CONTROL DE PERFILES DE PLAYA EN EL ÁREA DE MAZATLÁN, SINALOA, MÉXICO

Trabajo recibido el 16 de abril de 1985 y aceptado para su publicación el 9 de mayo de 1986.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

La zona litoral es la más dinámica de todos los ambientes marinos. Las playas y extensiones submarinas de playas no son superficies estables pues se acrecientan y erosionan en respuesta a los cambios en los niveles de energía asociados con el oleaje. Una sola tormenta puede desgastar una gran porción de la playa en horas. La arena usualmente retorna en un periodo de meses por un regimen de olas menos severo (Swift y McGrath, 1972).

Muchos esfuerzos se han realizado tratando de comprender el comportamiento de los perfiles de playa bajo la acción del oleaje. Krumbein (1974) estudió la interacción de las variables implicadas en la transformación de una playa en la costa de California. Putman y Johnson (1949) estudiaron la disipación de la energía del oleaje por la fricción del fondo intentando explicar la formación de barras y rizaduras en la zona de rompientes. Rector (1954) y Saville (1957) desarrollaron numerosos experimentos de laboratorio tratando de conocer la relación entre las características de las olas de aguas profundas y la formación de los perfiles de playa. Winant et al. (1975) aplicaron funciones empíricas de Eigen para analizar estadísticamente los cambios en los perfiles de playa.

Las investigaciones de los procesos de playas en Mazatlán, Sinaloa, México y sus proximidades son escasas. Freemont (1935) reportó observaciones concernientes al movimiento de sedimentos y corrientes que aportaron criterios para el diseño de las estructuras de protección del puerto. Montaño (1986) efectuó mediciones de transporte litoral de arenas, utilizando trazadores fluorecentes. El objetivo primario de este trabajo fue obtener información sobre los cambios de niveles de arena resultantes de los procesos de erosión y acreción, mediante la medición mensual de perfiles de playa. Adicionalmente se realizaron observaciones del oleaje y se determinaron medidas representativas del tamaño de los granos de arena.

La presente investigación se realizó en las playas de Mazatlán, Sinaloa en la porción litoral comprendida entre Punta Camarón (23° 14.2'N y 106° 27.7'W) y Cerritos (23° 18.4' N y 106° 29.6' W) (Fig. 1).

La línea de costa en esta área presenta una configuración ligeramente ondulante, asociada probablemente a la presencia de las Islas: Pajaros, Venados y Lobos. La primera de éstas se encuentra 2 millas al noroeste de Punta Camarón, entre ella y el continente existe una profundidad cercana a los 5m. La Isla de Venados esta situada 1 milla al sur de Isla Pajaros y es algo mayor que aquella. La Isla de Lobos se une a la anterior por una porción angosta de tierra denominada "el cuello" (Secretaría de Marina, 1974).

El clíma del área es tropical y subtropical, tipo cálido subhúmedo (García, 1973) con una temperatura media anual de 25°C y un régimen de lluvias predominante durante verano. Los vientos dominantes son del oeste y noroeste con velocidades promedio de 2.6 a 3.5 m/seg. Las olas más frecuentes provienen del noroeste, norte, oeste y suroeste. Esta últimas eventualmente son generadas por tormentas tropicales que se presentan de julio a octubre y son las que mayores daños causan a las áreas costeras (Montaño, 1986).

Figura 1. Ubicación del área de estudio. Localización de los perfiles de playa.

La información sobre los cambios de las playas en el área de interes se recopiló mediante la medición de perfiles de playa. Para ello se establecieron nueve estaciones entre Punta Camarón y Cerritos (Fig. 2) y sobre ellas se llevaron a cabo seccionamientos normales a la línea de costa. Las mediciones se realizaron por nivelación normal utilizando nivel fijo, cinta y estadal. Los perfiles se nivelaron mensualmente desde septiembre de 1984 hasta enero de 1985; por lo general durante la marea baja para poder cubrir una mayor amplitud de playa. Con los datos obtenidos se construyeron gráficas que reflejaron la evolución de los perfiles durante el tiempo de las mediciones.

Figura 2. Nomenclatura de un perfil de playa

Se colectaron muestras de arena a lo largo de los perfiles sobre la berma, cara de la playa y zona de derrame. En el laboratorio se utilizó el método mecánico de tamices para determinar la distribución geométrica de las medidas de las partículas (mediana) de la muestra. En general se siguió la técnica descrita por Inman (1953).

