evaluaciÓn de los procesos de erosiÓn en las playas
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MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE INSTITUTO DE OCEANOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE PROCESOS COSTEROS
EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE EROSIÓN EN LAS PLAYAS INTERIORES DE CUBA.
Tesis presentada en opción al grado científico de doctor en ciencias geográficas.
Autor: Lic. Ernesto Tristá Barrera.
Tutor: Dr. José Luis Juanes Martí.
La Habana 2003
MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE:
INSTITUTO DE OCEANOLOGÍA DEPARTAMENTO DE PROCESOS COSTEROS
EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE EROSIÓN EN LAS PLAYAS INTERIORES DE CUBA.
Tesis presentada en opción al grado científico de doctor en ciencias geográficas.
Autor: Lic. Ernesto Tristá Barrera.
Tutor: Dr. José Luis Juanes Martí.
La Habana 2003
AGRADECIMIENTOS
La presente tesis es el resultado del esfuerzo de muchas personas que han tenido además, una
participación decisiva en mi formación profesional.
En este sentido deseo expresar el más sincero y eterno agradecimiento a la Doctora Otmara
Avello Suarez, jefa del Departamento de Geología Marina del Instituto de Oceanología, quién
me enseñó a dar los primeros pasos en la investigación científica.
Agradecer a los especialistas de la Academia de Ciencias de la URSS: Vladimir Medviedev,
Alexei Ionin, Yuri Pavlidis y Nicolai Dunaev, sus enseñanzas en las metodologías básicas para
el estudio de la dinámica costera y por inculcarnos el espíritu de la dedicación y la disciplina
en el trabajo.
Agradecer al Doctor José Luis Juanes Martí, jefe del Departamento de Procesos Costeros del
Instituto de Oceanología, con quien comparto labores de investigación científica desde
principios de la década del 80 y del que seguiré siendo su discípulo, el privilegio de contar con
su tutoría en la preparación de la presente tesis, cuyas orientaciones y criterios fueron
decisivos para la concepción y obtención de los resultados que se expresan en la misma.
Agradecer a mis compañeros del Departamento de Procesos Costeros: Lourdes Rivas, Teresa
Martínez, Magalis Sosa, María Elena Chavez, Valia Fonseca, Carlos García, Raúl Martell,
Leonel Peña, Miguel Felipe y Miguel Izquierdo, su colaboración incondicional en el
procesamiento de la información y la participación en la discusión y análisis de los resultados
que se exponen en la tesis, destacándose la imprescindible labor de Amaury Alvarez, Hermes
Salazar, Roberto Guerra y Kenia Hernández.
Agradezco a Héctor Manso Sardiñas, inversionista principal de las playas El Salto-Ganuza y
Caibarién, sus enseñanzas y la real contribución en la introducción en la práctica social de los
resultados que aparecen en la tesis obtenidos en estos sitios.
Agradezco a mi familia, en particular a mi esposa Elvira Sardiñas y a mis hijas Lissette e
lvette, por privarse de mi compañía en los innumerables momentos que a lo largo de 20 años,
he tenido que dedicarle al estudio de las playas.
Agradezco al colectivo de dirección del Instituto de Oceanología, en especial a nuestro
anterior director Lic. Juan Pérez Hemández, por su colaboración e interés en el cumplimiento
del programa de trabajo de la tesis, sobre todo el apoyo logístico para llevar a cabo el
inventario de campo de las playas interiores.
También me gustaría reconocer el esfuerzo de todas aquellas personas que, de forma indirecta,
han cooperado para que finalmente pudiera presentarse la tesis y que no se nombran, pero los
tenemos presente.
SINTESIS
Las playas interiores del Archipiélago Cubano constituyen, en su mayoría, una importante
opción recreativa para nuestra población, ubicándose en ellas numerosos asentamientos
humanos, lo que les concede una alta significación social.
El número de playas interiores asciende a 85, constituyendo el 25% del total de playas del
país, 41 de ellas han sido recientemente evaluadas desde el punto de vista de la erosión a
través de un inventario de campo, cuya información ha sido ordenada en una base de datos e
integrada a un Sistema de Información Geográfica. Se evalúa que los procesos de erosión que
afectan las playas interiores, están dados por la combinación de fenómenos naturales
asociados al ascenso del nivel del mar y el incremento de las tormentas con las incorrectas
actuaciones del hombre en la zona costera, considerándose su magnitud moderada, al
conservar aún condiciones naturales propicias para el uso turístico.
Para el control de la erosión se han construido en las playas interiores muros de contención y
espigones de diferentes diseños y dimensiones, siguiendo en general los mismos patrones e
incidiendo negativamente sobre las condiciones estéticas y el paisaje de las playas y
contribuyendo al incremento de los procesos de erosión.
En este sentido, es la alimentación artificial de arena la que ha ofrecido mejores resultados en
la recuperación de las condiciones naturales y funcionales de las playas donde se ha logrado
aplicar. Las playas artificiales del Salto-Ganuza, Las Canas y Caibarién, constituyen las
primeras experiencias en el país de creación de playa con un enfoque naturalista, sustentado en
criterios científico-técnicos, lo que ha permitido crear y mantener importantes capacidades
turísticas, constituyendo un ejemplo de los resultados que pueden alcanzarse con la
introducción en la práctica de este tipo de actuación costera.
