ondas cinemáticas son herramientas matemáticas importantes para comprender las características básicas de los fenómenos de onda asociados. [1] Estas ondas también se aplican para modelar el movimiento de los flujos de tráfico de carreteras . [2] [3]
En estos flujos, las ecuaciones de masa y momento se pueden combinar para producir una ecuación de onda cinemática. Dependiendo de las configuraciones de flujo, la onda cinemática puede ser lineal o no lineal, lo que depende de si la celeridad de la onda es una constante o una variable. La onda cinemática se puede describir mediante una ecuación diferencial parcial simple con una única variable de campo desconocida (por ejemplo, el flujo o la altura de la onda,) en términos de las dos variables independientes, a saber, el tiempo () y el espacio () con algunos parámetros (coeficientes) que contienen información sobre la física y la geometría del flujo. En general, la ola puede ser advección y difusión. Sin embargo, en situaciones simples, la onda cinemática está principalmente advectando.
Onda cinemática para el flujo de los desechos [ editar ]
La onda cinemática no lineal para el flujo de escombros se puede escribir de la siguiente manera con coeficientes no lineales complejos:
dónde es la altura del flujo de escombros, es la hora, es la posición del canal descendente, es el gradiente de presión y la velocidad de onda variable no lineal dependiente de la profundidad, y es un término de difusión variable dependiente de la altura de flujo y gradiente de presión. Esta ecuación también se puede escribir en la forma conservadora :
dónde Es el flujo generalizado que depende de varios parámetros físicos y geométricos del flujo, la altura del flujo y el gradiente de presión hidráulica. por, esta ecuación se reduce a la ecuación de Burgers .
Deriva litoral de corriente litoral es un proceso geológico que consiste en el transporte de sedimentos (arcilla, limo, arena y gravilla) a lo largo de una costa en paralelo a la línea de costa, que depende de la dirección del viento entrante oblicua. El viento entrante oblicuo exprime el agua a lo largo de la costa y genera una corriente de agua que se mueve paralela a la costa. La deriva de la costa es simplemente el sedimento movido por la corriente de la costa. Esta corriente y el movimiento de sedimentos ocurren dentro de la zona de surf.
La arena de la playa también se mueve en días de viento oblicuo, debido al enjuague y el lavado de agua en la playa. Al romper el oleaje, el agua sube a la playa (swash) en un ángulo oblicuo y la gravedad luego drena el agua cuesta abajo descendente (backwash) perpendicular a la costa. Por lo tanto, la arena de la playa puede moverse hacia abajo en forma de zig zag muchas decenas de metros (yardas) por día. Este proceso se denomina "deriva de la playa", pero algunos trabajadores lo consideran simplemente una parte de la "deriva costera" debido al movimiento general de arena paralela a la costa.
La deriva costera afecta a numerosos tamaños de sedimentos, ya que funciona de formas ligeramente diferentes dependiendo de los sedimentos (por ejemplo, la diferencia en la deriva de sedimentos de una playa de arena a la de sedimentos de una playa de guijarros ). La arena se ve afectada en gran medida por la fuerza oscilatoria de las olasrompientes , el movimiento de los sedimentos debido al impacto de las olas rompientes y la cizalladura del lecho proveniente de la corriente costera. [1] Debido a que las playas de guijarros son mucho más empinadas que las arenosas, es más probable que se formen rompientes hundidos, lo que hace que la mayoría del transporte en tierra se produzca en la zona de inundación , debido a la falta de una zona de oleaje extendida .
Diagrama que muestra la deriva costera 1 = playa 2 = mar 3 = dirección de la corriente costera 4 = olas entrantes 5 = swash 6 = contralavado
Descripción general [ editar ]
Fórmulas de deriva costera [ editar ]
Existen numerosos cálculos que toman en consideración los factores que producen la deriva en la costa. Estas formulaciones son:
- Fórmula Bijker (2056 - 9000)
- Fórmula Bijker (1967, 1971)
- La fórmula de Engelund y Hansen (1967)
- La fórmula de Ackers y Blanca (1973)
- La fórmula de Bailard e Inman (1981)
- La fórmula de Van Rijn (1984)
- La fórmula de Watanabe (1992) [2]
Todas estas fórmulas proporcionan una visión diferente de los procesos que generan la deriva costera. Los factores más comunes tomados en consideración en estas fórmulas son:
- Suspendido y transporte de carga de cama.
