Artículos de investigación

 

Sediment variations and littoral transport at La Victoria Beach, Cádiz, Spain*

 

Variaciones sedimentarias y transporte litoral en Playa de la Victoria, Cádiz, España

 

GE Ávila–Serrano¹*, MA Santa Rosa del Río¹, G Anfuso–Melfi², J Benavente–González², R Guardado–France¹, O González–Yajimovich¹, EK Velázquez–González³

 

¹ Departamento de Geología, Facultad de Ciencias Marinas, Universidad Autónoma de Baja California, Carretera Tijuana–Ensenada Km 103, Apartado postal 453, Ensenada, CP 22870, Baja California, México. * E–mail: gavila@uabc.mx

² Departamento de Geología, Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales, Universidad de Cádiz, Puerto Real, España.

³ División de Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana, México.

 

Recibido en septiembre de 2008.
Aceptado en agosto de 2009.

 

Abstract

The evolution of La Victoria Beach, located in the province of Cádiz (Spain), was evaluated from February to October 2004 by comparing the lithology and slope of two beach sections: the northern or Final Victoria (FV) section and the southern or Hotel Victoria (HV) section. Textural parameters and CaCO₃ content of 24 sediment samples were obtained, and littoral transport was determined by fluorescent tracers. Topographic profiles were measured every 15 days using a total station during low spring tides. The sediment samples were analyzed by the method of moments and their textural parameters (mean, asymmetry, sorting, and kurtosis) calculated. The textural analysis showed that the sediment in section FV during the study period was moderately well classified and extremely leptokurtic, whereas section HV had two sediment groups: fine sands near the breaker zone and very fine pebbles at the berm; however, the winter period was evident in both sections. The CaCO₃ content varied between 3% and 9%, indicating beach instability. The direction of the littoral transport, in agreement with the region's behavior, was NW–SE, and showed a displacement of 130 m at 0.29 m s^–1.

Key words: beach profiles, textural parameter, winter period.

 

Resumen

Se evaluó la evolución de Playa de la Victoria, localizada en la provincia de Cádiz (España), para el periodo de febrero a octubre de 2004, comparando dos secciones de playa, la sección norte o Final Victoria (FV) y la sección central u Hotel Victoria (HV), su litología y pendiente. Se determinaron los parámetros texturales y contenido de CaCO₃ de 24 muestras de sedimento y se obtuvo el transporte litoral por medio de trazadores fluorescentes. Se midieron perfiles topográficos con una estación total durante la bajamar viva cada 15 días. Las muestras de sedimento fueron analizadas por el método de momentos y se calcularon sus parámetros texturales (media, asimetría, clasificación y curtosis). Los resultados muestran que, durante el periodo estudiado, el sedimento en la sección FV estuvo moderadamente bien clasificado y extremadamente leptocúrtico, mientras que la sección HV el análisis mostró dos grupos de sedimento: arenas finas cerca de la rompiente y guijarros muy finos en la berma; sin embargo, en ambas secciones fue evidente el periodo de invierno. El contenido de CaCO₃ varió entre 3% y 9%, lo que indica inestabilidad de la playa. La dirección del transporte litoral fue NW–SE, coincidiendo con el comportamiento de la región, y se encontró un desplazamiento de 130 m a una velocidad de 0.29 m s^–1.

Palabras clave: parámetros texturales, perfiles de playa, periodo de invierno.

 

Introducción

Desde siempre la zona costera ha atraído la atención del ser humano, por lo que muchas de las grandes ciudades de la antigüedad se hallaban ubicadas en puertos naturales, como es el caso de Cádiz, en España. Las causas de dicha ocupación son muy diversas y se han ido multiplicando con el transcurrir de los siglos. En un principio ésta se ajustaba más a necesidades eminentemente prácticas (pesca, industria, transporte), a las que más recientemente se han sumado las de tipo lúdico y estético (Benavente 2000). Esto ha llevado a una alta concentración de población en las áreas más próximas a la costa (Short 1979, CERC 1984, Komar 1998).

Las playas son extensiones de arena o grava de poca pendiente que se encuentran ubicadas a un costado del mar. Estas extensiones de arena se ven sometidas a la acción del viento, mareas y oleaje, entre las más importantes (Anfuso 2001). Dichos agentes energéticos son los que controlan la morfología de las playas, ocasionando que éstas se mantengan en constante cambio (Carter 1988). Por las consecuencias que puedan tener sobre la infraestructura construida adyacente a la línea de costa, es de gran importancia poder predecir los posibles cambios que a futuro pueden presentar las playas.