2
3
4 4.1 4.2 4.3
4.4
5
5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2
6
6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3
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8
9
10
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
MATERIALES Y MÉTODOS
CARACTERÍSTICAS MORFODINÁMICAS Y SEDIMENTOLÓGICAS
CAUSAS Y MAGNITUD DE LOS PROCESOS DE EROSIÓN Evaluación de las causas de los procesos de erosión Estimación de la magnitud de los procesos de erosión Evaluación de los procesos de erosión en la playa El Salto-Ganuza Análisis de las oscilaciones erosión-acumulación en la playa El Salto-Ganuza
EVALUACIÓN Y AJUSTE DE MODELOS MATEMÁTICOS DEL PERFIL DE EQUILIBIO Fundamentos teóricos de la modelación matemática del perfil de equilibrio Perfil de equilibrio y curvas de mejor ajuste Aplicación del modelo ajustado de Dean (1990) Cálculo del volumen óptimo de arena a verter Cálculo del retroceso esperado de la línea de costa
ACTUACIONES COSTERAS APLICADAS PARA EL CONTROL DE LA EROSIÓN Evaluación de las actuaciones costeras aplicadas en las playas interiores Aplicación de la Alimentación Artificial de Playa Proyecto ejecutivo para la creación de la playa artificial El Salto-Ganuza Proyecto ejecutivo para la creación de la playa artificial de Caibarién Estructura tipo para la creación de playas artificiales
CONCLUSJONFS
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
PÁG
10
22
34
34
42 44
47
53
53 56 63 65 71
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75 78 78 88 98
100
102
104
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l. Introducción
Las playas interiores del Archipiélago Cubano constituyen, en su mayoría, una importante
opción recreativa para nuestra población, ubicándose en ellas numerosos asentamientos
humanos, lo que les concede una alta significación social.
En contraste con este nivel de uso, estas regiones costeras están siendo afectadas por intensos
procesos de erosión, donde la línea de costa retrocede a un ritmo de 1 a 2 miaño y en algunos
sitios hasta 3 miaño, incluso en aquellas playas donde no existen acciones antrópicas. En la
actualidad, gran parte de las comunidades costeras muestran evidentes daños como resultado
de la acción de los procesos de erosión.
El fenómeno de la erosión no es nuevo ni está restringido solo a las playas interiores, pues en
la mayor parte de los balnearios del país y del mundo ocurren procesos similares.
Juanes (1996) destaca, sobre la base de una revisión del efecto de la erosión en diferentes
regiones costeras del planeta, valores de retroceso de la línea de costa en el orden de O. 7 a 9
miaño, para algunas islas de las Antillas Menores, las costas del Mar Negro, Gran Bretaña y
del Pacífico de los Estados Unidos, reportados por Cambers (1985), Zenkovich y Schwartz
(1988), Shusky y Schwartz (1988) y Park (1989). En Cuba, específicamente para la playa de
Varadero, se ha medido un ritmo de retroceso de la línea de costa de 1.2 miaño.
En las costas se está produciendo de forma acentuada y generalizada un proceso de
transformación y degradación que se muestra en buena medida irreversible, sobre todo si se
tiene en cuenta que la zona costera es una de las regiones del planeta donde se registra un
mayor número de intervenciones humanas y donde se concentra gran parte de la población, de
las actividades económicas y de las infraestructuras (Barragán, et al. 1996).
En el mundo actual más de la mitad de la población vive a menos de 60 Km. de las costas y se
prevé que para el año 2 020 vivan en ellas alrededor del 75% de los habitantes del planeta
(Rickets, 1996). En las costas de Cuba con aproximadamente 5 746 Km. de extensión (Nuñez
Jiménez, 1984), se ubican las ciudades más importantes desde el punto de vista industrial y
donde se concentra el 40% de la población del país (Nuevo Atlas Nacional de Cuba, 1989).
Estas estadísticas conducen a la comprensión de que el problema del control de la erosión en
nuestras playas, no solo constituye un interés medio ambiental o económico, sino también
constituye una acción para garantizar la calidad de vida de la sociedad.
Solamente en la costa sur de la Habana se localizan siete asentamientos humanos con una
población permanente de unos 8 000 habitantes, asociados todos a las zonas de playas,
desarrollando allí diferentes actividades socioeconómicas: recreativas, comerciales, de
servicios, forestales, pesqueras, etc., las cuales se ven afectadas a consecuencia del acelerado
proceso de degradación de la zona costera (De León, 1996).
Pese a que las playas interiores no :figuran en el grupo de las mejores potenciadas para el
turismo, éstas constituyen unos de los sitios más concurridos por la población de los territorios
donde se ubican. Alrededor de ellas crece la urbanización, se promueven zonas recreativas de
esparcimiento, como es el caso del campismo popular y tienden a ocuparse los espacios
disponibles ante su atractivo recreacional.
La invasión desmedida del hombre sobre el litoral ha producido la pérdida de las
características naturales en muchos tramos costeros, así la mayoría de nuestras playas
interiores muestran tal grado de antropización que el paisaje original resulta a veces casi
irreconocible.
Holligan (1995) afirma que el impacto del uso directo de los recursos costeros es generalmente
local, cuyos cambios ambientales recientes en la zona costera resultan extremadamente
2
rápidos comparados con los ocurridos durante el tiempo geológico presente, apareciendo como
resultado la perdida de la integridad funcional y una reducida capacidad de retener el material
sedimentario en la interface tierra-mar.
Resulta apreciable localmente la pérdida de los espacios de playa a través de un marcado
retroceso de la línea de costa, el cual se manifiesta de forma diferente en uno u otro sitio, de
acuerdo al desarrollo natural de la franja arenosa y a la intensidad de la ocupación urbana de la
costa.
Un ejemplo elocuente, en el grupo de las playas interiores de Cuba, es la pérdida casi total de
la playa La Pepilla en la costa sur de La Habana, donde la línea de costa ha retrocedido cerca
de 3 miaño, lo que provocó la desaparición de la franja de playa emergida y dejó indefensa la
costa frente a la actividad del oleaje.
Los procesos de erosión que actualmente se producen en las playas cubanas, se han convertido
en el principal agente destructivo de sus condiciones naturales, con una progresiva afectación
a la explotación turística que alrededor de ellas se desarrolla. En el caso de las playas
interiores el efecto de este fenómeno alcanza niveles notables, a pesar de encontrarse
localizadas frente a extensas áreas de bajos fondos y protegidas del oleaje oceánico por el
cordón de cayos que delimitan la plataforma insular cubana.
El número de playas interiores asciende a 85, es decir, el 25% del total de las playas
registradas para el país, 41 de ellas han sido evaluadas integralmente desde el punto de vista
de la erosión a través de un reciente inventario de campo.