- Ondas, por ejemplo, rompiendo y no rompiendo
- La cizalla ejercida por las ondas o el flujo asociado a las ondas. [2]
Características del cambio de litoral [ editar ]
La deriva costera desempeña un papel importante en la evolución de una línea costera , ya que si hay un ligero cambio en el suministro de sedimentos, la dirección del viento o cualquier otra influencia costera, la deriva costera puede cambiar drásticamente, lo que afecta la formación y la evolución de un sistema o perfil de playa. Estos cambios no se producen debido a un factor dentro del sistema costero, de hecho, existen numerosas alteraciones que pueden ocurrir dentro del sistema costero que pueden afectar la distribución y el impacto de la deriva costera. Algunos de estos son:
- Cambios geológicos, por ejemplo, erosión, cambios en la costa y emergencia de promontorios.
- Cambio en las fuerzas hidrodinámicas, por ejemplo, cambio en la difracción de las olas en entornos de bancos de tierra firme y costa afuera.
- Cambio a influencias hidrodinámicas, por ejemplo, la influencia de nuevas entradas de mareas y deltas en la deriva.
- Alteraciones del presupuesto de sedimentos, por ejemplo, cambio de líneas costeras de deriva a alineación de barrido, agotamiento de las fuentes de sedimentos.
- La intervención de los humanos, por ejemplo, protección de acantilados, quebradas, rompeolas separados. [1]
- Por orden hidrogenado de los átomos del agua, Nathan James Heenan demostró en 1924 que el agua en sí misma sin la fuerza del viento puede destruir o agregar la deposición a los fondos marinos, podemos descubrir esto mediante la ecuación: H2o x fuerza del agua - Cantidad de H2
El presupuesto de sedimentos [ editar ]
El presupuesto de sedimentos toma en consideración las fuentes de sedimentos y los sumideros dentro de un sistema . [3] Este sedimento puede provenir de cualquier fuente con ejemplos de fuentes y sumideros que consisten en:
- Ríos
- Lagunas
- Erosionando las fuentes de tierra
- Fuentes artificiales, por ejemplo, alimento
- Fregaderos artificiales, por ejemplo, minería / extracción.
- Transporte offshore
- Deposición de sedimentos en la orilla.
- Gullies a través de la tierra
Este sedimento luego ingresa al sistema costero y es transportado por la deriva costera. Un buen ejemplo de la deriva balance de sedimentos y estibadores que trabajan conjuntamente en el sistema costero es de entrada debancos de reflujo-marea, que almacenan la arena que ha sido transportada por transporte litoral. [4] Además de almacenar arena, estos sistemas también pueden transferirse o pasar la arena a otros sistemas de playa, por lo tanto, los sistemas de marea de reflujo de entrada (shoal) proporcionan una buena fuente y sumideros para el presupuesto de sedimentos. [4]
La deposición de sedimentos a lo largo de un perfil de litoral se ajusta a la hipótesis del punto nulo ; donde las fuerzas gravitacionales e hidráulicas determinan la velocidad de asentamiento de los granos en una distribución de sedimentos en el mar. La costa larga se produce en un lavado a contracorriente de 90 a 80 grados, por lo que se presentaría como un ángulo recto con la línea de onda.
Rasgos naturales [ editar ]
Esta sección consta de características de la deriva costera que se producen en una costa donde la deriva costera larga se produce sin interrupciones por las estructuras hechas por el hombre.
