Propagación del oleaje

Oleaje. Propagación
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación del Oleaje
• Propagación del oleaje
• Propagación (3 dominios f(h/L))
– Refracción
– Shoaling
– Difracción
– Disipación de energía (fricción con el fondo, rotura etc.)
Dominio
h/L
tanh(2πh/L)
aguas profundas
>1/2
≈1
1/25 - 1/2
≈ tanh(2πh/L)
<1/25
≈ (2πh/L)
aguas intermedias
aguas someras.
1
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación
– Características:
• Oleaje en aguas profundas (kh >> 1) donde el oleaje es dispersivo
(efecto nulo del fondo sobre el oleaje)
• Oleaje en aguas intermedias (transformación gradual de el perfil
del oleaje).
• Oleaje en aguas someras (kh << 1) donde el oleaje no es
dispersivo (transformación brusca de la ola, rotura y generación de
distintos tipos de corrientes costeras y disipación de energía)
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación
• Factores:
– Periodo (ó longitud de las olas)
• Olas más largas = Mayor transformación
– Dirección inicial
• Olas más oblicuas respecto a la costa = Mayor variación en la
dirección de propagación
– Nivel del agua
• Mares con marea
• Mareas meteorológicas (huracanes)
2
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling
– Variación de la altura de ola al variar la profundidad por
conservación del flujo de energía:
• Básicamente es una transformación de la altura de la ola (la forma
de la superficie libre) debido a los cambios en la celeridad de
grupo con la disminución de la profundidad
Transformación del oleaje al propagarse progresivamente
sobre aguas someras cercanas a la costa
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling
– Las variaciones de la altura del oleaje con la variación de la
profundidad se pueden calcular a partir de considerar el flujo de
energía
2kh ⎤ ⎤
⎛1
⎞ ⎡1 ⎡
P =Ecn = ⎜ ρg H 2 ⎟ c ⎢ ⎢1 +
= ( Ecn )0 = cte
8
2
sinh
2kh ⎥⎦ ⎥⎦
⎝
⎠ ⎣ ⎣
– Sin pérdida de energía, el flujo de energía en oleaje en aguas
someras permanece igual que su valor en aguas profundas
H2cg=cte
– A partir de la expresión de la densidad de energía del oleaje, se
obtiene la altura de ola H en aguas con profundidad h con
respecto de la altura de ola en aguas profundas H0.
3
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling
– El flujo de energía del oleaje es proporcional a la celeridad de
grupo y al cuadrado de la altura de ola. Si se impone que el
flujo de energía entre dos puntos, uno de los cuales está en
aguas profundas, tiene que ser igual, entonces:
1
1
ρgH 0 2 cg 0 = ρgH 2 cg
8
8
– O bien que:
H = H0
cg 0
cg
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling
– De esta manera, el coeficiente de Shoaling (asomeramiento) se
define en términos de la velocidad de grupo como:
Ks =
⎛ cg ⎞
=⎜
⎟
cg ⎜⎝ cg 0 ⎟⎠
cg 0
−1/ 2
– O en términos de la altura de ola relativa:
Ks =
H
1 c0
1
1
=
=
H0
2n c
2n tanh kh
– Ks se denomina coeficiente de shoaling, y es una función de
kh, y consecuentemente de h
L0
4
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling
– En aguas profundas, Ks = 1, mientras que al penetrar en
profundidades intermedias, como h/L0 disminuye, Ks primero
disminuye a un mínimo de 0.91 en h/L0 = 0.15 y después
aumenta sin límite hasta el infinito para h = 0, aunque en la
práctica se alcanza un límite en el punto de rotura de la ola
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling (resumen)
– Shoaling: transformación de la altura de la ola (la forma de la
superficie libre) debido a los cambios en la celeridad de grupo
con la disminución de la profundidad
– Al variar la altura y la longitud, también varía el peralte del
oleaje (H/L), disminuyendo temporalmente a un valor
ligeramente menor que su valor en aguas profundas cuando se
propaga en aguas intermedias, para aumentar bruscamente al
llegar a aguas someras pues H aumenta y L disminuye (ángulo
crítico de estabilidad).