El inventario de las playas interiores de Cuba, concebido especialmente para su
caracterización morfodinámica y sedimentológica dirigida a la interpretación de las causas y
magnitud de los procesos de erosión, encierra una información novedosa y necesaria, tanto por
3
el conocimiento científico que aporta referente a nuestras playas, como por el valor
metodológico.
Las observaciones directas de terreno durante la realización del inventario, han permitido
comprobar el significativo estado de deterioro de estos sectores de playa, identificando las
áreas críticas desde el punto de vista de la erosión costera, las que se corresponden
generalmente con aquellos sitios donde la actividad antrópica es más intensa.
Juanes (1996) identifica 54 playas interiores, de las cuales evalúa 8 desde el punto de vista de
la erosión, considerando una tendencia moderada, o sea, con ritmos de retroceso de la línea de
costa inferiores a 1.2 miaño. A pesar de que en este trabajo se reconoce la importancia social y
económica de estas playas, no se profundiza en sus características morfodinámicas y
sedimentológicas, dejando abierto un tema con varias interrogantes científicas y un interés
práctico concreto: La recuperación de las playas interiores.
Como antecedentes en el estudio de las regiones costeras donde se ubican las playas interiores
se destacan los numerosos estudios realizados en la plataforma insular y la franja costera del
Archipiélago Cubano, con un carácter geológico y sedimentológico o con un enfoque
geográfico u oceanográfico. Sin embargo no se distinguen investigaciones que aborden de
forma específica la problemática de la erosión costera que afecta a las playas interiores de
Cuba, ni estudios que caractericen desde el punto de vista dinámico estos sistemas costeros.
Una síntesis de los trabajos realizados en nuestra plataforma insular aparece en la monografía
"Geología de la Plataforma de Cuba" (Ionin et al. 1977). La monografía, basada en los
resultados de expediciones conjuntas entre la Academia de Ciencias de la URSS y la
Academia de Ciencias de Cuba y numerosos trabajos de especialistas norteamericanos, abarca
las investigaciones de la geología de los golfos de Batabanó, Ana María, Guacanayabo,
4
prácticamente todo el subarchipiélago Sabana Camagüey y las plataformas norte y sur de
Pinar del Río, justamente las regiones donde se ubican las playas objeto de estudio.
Ionin et al. (1977) establecen los esquemas de distribución de los tipos de sedimentos en las
zonas más importantes de la plataforma submarina cubana de acuerdo a su génesis y
composición, haciendo uso de los parámetros granulométricos, el contenido de carbonatos,
carbono orgánico, hierro y titanio, así como los restos calcáreos de organismos bentónicos. Sin
embargo estos trabajos adolecen de criterios litodinámicos y de la profundización en los
parámetros fisico mecánicos de los granos que componen el sedimento.
De modo general, Juanes (1996) define las principales causas de la erosión que afectan a las
playas cubanas, destacándose entre ellas las relacionadas con el inadecuado uso de la zona
costera y los fenómenos fisicos relativos a la elevación del nivel del mar. De acuerdo al
análisis del funcionamiento del sistema costero, establece la relación causa-efecto entre los
fenómenos que se producen en el sistema, garantizando la correcta identificación de las causas
de la erosión.
Aunque los problemas de erosión más críticos en las playas son generados por la actividad
antrópica, no menos importante es el impacto de los cambios climáticos globales. Mitrani et al.
(2000) obtuvieron importantes resultados referentes a las penetraciones del mar por efecto de
los vientos de dirección sur en el tramo costero del Golfo de Batabanó, responsables de los
procesos de transformación de la costa e incluso de los daños a los asentamientos humanos
asociados a ella.
Referente a la caracterización de la variabilidad morfológica de las playas resulta frecuente
establecer la relación entre los perfiles medidos en ellas y el perfil de equilibrio obtenido con
la aplicación de la modelación matemática. Varias han sido las expresiones del perfil de
equilibrio propuestas, así es el caso de los modelos de Bruun (1954), Dean (1977, 1990),
5
Vellinga (1983), Leontiev (1985), Kriebel y Dean (1985), Larson (1988), Bodge (1992),
McDougal y Hudspeth (1993).
El problema práctico a resolver con el uso de los modelos anteriormente señalados, radica en
determinar cual de las expresiones analíticas propuestas es la que mejor representa los perfiles
de las playas interiores. Si bien existen numerosas investigaciones para encontrar la forma más
adecuada que describa el perfil de equilibrio en las playas abiertas, la determinación de tales
parámetros para el caso de las playas interiores de Cuba se aborda por primera vez en la
presente tesis.
Los procesos de erosión que deterioran las condiciones naturales y de uso de las playas
interiores como recurso turístico, han conducido a la construcción de obras de ingeniería para
enfrentar estos procesos, destacándose los muros y espigones como la solución que más se ha
generalizado en ellas.
No obstante han sido ejecutados algunos proyectos de alimentación artificial de arena que
aunque no son numerosos, cualitativamente se imponen como una alternativa factible para la
recuperación de los valores naturales, paisajísticos y funcionales de las playas.
Los resultados que se expresan en la tesis forman parte esencial de los objetivos de trabajo que
referente al estudio de la dinámica de las playas cubanas, desarrolla el Departamento de
Procesos Costeros del Instituto de Oceanología desde el año 1978 y a su vez, constituyen la
continuidad de los resultados alcanzados en la tesis de doctorado "La erosión de las playas de
Cuba. Alternativas para su control" de Juanes (1996).
Atendiendo a la necesidad de profundizar en el conocimiento del comportamiento dinámico de
las playas interiores y sobre el desarrollo de los procesos de erosión que las afectan, la tesis
plantea la siguiente hipótesis:
6
Las playas interiores representan un importante recurso natural y turístico para la población
cubana, afectadas por significativos procesos de erosión a causa de la combinación de factores
antrópicos y naturales, donde se han aplicado soluciones diversas para el control de la erosión,
siendo la alimentación artificial de playa como la alternativa que ofrece mejores resultados en
la protección de sus condiciones naturales y funcionales.
