Cuando la restauración de playas depende de dejar la naturaleza en paz.

Cuando la restauración de playas depende de dejar la naturaleza en paz.

Resumen:
La interacción que se presenta entre el oleaje incidente y estructuras naturales o antropogénicas, a lo largo de un sistema de playas da lugar a celdas litorales, donde el sedimento se puede desplazar dentro de la celda y/o pasa de una celda a otra (Anfuso 2004). Este intercambio de sedimento permite estabilidad a un sistema de playas. Sin embargo, dicha estabilidad es sensible a cualquier alteración al transporte longitudinal de arena, inducido por la corriente paralela a la costa producto del oleaje. Procesos de erosión/acreción de arena en un segmento determinado, pueden ser ocasionados por intervenciones antropogénicas a varios kilómetros del lugar afectado. Se vuelve prioritario ante cualquier intervención, asegurar la compatibilidad de los procesos costeros del sistema, con la acción específica en un segmento de playa. Este es el caso de las playas de San Bruno en Yucatán, México, donde patrones permanentes de erosión en los últimos años, llevaron a intervenciones agresivas que no controlaron la afectación en la zona de playas corriente abajo. El posterior monitoreo y reingeniería permitieron revertir la erosión, así como asegurar la NO afectación de playas aledañas. El presente documento expone la problemática inicial, la intervención para recuperación de playas a base de rompeolas sumergidos, la reingeniería producto del monitoreo y las acciones de ajuste. Actualmente se han recuperado anchos de playa en los niveles de hace 2 décadas con un mínimo de intervenciones. El sistema es permanentemente monitoreado para asegurar su sostenibilidad en el mediano y largo plazo. Se exponen además algunos ejemplos del impacto de las acciones antropogénicas en la zona, y cómo han respondido las playas cuando se han reducido las intervenciones y permitido que los procesos naturales se encarguen por si solos de la recuperación de la playa.

Introducción:

El sistema de playas ubicado entre las localidades de Progreso y Telchac en la costa norte de Yucatán, México, con una longitud de 37 km (figura 1), está sujeto a una misma dinámica litoral. En las últimas décadas, se han realizado numerosas intervenciones para frenar distintos procesos erosivos de diferente magnitud dentro del sistema. En muchas ocasiones, las intervenciones, aunque parecen exitosas, solo detonan nuevos problemas de erosión en las playas contiguas hacia el oeste (dirección neta del transporte de sedimentos). Estas estructuras son básicamente espigones (conocidos localmente como espolones) y rompeolas sumergidos. Ambos tipos de estructuras han demostrado su eficacia puntual, pero al mismo tiempo el riesgo que implican en las celdas litorales, cuando no son diseñadas con una visión integral.
El presente documento muestra el caso de San Bruno, donde la colocación de espigones en playas continuas solo rompió el equilibrio de un sistema de playas sano. La posterior intervención con rompeolas sumergidos reparó puntualmente las playas erosionadas, pero siguió transmitiendo el problema en dirección oeste. Actualmente, rompeolas sumergidos, reducidos de su diseño original, aunado al control de mantener el sistema en equilibrio sin estructuras puntuales (transversales o paralelas a la playa), han devuelto la estabilidad a varios kilómetros de playa. Esto ha demostrado la importancia de identificar los sistemas playeros que solo requieren un mínimo de obras o incluso nula intervención para garantizar su estabilidad natural. Así mismo, se hace evidente el riesgo de colocar estructuras de protección costera, fuera de normativa y sin una visión integral de manejo costero. Estas solo generan un efecto dominó de erosión en dirección del movimiento de arena, al no considerar que el transporte de sedimentos alimenta a todas las playas a través de una misma dinámica litoral.

Figura 1 Ubicación del sitio de estudio entre Progreso y el Puerto de Telchac en Yucatán, México.

Objetivo.
Demostrar los riesgos que puede significar para las celdas litorales las intervenciones puntuales contra la erosión costera sin una perspectiva integral. Exponer la importancia de evaluar el retiro de actuaciones antropogénicas como medida de mitigación de regresión de línea de costa y permitir a los sistemas playeros estabilizarse y recuperarse por sí solos.