Para poder entender los cambios morfológicos de las playas, se han hecho diferentes estudios en los cuales se consideran los fenómenos perpendiculares y paralelos a la playa de manera independiente, lo cual puede funcionar para tramos de costa lo suficientemente largos y homogéneos (Muñoz–Pérez 1996). Por ello los perfiles de playa son un indicador importante de las variaciones de la línea de costa, ya que nos permiten reconstruir la morfología de la región, así como inferir el volumen de sedimento que es erosionado o depositado en un determinado tiempo.

En España, las buenas condiciones climáticas hacen que el ambiente costero resulte atractivo durante varios meses del año, tanto en la costa mediterránea como en la vertiente atlántica, especialmente en Andalucía. Las costas españolas cuentan con 8000 km de litoral y, si se considera un ancho de 5 km de la zona costera, éstas zonas albegan actualmente al 30% de la población, incrementándose temporalmente al 82% en el verano (junio a agosto). Esta situación ha provocado que el 40% de la costa esté urbanizada o sea urbanizable (MOPU 1991). Los ejemplos más evidentes de infraestructuras en la línea de costa son las marinas y los puertos, que se utilizan para satisfacer necesidades económicas de las ciudades costeras. Asimismo, la regeneración o realimentación artificial de las playas permite contar con mayores extensiones de arena, lo cual es un gran atractivo turístico y propicia la entrada de divisas al país (Anfuso 2001). Entre 1983 y 1993, se regeneró el 14% de las playas españolas y casi la tercera parte de estas labores fueron realizadas en las costas de Andalucía (CMAJA 1995). El retroceso de la línea de costa en España se ha combatido con obras de regeneración, muchas veces acompañadas de la construcción de estructuras costeras, como sucede en la provincia de Cádiz. En la década de 1990 se realizaron inversiones de €63,158.00 anuales para frenar o revertir estos procesos (Muñoz et al. 2001).

Existen playas con una morfología especial, tales como las que están sobre lajas rocosas que limitan la altura de las olas así como su energía, produciendo una disminución en el volumen de sedimento depositado (Muñoz–Pérez 1996). En la provincia de Cádiz se pueden encontrar playas de este tipo, como son las playas de Regla en Chipiona, Fuentebravía en el Puerto de Santa María y de la Victoria en la ciudad de Cádiz. Estas playas presentan en su base una laja rocosa constituida por areniscas y conglomerados calcáreos del Plioceno, cuya cota superior oscila alrededor del nivel medio del mar (Muñoz–Pérez 1996).

En los últimos años se han llevado a cabo varios proyectos de regeneración de playas con el fin de ampliar su ancho (berma y parte superior de la cara de la playa) en diferentes áreas de Cádiz, particularmente en áreas de importancia turística como las playas de la Victoria (Cádiz), La Barrosa (Chiclana), Camposoto (San Fernando) y Regla (Chipiona), entre las más importantes. Estas obras de regeneración han sido efectuadas tras estudios puntuales de corta duración realizados por empresas privadas bajo la supervisión de la Demarcación de Costas Andalucía–Atlántico (Anfuso 2001).

Como una contribución al conocimiento aplicable a la planeación y manejo de las playas, el presente trabajo se centró en determinar la geomorfología y los procesos costeros actuales en Playa de la Victoria.

 

Materiales y métodos

Playa de la Victoria (36°52' N, 6°27' W) se localiza en la zona suratlántica española (fig. 1), en el municipio de Cádiz, donde se extiende desde la zona urbana ocupando la parte occidental de la ciudad. Para este estudio se consideraron dos secciones de la playa: (1) la sección norte o Final Victoria (FV), limita con el espigón sur de Playa Santa María del Mar y descansa sobre laja rocosa que sirve de protección natural al oleaje incidente; y (2) la sección central u Hotel Victoria (HV), que es una playa disipativa expuesta al oleaje frente al hotel del mismo nombre.

Los perfiles se realizaron de manera perpendicular a la costa utilizando una estación total Leica TC407 y un prisma con base graduada de 5 m. Esta estación permite medir ángulos verticales y horizontales, y está provista de una cruz filial con un par de hilos estadimétricos con los cuales se calcula la diferencia en la altura del terreno (distancias y desnivel). Se empleó la nivelación diferencial (King 1972), que es la metodología clásica usada en los estudios de morfodinámica. Los perfiles topográficos fueron espaciados homogéneamente a lo largo de toda el área de estudio, cada 30 m. La longitud de los perfiles dependía del ancho de la playa, de la pendiente y del nivel del mar en el momento de realizar la campaña, de manera que en la sección HV los perfiles tuvieron una longitud aproximada de 180 m y un error en z de ± 0.02 m, mientras que en la sección FV su longitud aproximada fue de 70 m y un error en z de ± 0.02 m. Las campañas se realizaron con una periodicidad de 15 días de febrero a octubre de 2004.