Para la demostración de la hipótesis planteada, se conciben los siguientes objetivos:
1. Caracterizar las playas interiores desde el punto de vista morfodinámico y sedimentológico
sobre la base de un inventario de campo.
2. Evaluar las causas y magnitud de la erosión.
3. Evaluar y ajustar los modelos matemáticos del perfil de equilibrio, que respondan al
comporta miento dinámico de las playas interiores.
4. Evaluar las actuaciones costeras aplicadas para el control de la erosión en las playas
interiores, haciéndose énfasis en los proyectos para la creación de playas artificiales.
Necesidad científica y actualidad del tema
La necesidad de desarrollar investigaciones científicas acerca de los procesos erosivos que se
observan en las playas interiores del país, surge a partir de los años 80 cuando se inician los
primeros trabajos dirigidos a la búsqueda de soluciones al deterioro fisico y ambiental de
populares sectores costeros como el Salto y Ganuza y Caibarién en Villa Clara y las Canas en
Pinar del Río entre otros.
Describir las particularidades geomorfológicas y sedimentológicas de estos sectores costeros
en correspondencia con su ubicación geográfica, conocer la extensión, la intensidad y las
causas del proceso erosivo, así como valorar las medidas normativas e ingenieras para la
protección y recuperación de estos sectores, ha requerido de la organización de investigaciones
7
científicas con el suficiente contenido teórico y práctico como para llegar a la obtención de un
resultado propio de una tesis de doctorado, en el campo de las ciencias geográficas.
La actualidad del tema de la tesis se centra en los estudios sobre la dinámica de la zona
costera, como elemento esencial en el manejo de las playas, dado el interés que presentan los
trabajos encaminados a determinar y solucionar los problemas de la erosión en las playas de
Cuba.
La novedad científica de los resultados de la tesis puede resumirse en:
La realización por primera vez de un inventario de campo de las playas interiores del país,
dirigido a su caracterización morfodinámica y sedimentológica, la evaluación de su estado
actual y la identificación de las causas y magnitud de los procesos de erosión, Jo que
constituye la presentación de una información novedosa tanto desde el punto de vista del
conocimiento fisico de nuestras playas como desde el punto de vista metodológico.
La creación de una base de datos manejada en un Sistema de Información Geográfica, la
cual constituye la primera base de datos referida a las playas cubanas recogida en un
soporte de este tipo, lo que se convierte en una herramienta práctica que brinda la presente
tesis para los programas de manejo de la zona costera.
La aplicación por primera vez de la modelación matemática del perfil de equilibrio a las
playas interiores, así como el ajuste de variables de la ecuación de Dean (1977-1990). Este
resultado, además de su contribución teórica, ha permitido establecer una expresión
matemática para el cálculo de los parámetros de los proyectos de alimentación artificial de
arena en las playas interiores.
El desarrollo de una metodología, aplicada y con resultados probados, para la creación de
playas artificiales con fines recreativos. La ejecución del proyecto del Salto-Ganuza
8
constituye la pnmera expenenc1a en el país de creación de playa con un enfoque
naturalista, sustentado en criterios científico-técnicos.
Importancia práctica
Los resultados prácticos de la tesis tienen relevancia una vez que se establecen las bases de la
evaluación, rehabilitación y monitoreo de las playas interiores del país. La ejecución de los
proyectos para la creación de las playas artificiales El Salto-Ganuza, Sierra Morena, Caibarién
y Las Canas han significado el fomento de un recurso natural y turístico de gran impacto
social, particularmente dirigido a la recreación de la población cubana
La información que ahora se dispone referente a las playas interiores esta a la disposición de
los gobiernos locales y las autoridades ambientales para la toma de decisiones.
Los resultados de la tesis han servido además para la formación de nuevos especialistas en la
docencia de pregrado y postgrado, concretamente en la tutoría de dos tesis de diploma de la
Universidad de la Habana y un trabajo de curso del Instituto Pedagógico Felix Varela.
Volumen y estructura de la tesis
La tesis consta de 33 figuras, 19 tablas, 13 fotos y 6 anexos y ha sido estructurada en:
Introducción, Materiales y Métodos, un capitulo que aborda las características morfodinámicas
y sedirnentológicas de las playas interiores tomando como base la información del inventario,
el capítulo que evalúa las causas y magnitud de los procesos de erosión que tienen lugar en las
playas interiores, el capítulo donde se analizan los fundamentos teóricos y prácticos de la
modelación matemática del perfil de equilibrio, el capítulo donde se analizan los proyectos
ejecutivos para la creación de playas artificiales y finalmente se elaboran unas conclusiones de
acuerdo a los objetivos planteados y unas recomendaciones dirigidas a la profundización en el
estudio de estos singulares sistemas costeros, así como a la introducción en la práctica de los
resultados de la investigación.
9
2. Materiales y Métodos
Las investigaciones que lleva a cabo el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de
Oceanología están dirigidas fundamentalmente al conocimiento del funcionamiento de los
sistemas costeros, evaluar la factibilidad de recuperación de aquellas playas afectadas por los
proceso de erosión y donde existen intereses económicos o sociales, elaborar proyectos
ejecutivos con un carácter científico-ingenieril, supervisar y controlar su ejecución e
implementar los programas de monitoreo y mantenimiento.
Los resultados alcanzados en la presente tesis se integran a los ya obtenidos en el
Departamento de Procesos Costeros, con la novedad de incorporar a los estudios de las costas
información actualizada sobre el grupo de las playas interiores de Cuba. En este sentido se
llevó a cabo una recopilación de información referente a las playas interiores, destacándose la
realización de un inventario de campo donde se obtuvo el registro de sus características
principales (Anexo I).
Las expediciones de campo a las playas interiores se organizaron de acuerdo a un itinerario,
siguiendo una ruta crítica para evitar gastos innecesarios y a su vez incorporar un mayor
número de sitios a inventariar. Las observaciones y mediciones de terreno fueron realizadas
por los mismos especialistas garantizándose así la uniformidad de la información obtenida.
