Variabilidad de los diferentes parámetros granulométricos de la arena dragada en cántara y su aplicabilidad a la regeneración de playas

La regeneración de playas se ha convertido en la estrategia preferida en la restauración de playas (Hanson et al., 2002; Pranzini et al., 2015, 2018) para resolver el problema de la erosión costera en la mayoría de lugares de todo el mundo (Trembanis and Pilkey 1999; Dean 2003). Para establecer la idoneidad (estabilidad, tasa de erosión, forma del perfil, rotura del oleaje, ...) de la arena dragada como elemento de realimentación de una playa en regresión, se utilizan los valores granulométricos de una muestra de arena tomada en la superficie de la cántara. La muestra se realiza inmediatamente después de la carga del sedimento, y el resultado debe ser representativo de toda la arena de la cántara. Se ha diseñado una nueva metodología de toma de muestras y análisis que garantice la representatividad estadística del sedimento y su aplicación a la mejora del diseño de proyectos de futuras regeneraciones. El tamizado es el método que, debido a su simplicidad y economía, ha sido elegido de manera generalizada para el análisis del tamaño de arena a bordo de una draga. El tamizado se hace a mano dada la escasez de espacio y la consecuente ausencia de un laboratorio de materiales adecuado. Así pues, es debido a la previamente establecida importancia de la determinación del tamaño de grano por lo que se consideró imprescindible el averiguar la influencia del uso de diferentes métodos de tamizado en los resultados obtenidos para los distintos parámetros. Se tomaron muestras de dentro de la cantara de una draga de succión en marcha, y se tamizaron a mano con tamices de 10 y 20 cm de diámetro a bordo de la draga. Después, estas muestras se tamizaron mecánicamente en el laboratorio en tierra. Los resultados mostraron diferencias en los principales parámetros del tamaño, el D50, la desviación estándar o sorting, asimetría o skewness y aplastamiento o Kurtosis. De entre los resultados, cabe destacar que los valores más altos de D50 y de Kurtosis eran los de los tamices de menor tamaño de diámetro. Por otro lado, los valores más bajos pertenecían al tamizado mecánico del laboratorio. Además, la desviación estándar y el skewness no parecen ser afectados por el método de tamizado. Las muestras que no siguen este patrón son las que tienen un alto porcentaje de conchas. Por último y definitivamente, los tamices pequeños deben ser desechados como método de tamizado abordo. Otro de los objetivos de este estudio fue evaluar la variabilidad del tamaño de arena dentro de la cántara tanto a lo largo de su superficie como en profundidad, ya que se encontraban un mayor porcentaje de conchas en la superficie de la cántara. Por tanto, se proponen algunas mejoras de la actual metodología, exponiendo una mejor técnica de muestreo a bordo de la draga, incluyendo una comparación y discusión de los resultados obtenidos. Para alcanzar este propósito, se comparan los resultados de muestras tomadas en la cántara mediante dos diferentes metodologías. Primero, la metodología actual, que consiste en tomar una única muestra de la superficie con una cuchara Van Veen una vez la cántara está llena. La otra, dos tubos core de un metro de longitud que fueron introducidos a proa y popa por impacto con un martillo manual.Beach nourishment has become the preferred strategy for beach restoring (Hanson, et al., 2002; Pranzini et al., 2015, 2018) in order to solve the issue of coastal erosion in many places around the world (Trembanis and Pilkey 1999; Dean 2003). In order to assess the suitability (stability, erosion rate, beach profile, wave breaking…) of the dredged sand as an element of beach nourishment in recession process, granulometric values are calculated from a sample of the sand taken from the hopper surface. The sample is taken just after dredging process, and the results, supposedly, are representative of the whole sand in the hopper. A new methodology of sample collection and analysis that guarantees the statistic representativeness of the sediments, and its application to the improvement of project design in future nourishments, is presented herein. Sieving, due its simplicity and economy, is the method that has been widely chosen for the analysis of sand size aboard dredgers. Sieving is handmade due to the lack of space and of a lab with the appropriate material. Therefore, the previous stablished importance of determination of the sand size is the reason why to find out the influence of use of different methods of sieving in obtaining results for the different parameters has been considered essential. Samples from inside the hopper of a trailing suction dredger were taken, and sieved by hand with sieves of 10 and 20 cm diameters on board the dredger. Afterwards, these same samples were sieved with a mechanical shaker in an onshore lab. The results showed differences for the main size parameters: D50, standard deviation, skewness and kurtosis. Amongst the main results, it should be noted that the highest D50 and kurtosis values were obtained when using the small sieves. On the other hand, lowest values were given by the mechanical shaker method in the laboratory. Furthermore, standard deviation and skewness didn't seem to be affected by the sieving method. The samples which do not follow this pattern had a higher percentage of shells. Finally, the small sieves should be rejected as sieving method aboard. Another goal of this research was to evaluate the sand size variability inside the hopper along its surface and depth, because a higher percentage of shells were found on the hopper surface. Consequently, some new improvements of the current methodology are proposed, setting out a better technique of sampling aboard the dredging vessel, including a comparison and discussion of the obtained results. In order to achieve this aim, the results of the samples taken in the hopper throughout both methodologies, have been compared. First, the current methodology consists of taking a single sample from the Hopper surface with a Van Veen grab sampler once the hopper is full. The other one, by introducing two tube-corers of 1-metre-long that were introduced at bow and stern with a hammer