El seguimiento topográfico permite reconstruir las características morfológicas de las playas cuyo volumen se estima por medio del largo y ancho medido en los perfiles. Estos resultados se compararon mediante el programa Surfer (versión 8) usando el método de interpolación de Kriging, y obteniendo así el sedimento depositado y/o erosionado en las distintas campañas de muestreo.

La granulometría se realizó con muestras de sedimento recolectadas de la zona intermareal, por ser ésta la parte donde se registran las mayores variaciones granulométricas (Benavente 2000). La toma de muestras fue simultánea a la realización de los perfiles y en forma equidistante, tomando sedimento superficial con una pala pequeña hasta aproximadamente 30 cm de profundidad (Benavente 1997). También se tomaron alrededor de 200 g para analizar el contenido de carbonatos (CaCO₃) en cada muestra.

El análisis textural se realizó con muestras de sedimento obtenidas en la sección HV, por ser la parte de la playa donde se registran las mayores variaciones granulométricas. Este se realizó en el laboratorio del Departamento de Cristalografía y Mineralogía, Estratigrafía, Geodinámica, Petrología y Geoquímica de la Universidad de Cádiz, por medio de tamizado, y los parámetros se obtuvieron con el método de los momentos descrito por Folk (1974).

Para determinar el contenido de CaCO₃ se hizo un análisis composicional por medio del calcímetro de Bernard (Wiesmann y Nehring 1951). Con el resultado de las réplicas se sacó la media porcentual, misma que representó el porcentaje para cada muestra. Posteriormente se realizó una gráfica en la cual se muestra la zona en la que predomina el CaCO₃.

El transporte litoral se estimó tiñendo sedimento con pintura fluorescente con disolvente que contenía tolueno para evitar la compactación de los granos de sedimento. Se pintaron 10 kg de sedimento de la cara de la playa con el fin de conservar sus características tanto granulométricas como hidrodinámicas (Ingle 1966, Teleki 1966, Yasso 1966). La arena pintada se volvió a sembrar en la cara de la playa de la sección HV, y al final del ciclo mareal se tomaron muestras a lo largo de toda la playa para hacer un análisis con el método integral espacial (spatial integral method, SIM) (Horikawa 1988). Para determinar la distribución de granos a lo largo del área de muestreo, se contaron granos pintados con ayuda de una lámpara fluorescente, y por medio del programa Surfer (ver. 8) se hizo una gráfica bidimensional donde se aprecia la distribución de trazadores a lo largo de la playa.

Para el análisis de transporte sedimentario, por medio del método de trazadores fluorescentes se calculó la distancia recorrida (y) considerando la distancia a partir del centro de masa de los trazadores. Para esto se utilizó la fórmula del método de integración propuesta por Komar (1969):

donde P_i es la cantidad de granos teñidos que aparecen en la celda i, y d_i es la distancia a la que se encuentra dicha celda del punto de siembra.

La velocidad de transporte sedimentario se calculó dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo utilizado para ello, V_t = y/t, en este caso la duración del ciclo mareal (12 h 16 min).

 

Resultados

Perfiles topográficos

Sección norte (Final Victoria)

En marzo de 2004, en la zona de rompiente la pendiente decreció homogéneamente en toda el área con rompiente tipo colapsada (surfing); en el norte de esta sección la altura del perfil disminuyó; al sur de la misma sección la altura en la cara de la playa también disminuyó presentando dos cordones de bermas que caracterizan su parte superior y un canal en la berma (fig. 2). En el centro, la cara de la playa era más extensa y tenía una pendiente abrupta hacia la zona de rompiente.

Para abril hubo una acumulación en la parte norte de FV. La parte central presentaba ligeras depresiones en la cara de la playa y, notablemente, ya no se estaban definidos los cordones de la berma que estaban al sur, paralelos a la costa (fig. 3). Esta campaña presentó acumulación en la cara de playa, y con la disminución de la barra en los primeros 50 m de la parte norte, también se presentó erosión en la cara de playa hacia el sur.