Escupe [ editar ]
Las salpicaduras se forman cuando la deriva de la costa atraviesa un punto (por ejemplo, la desembocadura del río o el reingreso) donde la dirección de la deriva dominante y la línea de costa no se desvían en la misma dirección. [5] Además de la dirección de deriva dominante, las salpicaduras se ven afectadas por la intensidad de la corriente impulsada por la onda , el ángulo de la onda y la altura de las ondas entrantes. [6]
Las salpicaduras son formas de relieve que tienen dos características importantes, siendo la primera característica la región en el extremo ascendente o en el extremo proximal (Hart et al., 2008). El extremo proximal está constantemente unido a la tierra (a menos que se rompa) y puede formar una ligera "barrera" entre el mar y un estuario o laguna. [7]La segunda característica importante de saliva es el extremo a la deriva descendente o el extremo distal, que se separa de la tierra y, en algunos casos, puede tomar una curva o forma de gancho compleja, debido a la influencia de las distintas direcciones de las olas. [7]
A modo de ejemplo, la escupida New Brighton en Canterbury, Nueva Zelanda, fue creada por la deriva de sedimentos en la costa desde el río Waimakariri hacia el norte. [5] Este sistema de saliva se encuentra actualmente en equilibrio, pero sufre fases alternativas de deposición y erosión.
Barreras [ editar ]
Los sistemas de barrera están unidos a la tierra tanto en el extremo proximal como en el distal y, en general, son más anchos en el extremo descendente. [8] Estos sistemas de barrera pueden abarcar un sistema de estuario o laguna, como el del Lago Ellesmere encerrado por Kaitorete Spit o hapua que se forman en la interfaz río-costa, como en la desembocadura del río Rakaia .
El Kaitorete Spit en Canterbury, Nueva Zelanda, es un sistema de barrera / escupitajo (que generalmente cae bajo la barrera de definición, ya que ambos extremos de la forma de la tierra están unidos a la tierra, pero se ha denominado escupitajo) que ha existido debajo de la península de Banks para últimos 8.000 años. [9] Este sistema ha sufrido numerosos cambios y fluctuaciones debido a la avulsión del río Waimakariri (que ahora fluye hacia el norte o la península de Banks), la erosión y las fases de las condiciones marinas abiertas. [9] El sistema experimentó cambios adicionales en c0000 años BP, cuando la deriva costera desde el extremo este del sistema de "escupida" creó la barrera, que se ha mantenido debido al transporte costero en curso. [9]
Entradas de marea [ editar ]
La mayoría de las entradas de mareas en las costas de deriva costeras acumulan sedimentos en las mareas de inundación y reflujo. [3] Ebb-deltas pueden atrofiarse en orillas altamente expuestas y en espacios más pequeños, mientras que los deltas de inundación probablemente aumenten de tamaño cuando haya espacio disponible en una bahía o sistema de lagunas. [3] Las entradas de mareas pueden actuar como sumideros y fuentes de grandes cantidades de material, lo que por lo tanto impacta en partes adyacentes de la costa. [10]
La estructuración de las entradas de las mareas también es importante para la deriva en la costa, ya que si una entrada no tiene estructura, los sedimentos pueden pasar por la entrada y formar barras en la parte descendente de la costa. [10] Aunque esto también puede depender del tamaño de la entrada, la morfología delta , la velocidad de sedimento y el mecanismo de paso. [3] La variación y la cantidad de ubicación del canal también pueden influir en el impacto de la deriva costera larga en una entrada de marea también.
Por ejemplo, la laguna de Arcachon es un sistema de entrada de mareas en el suroeste de Francia, que proporciona grandes fuentes y sumideros para los sedimentos de la deriva costera. El impacto de los sedimentos de la deriva costera en este sistema de entrada está muy influenciado por la variación en el número de entradas de la laguna y la ubicación de estas entradas. [10] Cualquier cambio en estos factores puede causar una erosión grave a la deriva descendente o un aumento de la deriva descendente de barras de gran tamaño. [10]
La influencia humana [ editar ]
Esta sección consta de características de deriva costera larga que se producen de forma poco natural y en algunos casos (p. Ej. , Quebradas , rompeolas separados ) se han construido para mejorar los efectos de la deriva costera en la costa, pero en otros casos tienen un impacto negativo en la deriva costera larga ( puertos y puertos ).