Descripción del sistema de playas Telchac – Progreso
Appendini et al. en 2012, estimaron el transporte litoral neto en la costa norte de Yucatán, en un orden de magnitud entre 20,000 y 80,000 m3/año en dirección E-W. Se considera que, entre Telchac y Progreso, todas las playas están sujetas a una misma dinámica litoral y es aceptado que el refugio pesquero de Telchac ha sido una causa importante de la reducción del movimiento de arena. La reintegración al flujo de arena en dirección W, del sedimento retenido en su escollera Este, es primordial para la sustentabilidad del sistema ver Figura 2 (López Gutiérrez 2011; Manrique Sanguino 2012).

Figura 2 Ubicación puntos de referencia y esquema de dinámica litoral

La carencia de una solución integral que implemente un trasvase de arena permanente en la escollera de Telchac ha detonado que en numerosas playas hayan proliferado las estructuras puntuales (Figura 3a) no sostenibles en el tiempo. Asimismo, otras zonas han mantenido una estrategia de poner el mínimo de intervenciones para favorecer la libre circulación de arena (Figura 3b). Ambas soluciones se han aplicado en sistemas con dinámica y condiciones de oleaje, batimetría, marea y sedimentológicas similares. Destaca que en un segmento tan corto de playas expuestas a la misma dinámica (2 km de distancia), se tengan tramos estables y en equilibrio, al mismo tiempo que tramos en condiciones de permanente erosión y lejos de alcanzar un equilibrio sustentable.

Figura 3 Playas sujetas a condiciones hidrodinámicas idénticas a 2 km de distancia. a) Zona Teresiano con espolones para retención de arena. b) Zona Uaymitún sin intervenciones

Tomando como base que una playa en equilibrio es aquella que tiene sus componentes “duna-playa – barra sumergida” trabajando de manera conjunta a lo largo de un año medio (Figura 4), en el caso del sistema de playas que nos ocupa, este perfil en equilibrio se rompe en mayor magnitud en los tramos que existen demasiadas obras. Al mismo tiempo, las zonas que apuestan por una reducción o total eliminación de estructuras cuando es posible, presentan condiciones naturales de estabilidad que garantizan la sustentabilidad de un tramo playero a mediano y largo plazo como se demostrará a continuación.

Figura 4 Perfil en equilibrio sin intervenciones antropogénicas (San Benito, Yucatán)

El caso de la recuperación de la playa de san Bruno:

Problemática de las playas de San Bruno.
El caso de la playa situada al costado Este del sitio conocido como San Bruno sobre el km 31.5 de la carretera Progreso – Telchac (Figura 2), ejemplifica de manera muy clara lo descrito en el párrafo anterior. Siendo esta zona un sistema de playas estable, y ante un proceso erosivo de magnitud menor, ocasionado entre otras razones, por la falta del trasvase mencionado del Puerto de Telchac (a 6 km al Este), se optó en la playa aledaña al Este, por una solución de espigones transversales (espolones) a base de tubos geotextiles, provocando un efecto devastador para un tramo del orden de 500 m (Figura 5).

Figura 5 Afectación de tramo de 500 m por el efecto de una obra puntual en San Bruno

Planteamiento de intervención en San Bruno.
Debido al retroceso de línea de costa paulatino en los últimos años, en el segundo semestre del 2016, se decidió intervenir concretamente en la comunidad afectada, donde se optó por el diseño de dos rompeolas sumergidos, paralelos a la costa. Su objetivo fue reducir la transmisión de energía del oleaje a través de dichas estructuras y favorecer la sedimentación de la arena en suspensión dentro de la corriente longitudinal paralela a la costa. Los rompeolas fueron fabricados con tubos geotextiles, los cuales ofrecían grandes ventajas dado su fácil implementación y más importante aún, su flexibilidad para ser modificados o removidos al mínimo costo y en menor tiempo tomando en cuenta otras alternativas convencionales, como son el enrocamiento con piedra natural o elementos de concreto.

En la Figura 6 se presenta la planta general y sección tipo, así como la estabilización de línea de costa esperada. El análisis de oleaje y trabajos de modelaciones numéricas disponibles a la fecha, para el comportamiento de rompeolas sumergidos en Yucatán se encuentran en los trabajos realizados por Suárez Bilbao en 2014, Manrique Sanguino 2012 y Suárez Bilbao & Enriquez en 2016. En cuanto a la geometría de las estructuras, se determinó coronarlas al Nivel Medio del Mar (NMM) para obtener una transmisión de oleaje del orden del 50-60 % del oleaje incidente, con el objeto de reducir la arena en movimiento y favorecer su estabilización en la playa. Esta geometría se definió en base a la relación “franco bordo – oleaje incidente”, resultado de la modelación física en canal de oleaje 2D, del II-UNAM, extrapolado para las condiciones de oleaje y morfología de la costa Norte de Yucatán (González et al. 2014) de acuerdo a la Figura 7. Este criterio es solo una aproximación, y a la fecha no se cuenta con información con mayor precisión para determinar el coeficiente de transmisión de oleaje en el lugar, por efecto de estructuras de tipo rompeolas sumergidos o semi-sumergidas.