Entre los primeros elementos que recoge el inventario se encuentra el nombre de la playa, así
como su ubicación geográfica. Se precisa la provincia y municipio donde se localiza, de
acuerdo a la división político administrativa vigente en el país y se incluye la posición que
ocupa la playa respecto a la costa norte o sur del archipiélago cubano.
10
Un segundo bloque, dentro de este registro de campo, esta dirigido a recoger las dimensiones
de las playas objeto de estudio, como su longitud y ancho y la descripción de las
características de la parte emergida y sumergida de la playa, donde se identifica la presencia
de sedimentos arenosos, fangosos y la cobertura vegetal.
Seguidamente se evalúa el tipo de playa de acuerdo a la protección frente al oleaje, su
disposición y la configuración de la línea de costa. De esta forma se distinguen las playas
protegidas por la presencia de cayos, bajos fondos, extensas plataformas o barreras coralinas,
si ocupa una posición interior con respecto a la línea de costa (encajada), si presenta una
configuración lineal, en concha o si se apoya en un promontorio rocoso, un bosque de mangle
o está interrumpida por algún accidente geográfico.
En cuanto al tipo de perfil de playa este se clasifica como perfil completo, cuando presenta al
menos una duna y una barra de arena submarina conectadas por una anteplaya y una postplaya
e incompleto cuando la duna no esta definida y el límite hacia tierra de la zona acumulativa
está dado por la presencia de la vegetación costera. Por su parte se clasifica el perfil como
desarrollado cuando sus elementos: dunas, barras, postplaya, punto de inflexión, etc., según la
terminología de Shepard (1973), están bien definidos y potenciados y poco desarrollado
cuando la postplaya es estrecha (regularmente menor de 5 metros) y en la parte submarina no
existe la barra arenosa o ésta se forma esporádicamente, siendo sustituida la anteplaya por
superficies rocosas.
En el registro se incluye la toma de fotografías de las vistas generales y los detalles
representativos de cada playa. Las fotos tomadas fueron enumeradas y se hizo una breve
descripción del espacio fotografiado.
11
Además se realizaron mediciones topográficas del perfil de playa, aplicando el método
taquimétrico. El cual consiste en la determinación de la posición X, Y y Z de un punto por
medio de una sola visual, leyendo el ángulo horizontal y vertical y la sección de la mira
limitada por los hilos estadimétricos (Dvorstiak, 1984 ).
Los perfiles de playa han sido procesados a través del programa Topocar versión 1.1,
elaborado para este fin en el Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología,
obteniéndose como resultado la representación gráfica del perfil, lo que permitió describir la
morfología de sus diferentes partes, así como calcular la pendiente emergida, sumergida y
general de la playa. Se anexa a estas mediciones de campo un croquis del perfil y de la vista en
planta de la playa, donde se representaron tanto las formas como los elementos cartográficos
de interés.
Con la colecta de muestras de sedimentos en la anteplaya y en la pendiente submarina, se
distinguió en el terreno el tipo de sedimento que forma la playa, o sea si es arenoso, fangoso o
la combinación de ambos y se identificó el color del mismo. En el laboratorio, a través del
procesamiento granulométrico del sedimento colectado aplicando el método seco y
semihúmedo (Petelin, 1967), se obtuvo su diámetro medio (Md) y el coeficiente de
clasificación (So). el cual es un indicador de la dispersión de las fracciones granulométricas
con respecto al tamaño medio de las partículas del sedimento.
El principio de clasificación de los sedimentos marinos se basó en la metodología elaborada
por Besrukov y Lisitssin (1960) en el Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de
la URSS, mejorada por Neveski (1967), donde se establecen las respectivas categorías de
Grava. Arena. Aleurita y Limo, así como las subdivisiones en Gruesa, Media y Fina, cuya
clasificación de acuerdo a las fracciones granulométricas (en mm) es la siguiente:
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Limo arcilloso ------------- < 0.007
Limo arcillo aleurítico ---- 0.007 - 0.01
Limo microaleurítico ----- O.O 1 - 0.05
Aleurita Gruesa------------ 0.05 - 0.1
Arena fina ------------------ 0.1 - 0.25
Arena media --------------- 0.25 - 0.5
Arena gruesa--------------- 0.5 - l
Grava fina ------------------ 1 - 2.5
Grava media--------------- 2.50 - 5.00
Grava gruesa--------------- 5.00 - 10.00
Por su parte el coeficiente So se determinó mediante la expresión:
<D75 So =
<D25
Obteniéndose como resultado un parámetro adimensional, cuyo sentido físico es que da la
medida de la dispersión de las partículas respecto al Md. Las muestras de sedimento se
clasificaron de la forma siguiente:
So Clasificación de la muestra
Entre 1 y 2 Bien clasificada.
Entre 2 y 3 Medianamente clasificada.
> 3 Mal clasificada.
Los valores de Md y So se obtuvieron a través del programa Text versión 1.1, elaborado en el
Departamento de Procesos Costeros del Instituto de Oceanología.
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La actividad dinámica a que están sometidos los sedimentos en la zona costera propician la
ocurrencia de una alta variabilidad en la selección del material, donde convergen sedimentos
de diferente naturaleza y génesis. Por esta razón, la clasificación de Besrukov y Lisitssin
(1960) no se utilizó mecánicamente, ya que se corría el riesgo de que bajo una misma
terminología pudieran quedar clasificados dos y más tipos texturales de sedimentos.
Es por ello que para el análisis de los sedimentos de las playas interiores, además de
considerar el valor y significado de los parámetros Md y So, se empleó el método de
clasificación de Lixt (1985), el cual distingue con mayor precisión el contenido de las tres
componentes fundamentales del sedimento: Arena, Aleurita y Arcilla.
El análisis de la composición del sedimento se hizo mediante el conteo al microscopio de los
restos orgánicos (moluscos, algas calcáreas, foraminíferos y otros grupos de organismos
marinos) e inorgánicos (fragmentos de rocas y minerales), estableciéndose las diferentes
cantidades en porcentaje, lo que permitió determinar la génesis del sedimento de cada playa,
según describen Pavlidis y A vello (1975).
