea Litoral

    1984 1993

    28

    2010 2011

  • RESULTADOS

    Evolución Línea LitoralAjuste Parabólico

    Evolución Línea Litoral

    1984 1993

    29

    2010 2011

  • RESULTADOS

    Evolución Línea Litoral

    Aj t P bóli

    Evolución Línea Litoral

    Aj t L ít i Ajuste Parabólico

    Distancia [m] 1984 1993 2010 2011200 ‐77.9 ‐109.8 20.4 137.4

    Distancia [m] 1984 1993 2010 2011200 ‐38 4 ‐70 3 59 7 177 3

    Ajuste Logarítmico

    200 77.9 109.8 20.4 137.4400 ‐41.8 ‐58.3 ‐7.1 ‐40.9600 ‐11.4 ‐25.8 18.6 ‐13.7800 ‐7.5 ‐7.6 30.8 ‐9.81000 0.2 ‐2.6 34.6 ‐171200 ‐6.9 4.9 35.2 ‐29.8

    200 38.4 70.3 59.7 177.3400 ‐5.2 ‐21.8 29.3 ‐4.5600 10.4 ‐4.1 40.5 8800 0.2 0.1 38.7 ‐2.11000 ‐8.1 ‐10.9 26.3 ‐25.41200 ‐30.9 ‐18.9 11.2 ‐53.8 00

    1400 ‐19.6 ‐2.4 24.2 ‐24.11600 ‐26.5 ‐11.5 24.6 ‐521800 ‐37.3 ‐14.4 18.9 ‐76

    Promedio ‐25.4 ‐25.3 22.2 ‐14.0

    1200 30.9 18.9 11.2 53.81400 ‐58.8 ‐41.5 ‐14.9 ‐63.21600 ‐81.6 ‐66.7 ‐30.7 ‐107.31800 ‐109.5 ‐86.3 ‐52.9 ‐148.7

    Promedio ‐35.8 ‐35.6 11.9 ‐24.4

    30

  • RESULTADOS

    Evolución Línea Litoral

    Aj L í i

    Evolución Línea Litoral

    Aj P bóliAjuste Logarítmico

    150

    200

    1984 150

    200

    1984

    Ajuste Parabólico

    ‐50

    0

    50

    100

    ce o

    retr

    oces

    o [m

    ]

    1993

    2010

    ‐50

    0

    50

    100

    e o

    Ret

    roce

    so [m

    ]

    1993

    2010

    ‐200

    ‐150

    ‐100

    50

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

    Ava

    nc 2011

    Ajuste Logarítmico

    ‐200

    ‐150

    ‐100

    50

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

    Ava

    nce

    2011

    Ajuste Parabólico

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distancia [m]

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distancia [m]

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  • ConclusionesConclusiones1. Se han analizado los cambios en planta y en perfil de la bahía de Lebu para

    diferentes escalas temporales y espaciales, mediante la georreferenciación def t fí é i t d l b ti t í d t llfotografías aéreas y procesamiento de las batimetrías en detalle.

    2. Se han obtenido las condiciones de oleaje asociadas al flujo medio de energía anuala través del empleo del software STWAVE y la obtención de las funciones detransferencia. Posteriormente, mediante el software Ref‐Spec se recalculó lostransferencia. Posteriormente, mediante el software Ref Spec se recalculó losespectros en aguas someras.

    3. Se determinó la evolución de la línea litoral utilizando la herramienta SMC y lasección de planta de equilibrio, mediante modelos logarítmicos y parabólicos y det f l bt ió d l t d i d l lí lit l d l b hí d L besta forma la obtención de la tendencia de la línea litoral de la bahía de Lebu para

    una serie temporal de 28 años.

    4. Se calculó los avances y retrocesos de la línea litoral mediante los resultados de losmodelos matemáticos y se determinó cual es su variación y tendencia. El tsunamimodelos matemáticos y se determinó cual es su variación y tendencia. El tsunamituvo impacto en el avance, cuya causa se pudo deberse principalmente a laacumulación de sedimentos y al solevantamiento del terreno.

    32

  • FACULTAD DE INGENIERÍA

    ANÁLISIS MORFODINÁMICO Y EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DEHISTÓRICA DE LA LÍNEA LITORAL DE LA BAHÍA DE LEBU. EFECTOS DEL TSUNAMI DEL 27/F DE 2010

    Daniel Eduardo Rojas Iturra

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  • AnexoAnexo

    330

    340

    202,5

    310

    320

    330

    ]

    225

    247,5

    270

    292 5

    290

    300

    ión

    Mon

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    o [°

    ] 292,5

    315

    337,5

    202,5 Post

    260

    270

    280

    Dire

    cc

    225 Post

    247,5 post

    270 post

    240

    250

    6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

    292 post

    315 post

    337 post

    34

    Periodo  Tp [s]