Figura 6 Planta y sección tipo de rompeolas sumergidos en San Bruno.

Figura 7 a) Coeficiente de reducción de energía del oleaje (Kt) en función del Franco Bordo (Fb), y oleaje incidente (Hi) (referencia 5). b) Modelación en laboratorio. c) Funcionamiento en San Bruno.

Funcionamiento de la solución implementada.
El tramo costero de San Bruno ha sido permanentemente monitoreado en los últimos 2 años. Su comportamiento ha sido el esperado en cuanto a acumulación de arena en la “sombra” de los rompeolas (Figura 8a y 8b) por efecto de la reducción de la energía de oleaje. Sin embargo, la arena retenida se acumuló a una tasa excesiva con la consecuente afectación en las playas del Oeste. Mediante un monitoreo permanente de perfiles realizado de forma mensual empleando la herramienta BeachPro® (Axis Ingeniería 2014; Axis Ingeniería 2018). Se cuantificaron las distorsiones ocasionadas por el exceso de retención de arena (Figura 8c). En octubre 2017, se procedió a reducir la longitud de los rompeolas al mismo tiempo que se redujo su cota de coronación y aumentó su bordo libre para favorecer una mayor transmisión de energía del oleaje del orden del 80-90 % (figura 9). Lo resultados de estas medidas se hicieron evidentes en el corto plazo. Actualmente el sistema playero se encuentra estable y con anchos de playa similares a los existentes hace 2 décadas. (Figura 10 y Figura 11).

Figura 8 Acumulación de arena por reducción de la energía de oleaje por efecto de los rompeolas (abril 2017). Fuente: Levantamiento realizado por el LIPC del II UNAM (a y b) y Axis Ingeniería mediante el sistema BeachPro ® (c), dentro de la campaña de monitoreo para la comunidad de vecinos de San Bruno.

Figura 9 Modificaciones realizadas en octubre 2017 y conformación de la línea de costa antes y después de la intervención.

Figura 10 a) Playa previo a instalación rompeolas. b) Playa restaurada, agosto 2018

Figura 11 Zona intervenida. a) Previo a modificación en octubre 2017, b) agosto 2018

Esta solución fue complementada con el retiro de estructuras transversales al Este de la zona del rompeolas (Figura 12), correspondiente a la dirección de procedencia del transporte litoral neto. El resultado final, es un sistema de playas estable, con un ancho de playa seca aceptable y que permite una dinámica litoral favorable para las playas aledañas.

Figura 12 Efecto de espigones transversales al este de la zona de rompeolas y restauración de la playa tras su retiro total entre San Bruno y Telchac

