Extreme morphodynamic analysis of the Sardinero and Puntal-Somo-Loredo beaches with XBeach

Abstract

RESUMEN: Se realiza un análisis morfodinámico partiendo del modelo numérico de erosión extremal en playas XBeach, una vez se ha comprendido su comportamiento en el estudio de la hidrodinámica, en las playas del Sardinero y Puntal - Somo - Loredo. El objeto de este estudio es el modelado de los procesos de erosión costera y su calibrado gracias a la ayuda de la campaña de medida realizada antes y después del temporal del 2016. Una vez calibrado el modelo se mostrará su utilidad mediante un caso práctico, el diseño de la regeneración de la duna Loredo. En el primer capítulo, analizamos la motivación de este estudio, la ubicación de las playas, el objetivo y la estructura del TFG. Posteriormente se exponen brevemente los procesos que desencadenan la erosión costera, se estudian los componentes del nivel del mar, la morfodinámica de playas y el estado del arte del modelado numérico de la evolución costera. En el capítulo 3, se describe el modelo XBeach y se incluye un análisis de la sensibilidad del grid computacional. En el capítulo 4 se lleva a cabo la calibración del modelo gracias a la campaña de campo realizada antes y después del temporal del 2016. Una vez calibrado el modelo, en el capítulo 5 lo aplicamos en el estudio probabilístico de la erosión en la duna de Loredo. Para ello se simulan varios temporales asociados a diferentes periodos de retorno obteniendo la relación entre volumen erosionado y periodo de retorno en años. En el capítulo 6 y para concluir el TFG de la mención de Construcción se diseña la duna de Loredo siguiendo la ROM, para así obtener un periodo de retorno de diseño y por lo tanto un volumen de erosión. Con ese dato se estudia el proceso de regeneración y revegetación dunar, que alcanza un presupuesto base de licitación de 640.338,13 euros. Como conclusiones podemos extraer que el modelado morfodinámico extremal a corto plazo es todavía un campo en desarrollo cuyos algoritmos son extremadamente complejos y computacionalmente exigentes, que requieren calibración para la obtención de resultados. Sin embargo, una vez afinados, sus campos de aplicación y utilidad son muy amplios en ingeniería de costas y puertos.

ABSTRACT: We have performed a morphodynamic analysis using the extreme beach erosion model XBeach, once we understood its response in the hydrodynamic study, in the Sardinero and Puntal - Somo - Loredo beaches. The aim of this research is to model coastal erosion and its calibration procedure thank to the field measurements carried out before and after the 2016 storm in the Somo - Loredo area. Once the model is calibrated, one practical application is shown, the nourishment design of the Loredo dune. In the first chapter, we analyzed the motivation of this research, the location of the beaches, the objective and the structure of the end of degree final thesis. In the next chapter, we briefly described the different processes that trigger coastal erosion, we studied the different sea level components, beach morphodynamics and the state of the art of the beach evolution numerical modelling. In chapter 3, the XBeach model is described and the grid resolution sensitivity analysis is also included. In chapter 4 we carried out the model calibration thank to the data from the survey we did before and after the 2016 storm. Once the model is calibrated, in chapter 5 we applied it in the probabilistic study of erosion in the Loredo dune. To achieve that, we have simulated several storms associated to several return periods obtaining the relationship between the return period in years and the associated dune eroded volume. In chapter 6 and to conclude the construction end of degree final thesis we designed the Loredo dune following the ROM, to obtain the design return period and therefore an erosion volume. With this data we studied the nourishment and revegetation procedure that yields a based tender budget of 640.338,13 euros. As conclusions we can extract that short term extreme morphodynamic modelling is still a developing field whose algorithms are extremely complex and very expensive computationally, that require calibration to yield reasonable results. However, once the model is trimmed, their fields of application are really wide in coastal and port engineering