Evaluación de la dinámica del Lago Tanganica en el puerto de Kalundu (Congo)

Abstract

Este trabajo presenta un estudio exhaustivo para evaluar la operatividad del puerto de Kalundu, ubicado en la República Democrática del Congo, a partir del estudio de la agitación en su futura ampliación. Dado que el puerto se sitúa en un entorno lacustre, no se dispone de una base de datos existente sobre el oleaje en la zona. Por lo tanto, fue necesario desarrollar una base de datos específica para este proyecto. Para ello, se utilizó la serie de reanálisis ERA5 de vientos a escala global como entrada para forzar el modelo SWAN (Simulating WAves Nearshore), que simula la transmisión de energía a través de las olas. Este modelo es adecuado para áreas de grandes dimensiones, aunque presenta ciertas limitaciones al resolver fenómenos locales como la rotura y difracción de las olas. Como parte del estudio, se llevó a cabo una caracterización climática del viento en puntos clave a lo largo del lago Tanganica, con el fin de obtener un conocimiento más profundo del comportamiento de los vientos en el área. El forzamiento del modelo se realizó a través de un enfoque híbrido, que combina la propagación dinámica con un análisis estadístico. Para identificar los casos estadísticos más representativos, se empleó el algoritmo de máxima disimilitud, el cual permitió seleccionar las situaciones que, al ser propagadas, facilitaron la reconstrucción, mediante funciones RBF (Radial Basis Functions), de un conjunto completo de condiciones de oleaje. A partir de esta reconstrucción, se generaron series continuas de olas en los puntos de interés establecidos dentro de la malla numérica. Una vez obtenidas estas series, se procedió a realizar una caracterización detallada del oleaje en dichos puntos con el objetivo de definir con precisión el clima de oleaje de la zona. Tras completar esta fase, se pasó a la propagación y análisis de la agitación en la nueva geometría de la ampliación del puerto. Para esta etapa, se volvió a utilizar el enfoque híbrido, seleccionando nuevamente los casos de oleaje que pudieran representar de forma adecuada las condiciones reales. Estos casos fueron propagados utilizando el modelo MSP (Mild Slope), que permite resolver la fase de las ondas y proporciona información detallada sobre procesos locales como la reflexión, refracción, difracción y rotura de las olas. Finalmente, una vez obtenidas las nuevas series de agitación dentro del área definida para el modelo MSP, se realizó un análisis de operatividad para evaluar el comportamiento del puerto ante estas condiciones. Los resultados de dicho análisis fueron satisfactorios, demostrando que la nueva configuración geométrica del puerto garantiza su operatividad durante todo el año, lo que implica que la ampliación propuesta es adecuada desde el punto de vista de la agitación.

This work presents a comprehensive study to evaluate the operability of the Kalundu port, located in the Democratic Republic of the Congo, based on the analysis of wave agi tation for its planned expansion. Since the port is situated in a lacustrine environment, no existing wave database is available for the area. Therefore, it was necessary to develop a specific database for this project. To this end, the ERA5 global wind reanalysis dataset was used as input to force the SWAN model (Simulating WAves Nearshore), which simulates the energy transmission through waves. This model is suitable for large domains, although it presents certain limitations when resolving local phenomena such as wave breaking and diffraction. As part of the study, a wind climate characterization was carried out at key points along Lake Tanganyika to gain a deeper understanding of wind behavior in the area. The model forcing was performed through a hybrid approach, combining dynamic propagation with statistical analysis. To identify the most representative statistical cases, the maximum dissimilarity algorithm was employed, which allowed for the selection of situations that, once propagated, facilitated the reconstruction—using Radial Basis Functions (RBF)—of a complete set of wave conditions. Based on this reconstruction, continuous wave series were generated at the points of interest established within the numerical grid. Once these series were obtained, a detailed characterization of the wave conditions at these points was conducted to accurately define the wave climate in the area. After completing this phase, the propagation and agitation analysis for the new geometry of the port expansion was undertaken. For this stage, the hybrid propagation method was used again, selecting wa ve cases that could adequately represent real conditions. These cases were propagated using the MSP (Mild Slope) model, which solves the wave phase and provides detailed information on local processes such as reflection, refraction, diffraction, and wave breaking. Finally, after obtaining the new agitation series within the domain defined for the MSP model, an operability analysis was conducted to assess the port’s performance under these conditions. The results of this analysis were satisfactory, showing that the new geometric con figuration of the port ensures operability throughout the year, indicating that the proposed expansion is suitable in terms of wave agitation.