Cuantificación de la operatividad de infraestructuras en la costa

Introducción

Un trabajo reciente ha propuesto una metodología novedosa para cuantificar la operatividad de infraestructuras en zonas costeras frente a inundaciones. La metodología se aplicó a un caso de estudio en el Reino Unido: el dique de Dawlish, que protege la línea ferroviaria entre Exeter y Plymouth.

Para ello, se analizó la probabilidad conjunta de los datos de oleaje y nivel del mar, y se aplicaron dos modelos numéricos (SWAN y OpenFOAM®) para propagar el oleaje desde profundidades indefinidas y para calcular los caudales de rebase para treinta y seis combinaciones diferentes de nivel del mar, altura de ola significante y período pico espectral.

Modelos de operatividad

Estos modelos se validaron mediante comparaciones con datos de oleaje y mediciones realizadas en experimentos de laboratorio.

Los resultados mostraron que los caudales de rebase aumentan tanto con la altura de ola significante como con el nivel del mar.

Entre las treinta y seis combinaciones probadas, veintinueve generaron caudales de rebase distintos de cero, veintidós excedieron el límite operativo propuesto por el EurOtop (Van der Meer et al., 2018) para diques de protección de personas (0.3 l/s por m) y once superaron el límite operativo umbral del EurOtop para líneas ferroviarias a sotavento de estructuras costeras (5 l/s por m).

El caudal de rebase máximo obtenido fue de 16 l/s por m. Para caracterizar la acción conjunta de las dos variables principales que influyen en el rebase (altura de ola significante y nivel del mar), se definió una nueva variable, denominada forzamiento de rebase efectivo, que se demostró que explica el 98% de la variabilidad de los caudales de rebase.

Metodología y operatividad

La metodología también se aplicó para obtener los periodos de retorno asociados a los umbrales que limitan las condiciones operativas de líneas ferroviarias y de protección de personas.

Se obtuvo que el período de retorno mínimo asociado al umbral de líneas ferroviarias es de 163.5 años y el asociado al umbral de protección de personas es de 21.8 años.

Aparte de estas dos aplicaciones específicas, esta metodología podría usarse para calcular el período de retorno asociado con cualquier otro valor umbral de rebase. Además, podría aplicarse para calcular el posible rebase inducido por cualquier estado del mar, de modo que se podría predecir si una determinada infraestructura costera va a estar operativa bajo cualquier condición marítima esperada.

Conclusión

La novedosa metodología aplicada en el Reino Unido, que comprende análisis estadísticos, experimentos de laboratorio y aplicación de dos modelos numéricos.

Este método representa una herramienta avanzada para evaluar las condiciones operativas para diferentes usos, así como para analizar las posibles consecuencias de las inundaciones.

Autor: Rafael Berguillos. Rafael Bergillos Meca. Docente – Universidad Politécnica de Valencia. Doctor cum laude por las Universidades de Granada, Córdoba y Málaga, con mención de doctorado internacional. Máster en Hidráulica Ambiental. Especializaciones en Gestión Integral de Puertos y Costas y en Gestión Integral de Cuencas. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Más de 10 años de experiencia en proyectos nacionales e internacionales en ing. marítima, costera y portuaria, las energías renovables marinas, la ing. hidráulica y Ing. de recursos hídricos. Docente en universidades españolas y extranjeras en Ing. Civil, Ing. de Caminos, Canales y Puertos, Hidráulica Ambiental, Ing. Hidráulica y Medio Ambiente y Diseño, Construcción y Explotación de Puertos, Costas y Obras Marítimas Especiales. Es autor de 3 libros de la editorial Springe.