Discusión

  • Es evidente, en la costa norte de Yucatán, la falta de una perspectiva integral en las intervenciones para la recuperación de playa. Todas las playas en esta región están sujetas a las mismas condiciones oceanográficas (oleaje y corrientes), morfológicas (fondo marino) y geológicas (misma arena en cantidad y calidad). Sin embargo, existe una fuerte tendencia a la erosión en la medida que las playas son más intervenidas con obras de protección costera (figura 3).
  • El sistema de playas de Progreso-Telchac, viene afectado por la retención de arena en el costado Este del puerto de Telchac (figura 3). Implementar un sistema eficiente de trasvase de sedimentos, que restaure condiciones naturales de movimiento de arena es indispensable. Mientras tanto, se debe poner un mínimo de estructuras para corregir tramos de alta vulnerabilidad a la erosión, priorizando la circulación de arena en el sistema por encima de la retención puntual.
  • En el caso de San Bruno, donde se implementó una solución de rompeolas que permitiera una transmisión de oleaje incidente del orden del 50-60 %, se retuvo sedimento en exceso formando un tómbolo que interrumpió el transporte longitudinal. Para solucionarlo, se redujo su longitud y cota de coronación para aumentar su transmisión de energía por encima del 80 % y disminuir la tasa de retención. Este análisis solo aplica a este caso, dado que cada playa debe tratarse individualmente para poder estimar la tasa de retención de arena adecuada para no generar distorsiones en el sistema, que aceleren la erosión en playas adjuntas.
  • La falta de conocimiento en el acarreo litoral en Yucatán, que permita conocer tasas precisas de transporte litoral en cada época del año, hace totalmente recomendable la implementación de soluciones flexibles que permitan una rápida intervención, al menor costo posible. Esto facilita la capacidad de reacción en la medida que la respuesta marina lo requiera. En el caso de San Bruno esto fue muy evidente. Actualmente se goza de playas sanas, debido a la capacidad de intervención inmediata que la solución a base de tubos geotextiles fácilmente modificables y removibles permitió.
  • En cuanto al diseño del rompeolas sumergido, el caso de San Bruno demostró la alta sensibilidad de la respuesta de la línea de costa a la transmisión de oleaje. Para este diseño se utilizaron valores del coeficiente de transmisión de oleaje Kt (Figura 7) obtenidos de análisis de laboratorio en canal de oleaje 2D con las limitaciones que esto implica. Investigación en campo que permita un mejor conocimiento de este coeficiente, hará más eficientes las herramientas actualmente disponibles para el diseño.
  • Si bien la intervención puntual en San Bruno ha funcionado, la estabilidad del tramo está condicionado al control del transporte de sedimentos al Este hasta el Puerto de Telchac. Cualquier intervención en esta zona que no considere un planteamiento integral que respete la dinámica natural de playas, puede detonar en una nueva regresión de línea de orilla en segmentos de playa ahora estables.
  • Una vez se implemente un sistema de trasvase de arena en Telchac, es previsible que la dinámica litoral recupere su tasa natural de transporte longitudinal de arena. Esto permitirá evaluar tanto en San Bruno como en todas las playas intervenidas, el retiro paulatino parcial o total de estructuras, como la mejor medida de contar con un sistema de playas sustentable.

Conclusiones

  1. El tramo de costa de 37 km ubicado entre Progreso y Telchac muestra sus segmentos más vulnerables por la regresión de línea de orilla asociados a numerosas intervenciones de control de erosión. Por el contrario, los tramos más estables coinciden con una densidad baja o nula de estructuras implementadas para recuperación de playas.
  2. A la fecha no existe un programa de manejo integral de playas en Yucatán. Los actores involucrados en su implementación (autoridades, centros académicos, consultores, contratistas y usuarios) tiene que decidir una estrategia que pasa por rigidizar cada vez más el sistema (a base de controlar y retener el movimiento de arena mediante cada vez más obras de protección de playas) o flexibilizarlo, eliminando paulatinamente acciones antropogénicas para restaurar el movimiento natural de sedimentos, así como acciones de trasvase de arena desde Telchac. Solo la segunda opción se considera sostenible en el largo plazo.
  3. En el caso de Yucatán, los intentos de controlar los tiempos para la restauración en tramos específicos, ha detonado por lo general en decisiones equivocadas. Cuando se ha permitido a las condiciones naturales restaurar segmentos específicos sin intervenciones, los resultados en cuanto a sostenibilidad ambiental han sido por mucho muy superiores a cualquier actuación antropogénica. Es muy evidente en Yucatán, que en ocasiones lo único que se necesita para recuperar un sistema de playas, es ir eliminando todas las acciones antropogénicas que interrumpan el transito del sedimento y permitir a la naturaleza encargarse ella sola de recuperar su equilibrio natural

 

 

Agradecimientos
Los autores agradecen el apoyo a lo largo de todas las actividades vinculadas en este trabajo, de la comunidad de vecinos de condominios Kayab en San Bruno y de la Secretaría de Desarrollo Urbano y Medio Ambiente del Estado de Yucatán.

PAPER presentado en XI CONGRESO DE CIENCIAS DEL MAR.

Marcuba 2018

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 Alvarez Enrique1, Esteban Luis2, Mendoza Edgar3
1Axis Ingeniería, Mérida Yucatán México enrique.alvarez@axisima.com
2Axis Ingeniería, Mérida Yucatán México luis.esteban@axisima.com
3 instituto de Ingeniería de la UNAM. emendozab@iingen.unam.mx
Axis Ingeniería. C21 núm. 161ª x 38 y 60 97134 Yucatán Mérida, México. www.axisima.com
Grupo de Ingeniería de Costas y Puertos, Instituto de Ingeniería,
 UNAM, Circuito Escolar s/n, Edif. 5, Cub. 408,
Ciudad Universitaria, Coyoacán, México, DF www.iingen.unam.mx