– La altura del oleaje está limitada físicamente por la profundidad.
La ola se hace inestable y rompe (no aumenta hasta el infinito).
5
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Shoaling (resumen)
– Este análisis ha sido derivado a partir de la teoría lineal, donde
se supone que no es válida la teoría lineal (que se basa en el
argumento de que la altura de ola es pequeña comparada con
su longitud). Sin embargo las tendencias predichas son
razonablemente acertadas en cuanto a los cambios en las
velocidades de fase, alturas, etc.
– Otra suposición que no es del todo válida es que con la
disminución de la profundidad, la fricción con el fondo se hace
importante.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– La velocidad de fase, así como la longitud de onda dependen
de la profundidad sobre la que se propaga el oleaje (shoaling).
– Al entrar en aguas intermedias, hay un cambio en la dirección
de propagación con la disminución de la profundidad
• las crestas tienden a ponerse paralelas a los contornos del fondo
(la parte del frente de onda que está en una zona de menor calado
se propaga hacia adelante a una velocidad mas pequeña que la
parte que está a una profundidad mayor).
– Hay por lo tanto un gradiente en la celeridad de la ola a lo largo
de la línea de cresta. Las crestas tenderán a rotar alineándose
a los contornos
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– La refracción, que depende de la relación h/L implicará una
modificación en la dirección de la ola. Se trata pues de un
proceso cinemático de transformación de la ola:
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción sobre un plano inclinado
7
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– La refracción, junto con el proceso de shoaling, determina la
altura de la ola a una profundidad determinada para un grupo
dado de condiciones de oleaje, es decir, altura, dirección y
dirección de propagación en aguas profundas. Por lo tanto,
tiene una influencia importante en las alturas de ola y por lo
tanto, de la distribución de energía a lo largo de la costa.
– El cambio en la dirección de las diferentes partes de la cresta
de la ola resulta en una convergencia o divergencia de la
energía del oleaje y afecta materialmente las fuerzas ejercidas
por el oleaje sobre la costa.
– Tiene una contribución importante en la remodelación del fondo
marino, por sus efectos de erosión o depositación de
sedimentos
8
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Por medio del análisis de los patrones de refracción del oleaje,
es posible conocer la batimetría de la zona cercana a la costa.
– En general, los métodos se pueden estudiar por métodos
gráficos (rayos) y métodos numéricos (ley de Snell).
– Intr. Ortogonales: vector número de onda
– El flujo de energía permanece constante (no hay perdidas ni
ganancias)
• Se desprecia la percolación y la reflexión
– Añadiendo que no haya transferencia lateral de energía a lo
largo de la cresta, la energía entre dos ortogonales debe
permanecer constante
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
Conservación del flujo de energía Ecn entre
dos rayos ortogonales a las crestas del oleaje
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Si s0 es la distancia entre los rayos en aguas profundas y s es
la distancia posterior al shoaling, entonces:
P = Ecns = ( Ecns )0 = constante
– análogamente a la obtención del coeficiente de shoaling (en
ausencia de refracción), obtenemos la siguiente expresión:
1
1
⎛ 1 c0 ⎞ 2 ⎛ s0 ⎞ 2
=⎜
⎟ ⎜ ⎟
H 0 ⎝ 2n c ⎠ ⎝ s ⎠
H
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Esta ecuación permite determinar las alturas de ola en aguas
intermedias o someras, conociendo la altura de ola
correspondiente en aguas profundas, cuando la distancia
relativa entre dos ortogonales pueda ser determinada. La raíz
cuadrada de esta distancia relativa s0/s (que no estaba
presente en la expresión de coeficiente de shoaling) es
conocido como el coeficiente de refracción Kr:
Kr =
s0
s
– la cual, para un caso idealizado de una playa recta con