En un tercer bloque del registro de inventario se recoge la incidencia que sobre las playas tiene
la actividad del hombre. En este sentido se determinó el tipo y el porcentaje de ocupación de la
costa, donde se distingue si es un asentamiento urbano o rural, un centro turístico u otro tipo
de ocupación. Se definieron además los diferentes tipos de obras que han sido construidas en
la costa, como son los muros de protección, espigones, muelles, accesos, construcciones sobre
la duna u otros. Atendiendo a estos aspectos se hizo una estimación del porcentaje de
ocupación de la costa.
14
El reconocimiento de campo en las playas inventariadas permitió identificar en algunos sitios
la existencia de indicios de extracción de arena, así como estimar el volumen substraído.
Además, se hizo una evaluación de los daños que la antropización está provocando sobre ias
playas de acuerdo a su magnitud, o sea si son moderados o intensos.
La aplicación del método de los indicadores morfológicos y sedimentológicos, propuesto por
Jacobsen y Schwartz ( 1981 ), permitió distinguir los principales indicios de erosión que
presentan las playas inventariadas, entre los que se encuentran la presencia de escarpes de
erosión, que marcan el retroceso de la línea de costa, la degradación de la vegetación costera
por efecto del oleaje, afloramientos rocosos en la anteplaya y en la pendiente submarina y la
afectación a instalaciones o muros construidos muy próximos a la línea de costa. A través de
estos indicadores, se caracterizó el fenómeno de la erosión y de forma cualitativa se determinó
si su efecto es moderado o intenso. Se identificaron las posibles causas de la erosión,
agrupándolas en naturales o antrópicas y se hizo una evaluación cualitativa y cuantitativa de la
magnitud de la erosión.
Referente a la magnitud con que aparecieron los indicadores de la erosión en las playas
inventariadas, se determinó una tendencia erosiva intensa cuando la playa ha desaparecido o la
franja de playa se ha reducido a tal punto que se hayan perdido sus valores funcionales desde
el punto de vista natural y recreacional. Una tendencia moderada cuando los agentes erosivos
intervienen moderadamente sobre la estabilidad física de la playa conservando aún su
estructura funcional. Una tendencia erosiva débil cuando la playa no presenta indicios de
erosión manteniendo una cierta estabilidad dinámica.
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Finalizando este bloque se hace en el registros de inventario, una evaluación del estado de
conservación de la playa señalando si conserva sus condiciones naturales, si las conserva
medianamente o si se encuentra degradada.
El registro de inventario termina con una descripción general de los aspectos que se evalúan,
así como otras observaciones que se hayan considerado necesarias destacar. Se consigna la
fecha en que se realizó la visita a la playa y el nombre del observador.
La información recogida en el inventario de las playas interiores ha permitido estructurar una
base de datos en Microsoft Excel, versión 4, la que fue empleada para implementar el Sistema
de [nformación Geográfica (S[G), Mapinfo Professional en su versión 4.1. En Anexo II se
incluye una descripción del desarrollo metodológico de la implementación del SIG para el
estudio de las playas interiores y además se ilustran las diferentes salidas del sistema haciendo
uso de las variadas herramientas que brinda el mismo.
En este sentido se destaca la transformación a formato digital de las hojas topográficas a
escala 1 :300 000 del Atlas XX Aniversario (1978) y su digitalización en pantalla haciendo uso
del SIG Maplnfo Professional. A través de este proceso se obtuvo una base cartográfica a la
escala antes mencionada donde está contenida la línea de costa de la isla de Cuba y de los
cayos que la rodean. ubicándose en ella las playas interiores de acuerdo a sus coordenadas
geográficas.
Para la caracterización morfológica de los perfiles de playa se hizo una evaluación de los
modelos matemáticos del perfil de equilibrio (Anexo III), definiéndose el propuesto por Dean
(1990) ya que la curva teórica obtenida a través de la aplicación de este modelo se ajusta
mejor a los perfiles reales medidos en las playas interiores inventariadas (Anexo IV). el cual
viene dado por la expresión potencial:
16
donde:
h(x) es la profundidad respecto al nivel medio del mar a una distancia X de la línea de costa.
A es un parámetro que se relaciona con las características del sedimento y
m se relaciona con la hidrodinámica de las olas.
Dada la simplicidad de esta expresión, debido a la poca cantidad de parámetros que posee, se
calcularon los mismos a través del método de los mínimos cuadrados.
El perfil de playa es el resultado de la variación de la profundidad del agua respecto a la
distancia hacia el mar desde la línea de costa y el perfil de equilibrio es el resultado del
balance de las fuerzas destructivas contra las fuerzas constructivas. El conocimiento de estos
perfiles bidimensionales resulta esencial, según Dean ( 1995), para la interpretación de los
procesos naturales de las playas y para muchas aplicaciones en ingeniería costera.
Establecer el perfil de equilibrio ajustado a las playas interiores no solo permitió evaluar la
morfología de los perfiles reales, sino que también facilitó la interpretación de los procesos de
erosión producidos por el efecto de las tormentas. Además proporcionó información aplicable
a la ingeniería de costas. principalmente en proyectos de alimentación artificial de playa.
Corno parte de la información utilizada para evaluar el efecto de los procesos de erosión en los
cambios producidos en las playas interiores, se incluyeron las investigaciones referentes a las
variaciones morfológicas temporales y espaciales de la playa artificial El Salto-Ganuza. al
disponerse en este sitio de una amplia base de datos de perfiles de playas obtenidos en la etapa
de monitoreo que se extendió desde diciembre de 1987 hasta octubre de 1995.
17
Las nivelaciones topográficas del perfil de playa fueron realizadas a partir de 15 puntos de
control ubicados sobre la duna o muy próximos a ella. distribuidos a lo largo de 2 Km de
playa. Los perfiles están orientados perpendicularmente a la línea de costa y se extienden hasta
la profundidad de 1.5 m.