Influence of Di erent Sieving Methods on Estimation of Sand Size Parameters

Sieving is one of the most used operational methods to determine sand size parameters which are essential to analyze coastal dynamics. However, the influence of hand versus mechanical shaking methods has not yet been studied. Herein, samples were taken from inside the hopper of a trailing suction dredger and sieved by hand with sieves of 10 and 20 cm diameters on board the dredger. Afterwards, these same samples were sieved with a mechanical shaker in the laboratory on land. The results showed di erences for the main size parameters D50, standard deviation, skewness, and kurtosis. Amongst the main results, it should be noted that the highest values for D50 and kurtosis were given by the small sieves method. On the other hand, the lowest values were given by the mechanical shaker method in the laboratory. Furthermore, standard deviation and skewness did not seem to be a ected by the sieving method which means that all the grainsize distribution was shifted but the shape remained unchanged. The few samples that do not follow these patterns have a higher percentage of shells. Finally and definitely, the small sieves should be rejected as a sieving method aboard

Sand size variability inside the hopper of a trailing suction dredger in regards to beach nourishment projects

Amongst the design parameters for a beach nourishment project, sand size must be highlighted. Sand size is critical not only to compare the suitability of a borrow sand to substitute the eroded native sand, but also to identify the new equilibrium beach profile and to calculate the sediment volume necessary to achieve the projected berm or beach width. Some researchers have already taken into account the phenomena that change the theoretical volume of sand needed for a beach nourishment project (CUR, 1987; CEM 2002) such as the methodology for the hopper measurements taken on board of the dredger (Muñoz-Perez et al., 2003) or the sand porosity variability (Roman-Sierra et al., 2014). Nevertheless, no investigation has been carried out about the variability of sand size inside the hopper of a trailing suction dredger till nowadays. There are several reasons to justify this possible heterogeneity of the granulometric parameters inside the hopper. Firstly, there is the intrinsic variability of the sediment characteristics at the sea bottom. On top of that, most of the vessels which dredge nowadays are of the Trailing Suction Hopper Dredgers (TSHD) type and this means that these vessels do not dredge in a stationary way, i.e. at a certain location and vicinity, but along a big stretch of the bottom. Moreover, the fall speed of sand depends directly on the grain diameter (for a given density); i.e. the larger the grain sizes the faster the grain deposits and so, probably, the coarser grains would be at the bottom of the hopper and the finer grains would be at the top. Finally, it is noteworthy a word about the fragments of shells or bioclasts: because of their flat shape, these pieces linger more than the silica grains to decant and, therefore, their percentage will most likely be larger at the surface of the hopper

¿Qué tan significativa es una muestra del tamaño medio de la arena que contiene una cántara?

El análisis de datos de campo y fotografías aéreas durante el último medio siglo ha demostrado que la costa ha sufrido una regresión con una tasa de hasta 1 m/año en algunos puntos del Golfo de Cádiz (Muñoz-Perez et al., 2001). Es por ello que, durante los últimos 25 años se ha venido llevando a cabo un programa de realimentaciones de playa (Muñoz-Perez et al., 2014). Entre los parámetros de diseño para un proyecto de regeneración de playa, el tamaño de la arena juega un papel principal. El tamaño de la arena es crítico no sólo para comparar la idoneidad de una arena de préstamo para sustituir la arena nativa erosionada, sino también para definir el nuevo perfil de playa de equilibrio y calcular el volumen de aporte necesario para alcanzar el ancho de berma proyectado. Algunos investigadores ya han tenido en cuenta los fenómenos que modifican el volumen teórico de arena necesario para un proyecto de realimentación de playa (CUR, 1987, CEM 2002), como la metodología para las mediciones en cántara tomadas a bordo de la draga (Muñoz-Pérez et al., 2003) o la variabilidad de la porosidad de la arena (Roman-Sierra et al., 2014). Sin embargo, no se ha llevado a cabo hasta ahora ninguna investigación sobre la variabilidad del tamaño de la arena dentro de la cántara de una draga de succión en marcha. Existen varias razones para justificar esta posible heterogeneidad de los parámetros granulométricos dentro de la cántara. En primer lugar, existe la variabilidad intrínseca de las características de los sedimentos en el fondo marino. Además de eso, la mayoría de las dragas en la actualidad son del tipo de succión en marcha (TSHD) y esto significa que no dragan de manera estacionaria, (es decir, en una cierta ubicación y su entorno), sino a lo largo de una longitud de fondo importante (Figura 1). Además, la velocidad de caída de la arena depende directamente del diámetro del grano (para una densidad dada). Esto es, cuanto más grande sea el tamaño de grano, más rápida será la decantación del mismo y, probablemente, los granos más gruesos estarán en el fondo de la cántara y los granos más finos estarán en la parte superior. Por último, cabe destacar una mención sobre los fragmentos de conchas o bioclastos: debido a su forma plana, estos elementos tardan más que los granos de sílice en decantar y, por lo tanto, su concentración será probablemente mayor en la superficie de la cántara