En mayo se presentó un canal en los primeros 50 m con dirección norte–sur, paralelo a la línea de costa, que se fue disipando hasta desaparecer por completo. Resalta el hundimiento de la parte sur debida al sistema de drenaje urbano (fig. 4). También se registró escalonamiento en la parte norte de la berma, así como depresiones en el resto de la cara de la playa y se modificó el hundimiento por el drenaje urbano.

En junio continúa el escalonamiento en la parte norte y la erosión de la berma en la parte central. En la parte baja de la cara de la playa hay dos pequeñas acumulaciones en las partes norte y sur (fig. 5).

En octubre las características son muy parecidas a la primera campaña (marzo): en la parte norte nuevamente se notaba una parte plana en la cara de la playa que se extendía a lo largo de la misma, con pequeñas variaciones en el sur (fig. 6).

Sección central (Hotel Victoria)

La sección HV tiene una longitud de 180 m. Sus características morfológicas fueron más homogéneas durante el periodo de muestreo, sin tanta depositación y/o erosión. En marzo presentó una pendiente suave con rompiente tipo derrame (spilling). Los cambios más significativos fueron medidos en junio y octubre, cuando se presentaron barras en la berma paralelas a la línea de costa, con canales perpendiculares a la costa.

Volúmenes de sedimento

A partir de los perfiles topográficos se obtuvieron los volúmenes de sedimento para las distintas campañas de muestreo (tabla 1). La sección FV presentó en la primera campaña un volumen de 112,311.76 m³, y en la última uno de 75,755.26 m³, mostrando una disminución de 36,556.5 m³. Para la sección HV, en cambio, en la primera campaña se obtuvo un volumen de 20,906.35 m³, y en la última uno de 122,187.81 m³, indicando un aumento de 101,281.46 m³.

Análisis textural

Se analizaron un total de 24 muestras de sedimento recolectadas en la zona intermareal de la sección HV, la cual se dividió en tres transectos (V1, V2, V3) paralelos a la línea de costa (tabla 2). Su tamaño medio de grano durante el periodo de muestreo fue de 2 a 3 phi; esto es arena fina según la clasificación de Wentworth (1922). La clasificación o desviación estándar (σ), en promedio 0.67, caracteriza a la playa como moderadamente bien clasificada (Folk 1966). La asimetría (sk) mostró un valor de –0.33, con una tendencia fuertemente asimétrica hacia los gruesos. La kurtosis (k), de 4.99, corresponde a una distribución extremadamente leptocúrtica (Folk 1966). Por ende, la distribución está más sesgada a los finos, dado que el mayor porcentaje de sedimento fue retenido en los tamices de 2 y 3 phi (fig. 7).

Trazadores fluorescentes

Con el objeto de obtener el transporte litoral, se determinó la distancia que habían recorrido los trazadores (fig. 8). No se observó mucha dilución, el movimiento no fue mayor a 200 m al sur del punto de siembra, donde se registró la mayor concentración. En general, el transporte se produjo hacia el sur con tendencia mar adentro (perpendicular a la costa), con un desplazamiento de 130 m a una velocidad de 0.29 m s^–1.

Contenido de carbonatos

Se analizó el contenido de carbonatos de un total de 24 muestras, en las cuales se obtuvo una concentración entre 3.5% y 9.5% de CaCO₃. Éste se presentó en mayor proporción en la parte más cercana a la rompiente, con una concentración de 9%, mientras que en la berma sólo se encontró un 3%, y en la sección HV se encontraron concentraciones alrededor del 5% al 6% de CaCO₃ (fig. 9).

 

Discusión

Los levantamientos topográficos en la sección FV muestran una clara disminución del perfil de playa con pendiente más abrupta que HV. Posiblemente esto se deba a que la playa está sobre laja rocosa que es la responsable de la erosión durante el periodo de estudio, aumentando la pendiente de la playa y provocando un déficit en su morfología después de los temporales del invierno de 2003. Esto es porque el roce de la ola con el fondo se puede incrementar repentinamente, haciendo que ésta aumente su altura y colapse con mayor energía sobre la cara de la playa removiendo el sedimento.