El proyecto de la playa artificial El Salto-Ganuza contempló. desde su concepción. el trabajo
de monitoreo como la única vía para valorar su comportamiento una vez ejecutada la
alimentación artificial de arena, convirtiéndose en una herramienta fundamental para la toma
de decisiones tanto por su significado científico-técnico, como por su impacto económico. De
este modo. quedaba asegurada la información necesaria para evaluar la efectividad de la obra
y concebir las futuras acciones en los trabajos de mantenimiento de la playa.
Las mediciones sistemáticas del perfil de playa. incluyendo el muestreo del sedimento
superficial. formaron parte del Programa de Monitoreo concebido para el control de las
variaciones morfológicas y sedimentológicas de la playa El Salto-Ganuza, el cual tuvo como
objetivos específicos:
1. Disefiar y ejecutar el monitoreo de la morfología y la sedimentología de la playa El Salto
Ganuza:
2. Generar información que permita el conocimiento predictivo de:
La tendencia de los procesos de erosión y los cambios en la línea de costa.
Los impactos de la actividad antrópica en la estabilidad de la playa.
3. Disefiar e implementar el programa de mantenimiento de las condiciones naturales y
funcionales de la playa.
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Los resultados alcanzados con la ejecución del Programa de Monitoreo son:
Información sobre el estado evolutivo de la morfología de la playa.
Información sobre la erosión costera y la dinámica de sedimentos.
Información sobre el ritmo de retroceso de la línea de costa y el cálculo del volumen de
pérdida de arena.
Información sobre el régimen hidrodinámico.
Base de datos de la distancia y desnivel de cada punto del perfil y las tablas de resultados
granulométricos del sedimento.
Recomendaciones prácticas para el manejo de la playa.
Como resultado del monitoreo, se definieron un grupo de acciones dirigidas al mantenimiento
de la playa corno recurso natural y turístico, ellas son:
Optimización del método de limpieza de la playa
Remoción de la arena para evitar los procesos de consolidación y la aparición de hongos
Control de la vegetación de la duna en su extensión hacia el área de sol
Reacornodo de la arena para el relleno de las depresiones y cárcavas
Vertimiento de arena para compensar el volumen de pérdida
Para determinar la magnitud y frecuencia con que se producen los cambios del ancho de la
playa, así como la variación longitudinal de los perfiles, se aplicó el Método de las
Componentes Principales (Aubrey y Ross, 1985; Zarillo y Liu, 1988; Clarke y Eliot, 1988;
Linares, 1990; Dean, 1995; Short, 2000).
Los perfiles fueron ordenados cronológicamente tornando la serie consistente en la distancia
entre el monumento de control topográfico y el punto de inflexión, restándole a los datos su
valor promedio con el objetivo de determinar las variaciones del ancho de la playa.
19
En el análisis de las componentes principales se diferencian los datos temporales de los
espaciales, expresando la distancia y el desnivel del perfil en cada instante como combinación
lineal de las funciones propias (Short, 2000).
donde: htx es el desnivel en el tiempo t y en el punto x,
es el desnivel medio del perfil en el punto x.
N es el número de funciones propias.
a n es el factor de escala.
e nt y e nxson las funciones propias temporales y espaciales respectivamente.
Las funciones propias C nt y e nx son calculadas por medio de las ecuaciones:
n=l...N.
Donde A y B son las matrices de covarianza espacial y temporal respectivamente y A n el
valor propio de la función, el cual está dado por la relación:
xlOO
20
Si la suma de los tres valores propios alcanza el 99% de la varianza total en una matriz de
rango 1 O, entonces los datos pueden ser explicados por las tres primeras funciones propias. El
efecto de las demás variables es despreciable, considerándolas no significativas desde el punto
de vista estadístico (Short, 2000).
Para el control de los procesos de erosión que afectan las condiciones naturales y de uso de las
playas interiores se ha aplicado con éxito el método de la alimentación artificial de arena
(Shore Protection Manual, 1984; Manual on Artificial Beach Nourishment, 1990), en tres de
las playas objeto de estudio.
En este sentido se han elaborado proyectos ejecutivos para la creación de las playas artificiales
El Salto-Ganuza, Caibarén y Las Canas, estructurando metodológicamente las diferentes
etapas y tareas que se abordan en el estudio, diseño, ejecución y monitoreo de un proyecto de
este tipo concebido para zonas costeras bajas.
21
3. Características morfodinámicas y sedimentológicas de las playas interiores
La plataforma insutar cubana se encuentra bordeada casi en toda su extensión por arrecifes
coralinos y por un gran número de cayos. los que se diferencian tanto por su génesis como por
su estructura geológica.
Desde un punto de vista geológico, tectónico y geomorfológico, puede considerarse la
plataforma insular como un área única dividida en cuatro regiones. que se distinguen de
acuerdo a su posición geográfica respecto a la isla principal: Plataforma Noroccidental,
t�oronenrnl, Suroccidental y Suroriental, aunque también se denominan Golfo de
Guanahacabibes. A!"chipiélago Sabana-Camagüey, Golfo de Batabanó y Golfos de Ana María
y Guacanayabo. Las aguas que encierrar1 estas regiones de la plataforma insular cubana. son
las que bañan las costas de las playas interiores.
Generalmente las plataformas insulares se distinguen, no solo por la estructura de la corteza
terrestre (tipo de plataforma o geosinclinal), sino también por las formas del relieve
superficial. Las peculiaridades morfoestructurales del borde litoral de la tierra emergida,
condicionan la amplitud de la plataforma, las grandes formas del relieve, de su superficie, la
profundidad y la posición del borde exterior (Gerchanovich y Leontiev en Ionin, s:J al. 1977).
Según �sros autores, la plataforma insular cubana. se divide e:i tres zonas prir.cipales:
Zona Exterior de la Plataforma.
º Zona Interior de la Plataforma.
• Costa.
La Zona Exterior de la Plataforma, es la que sirve de limite hacia el mar de la plataforma
insular y es donde se produce el mayor intercambio hidrodinámico de energía entre las aguas
oceánicas y las de la zona interior.
