Cuantificar la operatividad de infraestructuras - Eadic

Cuantificar la operatividad de infraestructuras

Una metodología para cuantificar la operatividad de infraestructuras en zonas costeras frente a inundaciones

 

La operatividad de las infraestructuras de transporte y urbanizaciones protegidas por estructuras costeras, está condicionada por las inundaciones que se pueden generar por la acción conjunta de oleaje y marea.

 

1. Metodología

 

En un trabajo reciente, se propuso una metodología para evaluar las condiciones operativas de infraestructuras ubicadas en zonas costeras (Rodríguez-Delgado et al., 2020).

La metodología está basada en la combinación de análisis estadísticos, realización de ensayos de laboratorio, calibración y aplicación de modelos numéricos.

Operatividad de infraestructuras
Diagrama de la metodología propuesta. Fuente: Rodríguez-Delgado et al. (2020)

 

La metodología se aplicó a un caso de estudio en la costa suroeste de Inglaterra (Reino Unido): el dique que protege la línea ferroviaria en Dawlish (Figura 2), que ha experimentado desbordamientos recurrentes durante los últimos años y colapsó durante un evento de tormenta en febrero de 2014 (https://www.geograph.org.uk/photo/3838795).

Para ello, se analizó la probabilidad conjunta de los datos de oleaje y elevación del nivel del mar; aplicándose dos modelos numéricos (Delft3D-WAVE y OpenFOAM).

Para realizar la propagación del oleaje y calcular las caudales de desbordamiento para 36 combinaciones diferentes de elevación del nivel de mar, altura de ola significante en profundidades indefinidas y período de pico espectral.

Estos modelos fueron previamente validados mediante comparaciones con datos de boyas y mediciones realizadas durante ensayos de laboratorio.

Operatividad de infraestructuras
Zona de estudio donde se aplicó la metodología (Dawlish, Reino Unido). Fuente: Rodríguez-Delgado et al. (2020).

 

– Resultados

 

Los resultados mostraron que los caudales de desbordamiento aumentan tanto con la altura de ola significante, como con la elevación del nivel del mar.

De las treinta y seis combinaciones modeladas:

  • 29 generaron desbordamientos del oleaje distintos de cero.
  • 22 superaron el límite operativo propuesto por el EurOtop (Van der Meer et al., 2018) para la protección de personas (0,3 l/s por m).
  • 11 superaron el umbral operativo del EurOtop para líneas ferroviarias a sotavento de estructuras costeras (5 l/s por m).

El máximo caudal obtenido fue de 16 l/s por m.

Para caracterizar la acción conjunta de las dos variables principales que generan el desbordamiento (altura de ola significante y elevación del nivel del mar), se definió una nueva variable: el forzamiento efectivo del desbordamiento, que demostró explicar el 98 % de la variabilidad del caudal de desbordamiento.

 

También se empleó la metodología para obtener los periodos de retorno asociados a los umbrales que limitan las condiciones de operatividad para usos ferroviarios y de personas.

Se obtuvo que los mínimos períodos de retorno asociados a los umbrales de infraestructuras ferroviarias y de personas son 163.5 años y 21.8 años, respectivamente.

Además de estas dos aplicaciones específicas, la metodología propuesta por Rodríguez-Delgado et al. (2020), que es extensible a otras regiones costeras del mundo; puede emplearse para calcular el período de retorno asociado con cualquier otro valor de caudal de desbordamiento.

Asimismo, podría aplicarse para calcular la descarga de desbordamiento inducida por cualquier estado del mar.

Así, se podría comprobar si una determinada infraestructura costera va a estar o no operativa para cualquier combinación de oleaje y marea que se espere.

 

2. Referencias

 

  • Rodriguez-Delgado, C., Bergillos, R.J., & Iglesias, G. (2020). Coastal infrastructure operativity against flooding–a methodology. Science of The Total Environment, 719, 137452.
  • Van der Meer, J. W., Allsop, N. W. H., Bruce, T., De Rouck, J., Kortenhaus, A., Pullen, T., Schüttrumpf, H., Troch, P., & Zanuttigh, B. (2016). EurOtop: manual on wave overtopping of sea defences and related structures. An overtopping manual largely based on European research, but for worlwide application.

 

Autor: Rafael Bergillo, docente del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Puertos, Costas y Obras Marítimas Especiales

 

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