contornos del fondo paralelos
s0 cos α 0
=
s
cos α
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
• Demostración:
– Supóngase las secciones 1 y 2, así como dos ortogonales
consecutivas cualesquiera. Sean s0 y s la separación de las
ortogonales en las secciones 1 y 2. Suponiendo que el flujo de
energía que pasa a través de la sección 1 es el mismo que
pasa a través de la sección 2:
E f 0 ⋅ s0 = E f 1 ⋅ s1
– Donde el flujo de Energía Ef es:
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
1
1 ⎛ ⎛ 2kh ⎞ ⎞
E f = E ⋅ Cg = ρgH 2 ⋅ C ⎜1 + ⎜
⎟⎟
8
2 ⎝ ⎝ sinh(2kh) ⎠ ⎠
=
⎛ ⎛ 2kh ⎞ ⎞
1
ρgH 2 ⋅ C ⎜1 + ⎜
⎟⎟
16
⎝ ⎝ sinh(2kh) ⎠ ⎠
– Sustituyendo se obtiene:
⎛ 1 ⎛ 2kh ⎞ ⎞
⎛ 1 ⎛ 2kh ⎞ ⎞
2
H12 ⋅ C1 ⎜⎜1 + ⎜
s
H
C
1+
s
=
⋅
⎟
0
0⎜
⎟ ⎟ 1
⎜ 2 ⎜⎝ sinh(2kh) ⎟⎠ ⎟⎟ 0
2
sinh(2
kh
)
⎝
⎠
1⎠
0⎠
⎝
⎝
11
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– De donde se obtiene que H1 es función de H0:
1 ⎛ ⎛ 2kh ⎞ ⎞
C0 ⎜⎜1 + ⎜
⎟
2 ⎝ ⎝ sinh(2kh) ⎟⎠0 ⎟⎠
s0
H1 = H 0 ⋅
⋅
s1
1 ⎛ ⎛ 2kh ⎞ ⎞
C1 ⎜1 + ⎜
⎟
2 ⎝ ⎝ sinh(2kh) ⎟⎠1 ⎠
s0 cg 0
⋅
s1
cg 1
H1 = H 0 ⋅
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– En esta expresión aparece el coeficiente de Shoaling
Ks =
cg 0
cg 1
– Se denomina coeficiente de refracción parcial a:
Kr ' =
s0
s1
– El coeficiente de refracción total es:
Kr =
cg 0
cg 1
⋅
s0
s1
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– En esta expresión aparece el coeficiente de Shoaling
H1 = K s ⋅ K r ' ⋅ H 0 = K r ⋅ H 0
– El coeficiente de refracción parcial Kr englobará dos efectos: el
aumento o disminución de H según las ortogonales convergen
o divergen (dado por Kr’ y la variación de altura de ola debida a
la variación de la profundidad (dada por el coeficiente de
shoaling Ks).
– Utilizando esta ultima expresión puede calcularse la altura de
ola en cualquier punto de la plataforma costera cuando se
conozca la altura de ola en aguas profundas. Para ello debe
saber evaluarse Kr’ para lo cual es preciso determinar el
cambio en la dirección de las ortogonales con la profundidad.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
Como Rayos se hace
para encontrar las
distancias s0 y s??
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Cambio en la dirección de una ortogonal: Ley de Snell:
• Método gráfico conocido como método de las ortogonales, puede
deducirse considerando la figura siguiente:
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Se trata de un tren de ondas se desplaza sobre un escalón
(ignorando la reflexión por el escalón), la profundidad disminuye
instantáneamente de h1 a h2 originando que la celeridad
disminuya de C1 a C2 y la longitud de onda de L1 a L2. De aquí
se tiene que:
c0 Δt L0
=
x
x
c Δt L
sen α1 = 1 = 1
x
x
sen α 0 =
– donde α1 y α2 son los ángulos entre el frente de la onda y las
batimétricas. C1 y C2 son las celeridades donde se miden α1 y
α2 respectivamente. Dividiendo tenemos:
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– La ley de Snell:
sen α 0 c0 L0
= =
sen α1 c1 L1
– Cuando las olas avanzan sobre una plataforma de profundidad
decreciente, con batimétricas rectas y paralelas
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– Se tiene que:
sen α 0 sen α1
=
= x −1
L0
L1
– Del esquema anterior, involucrando a s0 y s1 en lugar de L0 y L1,
entonces:
s0
s1
=x=
cos α 0
cos α1
– Donde:
Kr ' =
s0
cos α0
=
s1
cos α1
⎛c
⎞
α1 = arcsin ⎜ 1 sin α 0 ⎟
⎝ c0
⎠
15
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Caso idealizado de refracción del oleaje producida
por una depresión y un bajo respectivamente
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Caso idealizado de refracción del oleaje producida
por un cabo y una bahía, respectivamente
16
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción sobre una batimetría irregular en La Jolla, California
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción sobre una batimetría irregular en La Jolla, California
17
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción en una Playa longitudinalmente uniforme
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Refracción
– .