Groynes [ editar ]
Los Groynes son estructuras de protección costera, situadas a intervalos iguales a lo largo de la costa para detener la erosión costera y, en general, cruzar la zona intermareal . [1] Debido a esto, las estructuras groyne se usan generalmente en las orillas con poca deriva náutica anual alta y neta alta para retener los sedimentos perdidos en mareas de tormenta y más abajo en la costa. [1]
Existen numerosas variaciones en los diseños de Groyne, y los tres diseños más comunes consisten en:
- Groynes en zig-zag, que disipan los flujos destructivos que se forman en las corrientes inducidas por las olas o en las olas rompientes.
- Groynes de cabeza en T, que reducen la altura de las olas a través de la difracción de las olas.
- Cabeza 'Y', un sistema de espiga de cola de pez. [1]
Cabos artificiales [ editar ]
Los promontorios artificiales también son estructuras de protección de la orilla, que se crean para brindar cierta protección a las playas o bahías. [1] Aunque la creación de promontorios implica la acumulación de sedimentos en el lado ascendente del promontorio y la erosión moderada del extremo descendente del promontorio, esto se realiza para diseñar un sistema estabilizado que permita que el material se acumule en Playas más alejadas de la orilla. [1]
Cabecera artificial puede ocurrir debido a la acumulación natural o también a través de la nutrición artificial.
Rompeolas separados [ editar ]
Los rompeolas separados son estructuras de protección costera, creadas para acumular material arenoso con el fin de acomodar la reducción en condiciones de tormenta. [1] Para adaptarse a la reducción en condiciones de tormenta, los rompeolas no tienen conexión con la línea de costa, lo que permite que las corrientes y los sedimentos pasen entre el rompeolas y la costa. [1] Esto luego forma una región de energía de onda reducida, que fomenta la deposición de arena en el lado de sotavento de la estructura. [1]
Los rompeolas separados generalmente se usan de la misma manera que los diques, para acumular el volumen de material entre la costa y la estructura del dique con el fin de adaptarse a las marejadas ciclónicas. [1]
Puertos y puertos [ editar ]
La creación de puertos y puertos en todo el mundo puede tener un gran impacto en el curso natural de la deriva costera. Los puertos y puertos no solo representan una amenaza para la deriva de la costa en el corto plazo, sino que también representan una amenaza para la evolución de la costa. [1] La mayor influencia, que la creación de un puerto o un puerto puede tener en la deriva de la costa, es la alteración de los patrones de sedimentación, que a su vez puede conducir a la acumulación y / o erosión de una playa o sistema costero. [1]
Como ejemplo, la creación de un puerto en Timaru, Nueva Zelanda, a fines del siglo XIX, llevó a un cambio significativo en la deriva costera a lo largo de la costa sur de Canterbury . [5] En lugar de que la deriva costera transportara sedimentos hacia el norte por la costa hacia la laguna de Waimataitai, la creación del puerto bloqueó la deriva de estos sedimentos (gruesos) y en su lugar los obligó a acumularse al sur del puerto en South Beach en Timaru. [5] La acumulación de este sedimento en el sur, por lo tanto, significó una falta de sedimento que se deposita en la costa cerca de la laguna Waimataitai (al norte del puerto), lo que llevó a la pérdida de la barrera que rodea la laguna en la década de 1930 Y luego, poco después, la pérdida de la propia laguna.[5] Al igual que con la laguna de Waimataitai, la laguna de Washdyke , que actualmente se encuentra al norte del puerto de Timaru, está sufriendo erosión y puede llegar a romperse, causando la pérdida de otro entorno de la laguna.
No hay comentarios:
Publicar un comentario