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La Zona Interior de la Plataforma, aparece como una gran macrolaguna, con fondo
relativamente plano, poco profundo y muy bien protegida, donde pueden encontrarse formas
relícticas del relieve morfoescultural, como restos abrasivos conservados y dunas litificadas
que se encuentran sepultadas fundamentalmente por sedimentos antiguos de tipo acumulativo
litoral.
Esta zona es la de mayor estabilidad hidrodinámica, su ancho varía desde 200 m hasta 140 000
m y su extensión alcanza unos 67 000 Km2
, separada del mar abierto por arrecifes coralinos o
cordones de cayos, lo que propicia la ocurrencia de un régimen hidroquímico e hidrológico
específico. con condiciones peculiares de las formas del relieve (Ionin, et al. 1977).
Según Juanes (1995), las costas cubanas pueden dividirse en tres tipos:
• Costas abrasivas
• Costas acumulativas
• Costas abrasivo-acumulativas
Las playas, insertadas en el tipo de costas acumulativas, pueden dividirse en dos grandes
grupos: las playas exteriores o abiertas y las playas interiores o protegidas del oleaje oceánico.
Las playas exteriores son aquellas que reciben el embate directo del oleaje oceánico. por lo
que los procesos costeros que en ellas se desarrollan tienen una significativa dinámica tanto
por la fuerte actividad modificadora de las olas como por la intensidad de la erosión,
transporte y deposición del material sedimentario.
Las playas interiores se caracterizan por encontrarse frente a extensas áreas de bajo fondo y
protegidas del oleaje oceánico por cordones de cayos o crestas de arrecifes que delimitan la
plataforma insular cubana.
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En este sentido puede apreciarse en el mapa de ubicación de las playas interiores de Cuba
(Fig. 1 ), la posición que estas ocupan, bajo la protección de los sistemas de cayos que integran
las cuatro regiones de la plataforma insular cubana.
El mapa de ubicación que aparece en la Figura 1 es uno de los primeros resultados que arrojó
el manejo de la base de datos del inventario de las playas interiores, a través del SIG Mapinfo
Professional, georeferenciado de acuerdo al sistema de coordenadas geográficas (Tabla 1 ).
Las condiciones hidrodinámicas de las regiones donde se ubican las playas interiores (Fig. 1 ),
se encuentran gobernadas por la marcada protección natural que presentan esos acuatorios
frente al oleaje oceánico.
En zonas bajas de bahías interiores el movimiento de la masa de agua depende fundamentalmente
del efecto del viento sobre la superficie del mar y de la acción del oleaje, aunque los flujos de
marea también pueden jugar un papel importante en el régimen de circulación del acuatorio
(Ionin et al. 1972).
De este modo las características particulares de las regiones de estudio: pendientes suaves y
regulares, condiciones de aguas someras y limitada área de acción del viento sobre la superficie
del mar (Fetch), no permiten que se genere un régimen de oleaje bien definido, así como olas de
alturas significativas, de modo que el transporte de sedimentos está condicionado
fundamentalmente a la deriva litoral y por consiguiente a las características del viento, como su
factor generador.
En la Tabla 2 aparecen los valores de las pendientes de los perfiles de 25 de las playas
interiores inventariadas, donde puede observarse que los valores medios de las pendientes
oscilan entre 4.2% y 2.2%, distinguiéndose una ligera superioridad de las pendientes
emergidas respecto a las sumergidas.
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Fig. l. Mapa de ubicación de las playas interiores inventariadas
Tabla 1 . Ubicación geográfica de las playas interiores inventariadas.
Fuente: Confeccionada por el autor a partir de los datos del inventario de las playas interiores.
Tabla 2. Valores de las pendientes calculadas en los perfiles de las playas interiores
Tabla 2. Continuación
Pendiente Pendiente Pendiente
Emergida (%) Sumergida (%) General(%)
Pendiente Máxima 14.6 6.4 6.6
Pendiente Mínima 0.2 0.3 0.6
Pendiente Media 4.2 2.2 2.5
Desviación standanl 3.2 1.4 1.4
Fuente: Confeccionada por el autor a partir de los datos del inventario de las playas interiores.
Haciendo uso de la información morfológica que brindan los perfiles de las playas El Salto
Ganuza, Las Canas y Punta Alegre, contenida en los proyectos ejecutivos para la creación de
playas artificiales en estos sitios, se calcula una variabilidad de la pendiente general del perfil
entre 1.6% y 4.5%, para un valor medio de 2.8% (Tabla 3), estableciéndose la relación E = 2 S
del perfil de playa conformado, lo cual significa que la pendiente emergida (E) es dos veces
superior a la pendiente submarina (S).
Las suaves pendientes que presentan las playas objeto de estudio propician el desarrollo de los
procesos de acumulación, así como la formación de un relieve regular del fondo, lo que a su
vez minimiza la generación de sistemas de oleaje de alta energía.
De acuerdo a los resultados del análisis de las muestras de sedimentos tomadas en 25 de las
playas interiores inventariadas (Tabla 4), se define la génesis y composición de cada una de
ellas agrupadas en diferentes patrones sedimentarios, los que aparecen distribuidos
geográficamente en el mapa de la Figura 2.
En las playas interiores de Cuba se encontró una variada gama de la composición y génesis de
los sedimentos, ya que en su formación intervienen materiales de dos grandes fuentes
sedimentarias, la producción de biocomponentes marinos de diversa naturaleza y la influencia
terrígena de las zonas emergidas. Esta última estrechamente relacionada con la compleja
constitución geólogo-geomorfológica del Archipiélago Cubano.
A diferencia de las playas expuestas a la influencia del oleaje oceánico, las características
morfológicas y la génesis de las partículas que componen los sedimentos de las playas
interiores ponen en evidencia, por un lado el débil hidrodinamismo de las aguas y por otro un
paulatino proceso de invasión marina hacia territorios emergidos, detectado a través de la
aparición de elementos pertenecientes a estadios sedimentarios pasados bajo la acción de la
25