Refracción en una Bahía
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Proceso de transferencia lateral de energía sobre las crestas
del oleaje. Ocurre cuando la altura de ola en un punto es
superior a los valores adyacentes dentro de la misma cresta.
– En caso de que el oleaje se encuentre con algún obstáculo,
(isla, rompeoleas, etc..) se generará una zona de “sombra” o
abrigo protegida de la acción del oleaje. El proceso de
difracción puede provocar que parte de la energía del oleaje
que no haya encontrado la interferencia se meta en la zona
protegida. Las ondas que se forman tras el objeto como
consecuencia de la cesión de energía son ondas difractadas
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
–
.
19
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
–
.
Kd=0,3
Kd=0,5
Kd=1,1
Kd=0,7
Kd=0,1
Kd=0,9
Transformación debida a variaciones fuertes
de la amplitud en puntos próximos
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– La relación entre la altura de ola en un punto y la región
afectada y la altura de ola incidente es el coeficiente de
difracción Kd.
– En el campo del diseño de puertos, la distribución de alturas de
ola dentro de puerto viene determinada en gran medida por las
características de difracción. También importante en el diseño
de las bocanas de los mismo, con el fin de reducirla agitación
interior y los efectos de resonancia.
– La difracción (en el caso de un rompeolas) a menudo se
resuelve con coordenadas cilíndricas (las crestas de la zona
abrigada por la estructura pueden aproximarse mediante arcos
de círculo.
20
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Suponiendo que la profundidad es constante:
– La mayoría de las soluciones de la difracción (coeficiente de
difracción Kd) para aplicaciones ingenieriles están basadas en
la teoría lineal del oleaje. El Kd es función de x, z ó r, θ y θ0
Kd (θO , x, z ) ó Kd (θO , r , θ) =
Altura de ola en O
Altura de ola incidente
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
–
.
Kd = 0.5
Kd = 0.9
Kd = 0.3
Kd = 0.7
Difracción de oleaje realista
21
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Difracción sobre una estructura
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Difracción sobre una estructura
Difracción a través de una bocana
Difracción a través de una bocana
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Difracción por fondo
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Efectos de la difracción en la costa
Construcción de estructuras:
Acresión por una parte, erosión por la otra
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Difracción
– Efecto de la difracción en la costa
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
– Cambio brusco en la dirección de propagación debido a la
presencia de un obstáculo en la propagación
– Obstáculos emergidos
• Naturales o Artificiales
– Pendientes elevadas
• Estructuras de protección costera e incluso playas naturales
– Cambios bruscos de Calado
– Depende de características de la superficie (rugosidad,
permeabilidad y pendiente) y del peralte de las olas
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
–
Esquema de Definición del Oleaje Reflejado sobre una pared vertical
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
– Teoría Lineal: Permite la suma de las olas
JJJJJJJJJJJJJJJJJG
Oleaje Incidente:
η=
H
cos ( kx − ωt )
2
+
HJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
H
H
Oleaje Reflejado: η = cos ( −kx − ωt ) ⇔ = cos ( kx + ωt )
2
2
HJJJJJJJJJJJJJJJJJJG
Onda Estacionaria:
⇓
η = H cos ( kx ) cos ( ωt )
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
–
Onda Estacionaria (Clapotis) con Reflexión Perfecta (Kr=1)
sobre una pared vertical (Derivado de la Teoría Lineal
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
–
Perfil de la onda envolvente y campo de velocidades con Kr=1 y con Kr <1
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión
2.5
Ondas regulares
–
2
1.5
Oleaje irregular
1
0.5
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Distancia
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
– Importancia de su acción sobre estructuras
– Importancia de su acción sobre la dinámica en la zona cercana
a la costa
– La energía que adquieren grandes extensiones de la superficie
libre del mar se disipa en un área relativamente estrecha de la
zona costera: la zona de rompientes o zona de surf.