Aspectos a considerar en el diseño y ejecución de espigones de baja cota : el caso del espigón de Fuentebravía

Los espigones de baja cota de coronación se han utilizado con éxito como obras necesarias para evitar la pérdida lateral de arena, en los casos en que se minimicen los efectos negativos que dichos espigones puedan causar en las playas cercanas. Han sido varios los espigones de baja cota de coronación utilizados en el litoral gaditano (Playas de Santa María del Mar en Cádiz, Regla en Chipiona, La Costilla en Rota, y Fuentebravía, en El Puerto de Santa María). Entre los factores a tener en cuenta en su diseño, destacan principalmente los siguientes aspectos (Gómez Pina, 2003): i) Técnicos, ii) Ambientales, iii) Económicos, iv) De integración en el entorno, v) Estéticos, vi) Recreacionales. Todos estos aspectos deben abordarse de una forma integral, siendo los tres últimos—aunque puedan parecer de menor importancia—cruciales a la hora de obtener la aceptación social, entre los distintos grupos que utilizan la playa

Coste de la limpieza “cotidiana” de playas

Más de 90.000 buques mercantes al año cruzan el Estrecho de Gibraltar de los que aproximadamente un 5% son petroleros. Ello, conjuntamente con la existencia de varios puertos con refinerías y polígonos industriales petroquímicos y la práctica del bunkering para aprovisionamiento de combustible, hace a la costa gaditana un punto de riesgo para la contaminación por hidrocarburos (Carmona et al., 2009). La Demarcación de Costas de Andalucía-Atlántico (DCAA), dependiente del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, ha realizado en numerosas ocasiones la limpieza de su litoral debido a la polución producida por ese tipo de vertidos (Carmona et al., 2012), existiendo ya alguna bibliografía sobre cómo abordar la retirada de alquitrán y otros derivados similares de las playas (e.g. DGC 2005, CEPRECO 2006a, CEPRECO 2006b). Sin embargo, además de la fracción no volátil de los hidrocarburos, existe otro tipo de desechos, naturales y/o antrópicos, que llegan a nuestras playas y que, debido sobre todo al carácter turístico de nuestro litoral, deben ser recogidos. Por ley, esta limpieza corresponde a las autoridades locales. No obstante, debido a la escasez de su presupuesto, los municipios suelen atender prioritariamente a la limpieza de las playas más urbanas y de máxima utilización. Es por este motivo que, dentro de un espíritu de colaboración entre Administraciones, la DCAA, mediante su partida de conservación y mantenimiento, ha apoyado las tareas de los Ayuntamientos, reforzando la labor municipal en las playas más concurridas y limpiando aquellas que son menos visitadas ya sea por su lejanía del casco urbano o por su escasez de servicios. En esta ponencia se presentarán los medios humanos y materiales con los que se cuenta para esta tarea, aportando cifras de toneladas de basura retiradas y coste del trabajo, junto con una comparación superficial con los datos de otros organismos y alguna sugerencia de posibles mejoras de la productividad

¿Cómo entienden los ciudadanos la aparición de los escalones de arena en las playas de Cádiz?

