Eficiencia de diferentes soluciones hibridas para la defensa de la costa según el análisis del Run-up del oleaje

Abstract

RESUMEN: Este trabajo analiza diferentes tipologías de soluciones híbridas para protección costera compuestas por campos de vegetación y/o arrecifes de ostras combinados con una pendiente impermeable mediante el modelo IH2VOF. En primer lugar, se describe la motivación del proyecto y todos los argumentos que motivan la selección de una solución híbrida en lugar de un dique clásico. La descripción de todas las tecnologías existentes se estable con el fin de poder hacer elecciones relevantes de tipologías y casos. En base a lo anterior, se definen los objetivos, globales y específicos. Posteriormente, en la parte metodológica, se describe la selección de tipologías adecuadas para este estudio, su dimensionamiento y la selección de oleajes incidentes. Así, se seleccionan cuatros tipologías hibridas: una incluye un campo de marisma, otra un arrecife de ostras, otra la combinación del campo de marisma con el arrecife y, por último, otra en la que se incluye un campo de marisma considerando, mediante un aumento de la cota batimétrica, la retención de sedimento producida por el mismo. En todas ellas, se define como estructura convencional una rampa impermeable de pendiente constante. Previamente al estudio de las diferentes soluciones híbridas, se estudia la solución convencional como caso base. Además, los resultados de run-up obtenidos para la solución convencional se comparan con los obtenidos con la formulación para run-up relativo en rampas impermeables de Eurotop (2018). Para la estimación de este run-up relativo es necesario estimar el valor de altura de ola incidente a pie de estructura. Para ello, se realizan un conjunto de simulaciones numéricas adicionales en las que la pendiente impermeable se sustituye por un contorno absorbente y en las que se mide la altura de ola en la posición en la que se encontraría el pie de la estructura. Así, se obtienen los valores de run-up relativo, definido como el run-up 2% dividido de la altura de ola significante a pie de estructura, y se realiza una comparativa entre los resultados obtenidos para las diferentes soluciones estudiadas. Se obtiene que la comparación sale mal, debido a la simulación sin rampa que da altura de ola a pie de dique muy pequeña. La comparación completa del run-up se hace finalmente con el run-up absoluto de manera a no tomar en cuenta esas simulaciones para buscar esas alturas de olas a pie de dique. Este estudio pone de relieve las capacidades del modelo IH2VOF en el estudio de soluciones híbridas de diferente tipologías y permite realizar una comparativa entre las mismas, en este caso, basada en la evaluación del run-up. Así, se obtiene que la tipología que incluye el campo de vegetación junto con el cambio batimétrico esperado es la que produce una mayor disminución del run-up en comparación con el obtenido con la solución tradicional por sí sola. La segunda tipología más eficiente en la disminución de run-up resulta ser la combinación de arrecife de ostras y campo de marisma, seguida del campo por si sólo y finalmente, el arrecife de ostras por sí solo. Finalmente, cabe destacar que los resultados obtenidos remarcan el potencial de las soluciones híbridas como medidas de protección costera.

ABSTRACT: This study analyses different typologies of hybrid solutions for coastal protection composed of vegetation fields and/or oyster reefs combined with an impermeable slope using the IH2VOF model. First of all, the motivation of the project and all the arguments behind the selection of a hybrid solution instead of a classical seawall are described. The description of all existing technologies is established in order to be able to make relevant choices of typologies and cases. Based on the above, the global and specific objectives are defined. Subsequently, in the methodological part, the selection of suitable typologies for this study, their dimensioning and the selection of incident waves are described. Thus, four hybrid typologies are selected: one includes a saltmarsh field, another an oyster reef, another the combination of the saltmarsh field with the reef and, finally, another in which a saltmarsh field is included considering, by means of an increase in the bathymetric height, the retention of sediment produced by it. In all of them, an impermeable ramp with a constant slope is defined as a conventional structure. Prior to the study of the different hybrid solutions, the conventional solution is studied as a base case. Furthermore, the run-up results obtained for the conventional solution are compared with those obtained with the formulation for relative run-up in impervious ramps of Eurotop (2018). For the estimation of this relative run-up it is necessary to estimate the incident wave height value at the foot of the structure. For this purpose, a set of additional numerical simulations are carried out in which the impervious slope is replaced by an absorbing contour and in which the wave height is measured at the position where the foot of the structure would be. Relative run-up values are obtained, defined as the 2% run-up divided by the significant wave height at the foot of the structure, and a comparison is made between the results obtained for the different solutions studied. It is obtained that the comparison is wrong, due to the simulation without a ramp that gives a very small wave height at the foot of the breakwater. The complete comparison of the run-up is finally made with the absolute run-up so as not to take into account these simulations in order to find the wave heights at the breakwater. This study highlights the capabilities of the IH2VOF model in the study of hybrid solutions of different typologies and allows a comparison to be made between them, in this case, based on the evaluation of the run-up. Thus, it is obtained that the typology that includes the vegetation field together with the expected bathymetric change is the one that produces a greater reduction in run-up compared to that obtained with the traditional solution alone. The second most efficient typology in terms of run-up reduction is the combination of oyster reef and saltmarsh field, followed by the saltmarsh field alone and finally, oyster reef alone. Finally, it should be noted that the results obtained highlight the potential of hybrid solutions as coastal protection measures.