– La mayoría de la energía del oleaje es disipada cuando este
rompe
– Es por mucho, la mas importante de las aportaciones de
energía en la zona costera y la responsable de la generación
setup, de oscilaciones infragravitatorias y corrientes en la zona
cercana a la costa, así como del transporte de sedimentos y de
los cambios en la morfología de las playas
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
– En general, la altura máxima de la ola depende de la longitud
de onda, de la profundidad y de la pendiente del fondo. Pero en
el caso de aguas profundas, esta solo depende de la longitud
de onda, de tal manera que:
Hb
1
= 0.142 ≈
7
Lb 0
– Hb y Lb0 son la altura y la longitud de onda en rotura de la ola
que rompe en aguas profundas
– Este limite lo impone la velocidad horizontal de las partículas de
agua en la cresta de las olas, que cuando superan la celeridad
de fase (se incrementa el peralte de la ola), la ola rompe.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
– En profundidades intermedias, el inicio de rotura se predice con
la ecuación empírica :
⎛ 2πhb ⎞
Hb
= 0.142tanh ⎜
⎟
Lb
⎝ Lb ⎠
– donde hb y Lb son la profundidad del agua y la longitud de onda
en el punto donde aparece la rotura.
• En aguas profundas, esta ecuación tiende a la ecuación anterior
– En aguas someras:
⎛ 2πhb ⎞ ⎛ 2πhb ⎞
tanh ⎜
⎟→⎜
⎟
⎝ Lb ⎠ ⎝ Lb ⎠
por lo que:
⎛ 2πhb ⎞ H b
Hb
h
= 0.142 ⎜
≈ 0.89; b ≈ 1.12
⎟⇒
Lb
Lb
Hb
⎝ Lb ⎠
28
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
– En la realidad, la rotura del oleaje depende también de
• El peralte de la playa
• El peralte del oleaje en aguas profundas,
– NO hay un valor único del parámetro gamma de rotura de γb (la
relación entre la altura del oleaje en rotura y la profundidad):
γb =
Hb
hb
– Valores que están entre γb = 0.42 (Hrms), γb = 0.7 y γb = 1.2.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
– En aguas profundas, la rotura viene tiene lugar principalmente
en las frecuencias altas del espectro del oleaje
• i,e, para las olas pequeñas.
– Las olas mas grandes del espectro rara vez alcanzan el estado
de mar completamente desarrollado.
• Una ola de período de 10 s, necesitaría una altura de 22 m antes
de alcanzar la pendiente necesaria de inestabilidad
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– La rotura tipo spilling
• Se origina con olas con peralte relativamente alto propagándose
sobre playas con poca pendiente.
• La cresta se derrama hacia abajo por la pendiente frontal de la ola.
• Muy poco de su momentum es reflejado hacia el mar.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– La rotura tipo plunging
• ocurre cuando olas con un peralte medio se propagan sobre
playas inclinadas.
• La cara frontal de la ola va curvándose hacia el frente hasta que
finalmente se precipita, zambulliéndose como una masa de agua
intacta.
• El proceso de este tipo de rotura produce una gran turbulencia y
una gran entrada de aire. La reducción de la altura de la ola
durante la rotura se produce rápida y drásticamente.
• Las olas reformadas son usualmente de menos de una tercera
parte de la altura de la ola en rotura y suelen romper de nuevo
muy cerca de la línea de orilla.
• Poco del momentum de dicha ola es reflejado hacia el mar.
30
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– La rotura tipo surging
• Ocurre con olas con poco peralte propagándose en playas con
pendientes altas.
• La zona de surf usualmente es muy estrecha y cerca de la mitad o
mas del momentum de las olas es reflejado hacia el mar.