Al llegar la época estival, año tras año (al menos hasta ahora), los ciudadanos de Cádiz se encuentran con sus playas en bastante buenas condiciones, y a su vez con un alto grado de ocupación, algo que por otro lado es muy positivo para la economía de los municipios costeros. Los veraneantes, que tanto animan nuestras costas suelen volverse con la idea de que las playas de Cádiz han estado, como siempre, magníficas, con un tiempo estupendo, salvo algún reparo, sobre si ha soplado algo más de levante de lo habitual. Posiblemente piensen —salvo que conozcan las bases de la ingeniería costera—, que la superficie de la playa ha estado siempre así, uniforme, sin apenas marcas en la playa, a excepción de las que van dejando las pleamares, en sus procesos diarios, dos veces al día. La costa de Cádiz —al igual que sucede en prácticamente todo el litoral español— está sometida a un proceso erosivo importante, principalmente debido a la falta de aporte de sedimento por los ríos, al bloqueo del transporte litoral por los puertos, y al urbanismo incontrolado que se llevó a cabo antes de la Ley de Costas de 1988, entre las razones principales. Este proceso erosivo se manifiesta principalmente durante el invierno, y al igual que sucede en todas las costas del mundo, los temporales de invierno atacan la parte alta de la playa, provocando escalones de arena, y disminuyendo su ancho de zona seca, lugar en donde se desarrolla la principal actividad de uso y disfrute público de la playa. La imagen de ésta, entonces, —desconocida por los veraneantes, salvo que salga en algún telediario— es la de una playa poco atractiva, con escalones de arena verticales, pérdida del material fino y aparición del material grueso o incluso rocas. Y en ocasiones, principalmente en las playas urbanas, se descubren los elementos propios de la red de saneamiento, que obviamente, no debería discurrir por la playa, y/o se producen roturas en algunos tramos del paseo marítimo o de algún acceso público. Una imagen que, año tras año, da lugar a los principales titulares alarmistas de los periódicos locales: “¡Ha desaparecido la playa!” o “¡Escalones de arena en nuestras playas! También suelen advertir: “¡Las playas no estarán listas para Semana Santa!” OBJETIVO El objetivo de este artículo es el siguiente: i) Analizar la percepción que tiene la ciudadanía ante un proceso natural, que se repite año a año, y que sin embargo da lugar a una alta repercusión mediática y social. ii) Documentar muchos de estos casos. iii) Explicar cuándo y cómo debe actuarse ante la formación de esos escalones. iv) Exponer las técnicas y experiencias en el “beach scraping”, nivelación y transvase de arena en las playas de Cádiz. v) Proponer mejoras de comunicación en la Administración competente sobre el comportamiento de las playas, para así cambiar la percepción ciudadana sobre este proceso natural. vi) Analizar las implicaciones de estas respuestas naturales de las playas en las autorizaciones y concesiones de los chiringuitos, así como en el urbanismo litoral. Se adjuntan figuras representativas de algunos casos sucedidos en la costa de Cádiz

¿Cambia mucho el tamaño de grano obtenido mediante tamizado manual frente al mecánico?

Los procesos erosivos en el litoral, junto con la importancia económica del turismo (Houston, 2008), hacen que las realimentaciones periódicas de nuestras playas sean sumamente frecuentes. Y el tamaño de la arena es uno de los más importantes parámetros a la hora proyectar este tipo de obras. La media o la desviación típica del tamaño de grano son imprescindibles para comprobar si la arena de préstamo (terrestre o sumergida) es adecuada para sustituir a la transportada previamente por el mar (Pranzini et al., 2018). Además, el conocimiento de la distribución granulométrica del sedimento hace posible prever la reacción del perfil transversal ante una tormenta (Larson y Kraus, 1991), o calcular la cantidad necesaria de arena para abordar una regeneración (USACE, 2002). Por otra parte, a la hora de tomar decisiones sobre la zona de vertido de una cántara llena de arena, el gestor precisa conocer los parámetros antes mencionados de manera casi inmediata. Eso significa que los análisis del sedimento deben efectuarse a bordo de la draga, mientras se desplaza de la zona de préstamo hacia la costa a regenerar. Sin embargo, debido a la habitual escasez de espacio, a la ausencia de un laboratorio adecuado y al no siempre fiable suministro eléctrico, los tamizados deben hacerse a mano. Ya se ha estudiado la influencia del tiempo de tamizado a la hora de analizar la distribución granulométrica de una arena de playa o de duna (Roman-Sierra et al., 2013). Sin embargo, hasta este momento no se ha analizado la posible diferencia en la media y la desviación típica de una arena tamizada de manera manual a bordo de una draga frente a una tamizadora mecánica en un laboratorio en tierra. Asímismo, para ahorrar espacio y esfuerzo físico, a bordo de la draga suelen usarse tamices de 10 cm de diámetro frente a los más habituales de 20 cm en laboratorio. Para dar respuesta a estas preguntas, se aprovechó una regeneración efectuada en Cádiz en el año 2017 para efectuar una serie de pruebas a bordo de la draga Njord. Los extrapolables y más que útiles resultados, así como la influencia y consecuencias que tienen las diferencias observadas en la dirección de obras de regeneración de playas, se expondrán durante la presentación oral