Durante junio la sección HV presentó un aumento en el ancho de la playa y una pendiente suave, características de una playa disipativa con rompiente en derrame y con poca incidencia de oleaje. Komar (1998) relaciona este fenómeno con el efecto de oleaje constructivo que caracteriza a la temporada de verano. En octubre se registró un aumento en la extensión de la cara de la playa debido a la alimentación artificial de arena que se hizo durante los meses de verano (agosto a septiembre de 2004), en donde se vertieron 485,000 m³ de arena, teniendo un relleno para la sección FV de 435,000 m³. Es evidente que esto impidió determinar el cambio natural de manera precisa; sin embargo, debido a que el relleno de sedimento se realiza periódicamente, queda como un registro para su seguimiento y para futuros estudios. Como sucedió en la primavera de 1991, cuando se regeneró Playa de la Victoria y se comprobó que en la parte sobre laja rocosa (sección FV) la tasa de pérdida de sedimento es mayor que en la sección HV. En esta última el relleno fue sólo de 50,000 m³, vertidos a razón de 170 m³ por metro lineal, lo que representó un tercio de lo vertido entonces en la sección FV (510 m³ por metro lineal). Esto corrobora las diferencias dinámicas morfologícas entre las playas en ambas secciones, y confirma la mayor tasa de erosión de FV.

De marzo a octubre de 2004, la diferencia de volumen encontrada para la sección HV fue de 101,281.46 m³ en un área de 27,988.54 m², lo cual indica un proceso de depositación y concuerda con el análisis de los perfiles que pone de manifiesto el aumento del ancho de la playa. Esto corrobora el patrón clásico de depositación en verano reportado por Komar (1998), debido al oleaje constructivo que remueve sedimento de las barras formadas alrededor de la zona de rompiente. Para la sección FV la diferencia de volumen encontrada fue de –36,556.5 m³ en un área de 33,551.07 m², la cual indica claramente un proceso de erosión. Como ya se mencionó, éste se debe a la laja rocosa en la que está apoyada la playa, así como al cambio de energía debido a los vientos de Levante que ocurren durante esta temporada (Benavente 2000), y que producen oleaje de mayor altura y energía haciendo que el sedimento sea removido hacia el mar.

Los parámetros estadísticos encontrados para la sección HV muestran la presencia de dos grupos de sedimento, el primero de arenas finas que se encuentran cerca de la rompiente y el segundo de guijarros muy finos localizados en la berma. Esto se relaciona con el criterio de Sunamura y Horikawa (1978), quienes indican que en condiciones texturales similares existe transporte de sedimento, y en el área estudiada la dirección preferentemente resultó ser de norte a sur. Esto también es un indicativo de playas con sedimentos muy bien clasificados, ya que el mayor porcentaje de sedimento es prácticamente del mismo tipo, lo que provoca la disminución de la permeabilidad de la playa incidiendo directamente en la pendiente intermareal (Benavente 2000).

La granulometría presentó una predominancia de granos finos hacia el sur (fig. 7), lo que coincide con los resultados obtenidos mediante el uso de trazadores fluorescentes (fig. 8). Esto concuerda con la dirección del transporte litoral de NW a SE reportado para la zona por Meliéres (1974) y Ojeda (1989), quienes analizaron la dinámica sedimentaria en el Golfo de Cádiz y la dinámica litoral reciente en la costa occidental de Andalucía, respectivamente. Asimismo, el sedimento presentó el mismo desplazamiento encontrado por Muñoz–Perez et al. (1999) por medio de trazadores fluorescentes al SW de España, similar al transporte litoral y perpendicular a la costa por el efecto del movimiento de la ola con el conocido relavado que se debe a la incidencia de la ola sobre la cara de la playa y por el retroceso de la misma (Kraus et al. 1982).

La distribución de CaCO₃ en Playa de la Victoria registró una mayor concentración en la zona de rompiente (fig. 9), relacionada con la distribución de los granos finos. Benavente (2000) realizó un estudio sobre la morfodinámica litoral en la bahía externa de Cádiz, donde menciona que a mayor tamaño de grano, mayor es la concentración de CaCO₃. Esto se debe a que la concentración del CaCO3 es mucho menor que la de cualquier otro componente de los sedimentos, por lo tanto es fácilmente removido por la acción del oleaje. En la sección HV el CaCO₃ resultó con máximas concentraciones en zonas donde predominaban los tamaños finos lo que se contrapone a lo descrito por Benavente (2000) y podría indicar inestabilidad de la playa el día en que se realizó el muestreo.

 

Agradecimientos

El segundo autor agradece a la Universidad Autónoma de Baja California por la beca otorgada para la estancia en Cádiz. Se agradece a la Universidad de Cádiz el uso de sus instalaciones y materiales necesarios en el procesamiento de las muestras, así como a A Ghetti por su ayuda en la medición de los perfiles topográficos.

 

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Nota

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