• Este tipo de rotura, comienza de forma similar a la tipo plunging,
aumentando la verticalidad de la cara frontal de la ola, pero antes
de doblarse hacia el frente, la base de la ola sube súbitamente por
la cara de la playa y la cresta se colapsa y desaparece.
– Galvin (1968) identificó la rompiente collapsing, un cuarto tipo
que es intermedia entre la rompiente tipo plunging y surging
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– Tipos de rotura
31
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– Tipos de rotura
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura y Núm Iribarren
– El tipo de rompiente que pueden presentar las olas se puede
encontrar por medio del parámetro de Iribarren:
ξ0 =
S
H0
L0
– Spilling:
ξ0<0.5
ξb<0.4
– Plunging:
0.5<ξ0<3.3
0.4<ξb<2.0
– Surging:
ξ0>3.3
ξb>2.0
32
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
– La altura de ola en rotura normalmente se expresa en términos
de los valores del oleaje en aguas profundas. De acuerdo con
Komar & Gaughan (1972):
H b = 0.39 g 0.2 (TH 0 2 )0.4
– No obstante, es mejor expresarlo en forma adimensional
⎛H ⎞
Hb
= a⎜ 0 ⎟
H0
⎝ L0 ⎠
b
– Donde a y b son constantes a determinar. Un gran número de
datos sugieren que 0.3 < a < 0.5 y 0.2 < b < 0.3
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Tipos de Rotura
–
33
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
• Notas:
– Importancia en el diseño de estructuras de protección costera.
• En este caso, la altura de ola de diseño está limitada por la
profundidad frente a la estructura, ya que las olas que tengan una
altura mayor que la permitida por el parámetro gamma de rotura,
habrán roto mas lejos de la estructura.
– Las rotura del oleaje es el mecanismo impulsor de las
corrientes longitudinales a la costa, del transporte longitudinal y
transversal de sedimentos y el responsable directo de los
cambios morfológicos en las playas
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
• Notas:
– Cuando la playa tiene una pendiente alta (reflejante), la zona de
surf es relativament estrecha. Por el contrario, en playas con
poca pendiente (disipativas) la zona de surf será mas ancha.
– El oleaje tipo plunging es el que disipa su energía de una forma
mas eficiente, justo después de la rotura.
– El oleaje tipo spilling disipa su energía en una porción mas
ancha de la zona de surf.
34
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
• Notas:
– Por lo tanto, los patrones de disipación de la energía en la zona
de surf dependen de la morfología del perfil de playa.
• Si el perfil de playa tiene una pendiente uniforme, lo mas probable
es que haya una disipación uniforme de la energía del oleaje.
• Si el perfil de playa es irregular (barras sumergidas) habrá una
concentración de la rompiente sobre las barras.
– Si el oleaje es tipo swell (mas regular), se producirá la rotura en
un punto preferencial, mientras que si el oleaje es tipo sea
(irregular), habrá olas rompiendo en una porción mas ancha de
la zona de surf.
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
• Notas:
– La masa de agua transportada en dirección a la costa por el
oleaje en rotura en la zona de surf se puede compensar con un
flujo de retorno en dirección al mar (confinado a la región por
debajo del nivel de senos), conocido como flujo de resaca o
undertow.
– Este flujo está directamente relacionado con el setup.
– En playas naturales, este flujo de resaca puede estar incluido
en las corrientes de retorno.
• Es el responsable del transporte de sedimentos transversal a lo
costa durante eventos de tormenta, por lo que tiene gran
importancia en la formación de barras prelitorales.
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión+Refracción
–
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión+Refracción
–
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Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Reflexión+Refracción
–
Enginyeria de Costes (EG)
Propagación. Rotura
• Ondas infragravitatorias
– Ondas de baja frecuencia
– Diversos orígenes
» Oleaje irregular (variación de Hb y hb)
» Grupos de ondas (surf beat)
» Variaciones en la presión atmosférica (tormentas)
– De gran importancia en la ingeniería de puertos y costas
» Hidrodinámica en la zona de rompientes
Tridimensionales
» Oscilaciones en puertos
Problemas en las maniobras de buques y atraques
» Estrategia especial para su estudio en campo
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