En los meses de septiembre y noviembre de 1984 y enero de 1985, se efectuaron observaciones del oleaje determinando alturas y periodos promedios de olas en la zona de rompientes. Las mediciones se llevaron a cabo por el método utilizado por Gorsline (1966).

Los cambios más significativos en los perfiles de playa ocurrieron de septiembre a octubre, periodo normalmente caracterizado por condiciones severas de oleaje. La transición del perfil de "swell" al de tormenta es descrita por Komar (1976): La arena en épocas de intensa acción del oleaje es erosionada de la berma de la playa y transportada mar adentro para formar barras arenosas. Durante condiciones de oleaje "swell" el proceso se invierte y las fuerzas hidrodinámicas actúan depositando arena para formar o acrecentar las bermas. En este estudio no se presenta el ciclo completo de la transformación de los perfiles, pues estos se monitorearon sólo durante cinco meses. La evolución de cada perfil se presenta en las figuras 3 a 11.

El perfil I se midió paralelamente a un espigón para observar el efecto de éste sobre la playa. En el mes de septiembre se observa una amplia berma y una cara de playa de pendiente moderada. En octubre el perfil muestra un corte marcado de la berma con un cambio drástico de nivel de aproximadamente 2.7 m en una distancia de solo 15 m. La erosión producida hacia el lado sur del espigón, reflejada en la secuencia de perfiles, contrastó con el crecimiento de la berma hacia el lado norte. Los espigones actúan interrumpiendo parcialmente el transporte litoral de arenas de tal manera que, la playa en el lado del espigón impide el paso normal de la arena y retrocede en el lado opuesto (Komar, 1976).

Los perfiles II y III muestran una estructura muy semejante caracterizada por una pendiente uniforme desde la berma hasta la zona de vaiven. Los cambios máximos del nivel de la arena fueron del orden de 90 cm.

El perfil V difiere considerablemente de los anteriores. Muestra una berma alta y angosta con una pendiente marcada. Presenta leve erosión en la parte superior de la berma y acreción al pie de la misma, en el periodo septiembre-octubre.

El perfil VI es de forma irregular con una ligera depresión en la parte de la berma. Presenta además un considerable volumen de arena acumulada al pie de la berma.

Figura 3. Perfil I

Figura 4. Perfil II

El perfil VII muestra una duna bien desarrollada y una cara de playa con pendiente pronunciada. La duna alcanza una elevación de más de 6 m sobre el NMM. La presencia de dunas en las playas es importante ya que constituyen barreras para protección de áreas interiores contra la acción del oleaje. Representan también reservas de aprovisionamiento de arena para la alimentación natural de las playas (US Army Corps of Engineers,1973). Las dunas durante los huracanes se erosionan rapidamente por la acción intensa de] oleaje y se recuperan lentamente con el resto de la playa en las épocas de "swell". La mayor parte de los perfiles de estudio carecen de duna o ésta es incipiente. Entre Punta Camarón y Sábalo la extensa infraestructura hotelera probablemente ha contribuido a la eliminación de esta formación playera.

Figura 5. Perfil III

Figura 6. Perfil IV

Figura 7. Perfil V

Figura 8. Perfil VI

El perfil VIII presenta una acumulación considerable de arena en la zona de oscilación en el periodo septiembre - octubre. En los meses subsecuentes experimentó un desgaste gradual.

El perfil IX presenta una cara de playa cercana a los 40 m de amplitud. El perfil es extenso y de suave pendiente. La anchura de la playa probablemente está asociada a la presencia de un extenso saliente rocoso que penetra varias decenas de metros hacia el mar denominado Punta Cerritos.

Figura 9. Perfil VII

Figura 10. Perfil VIII

La Tabla 1 presenta los cambios de nivel de la arena en tres puntos a lo largo del perfil. Un nivel superior (NS), uno medio (NM) y uno inferior (NI) correspondientes a puntos situados a 0, 20 y 40 m partiendo del punto inicial del perfil orientado de tierra a mar. Muestra también los cambios volumétricos de arena sobre una extensión de perfil de 40 m y una longitud de playa de 1 m, para cada par de perfiles comparados. Los cambios de nivel de la arena oscilaron entre -150 cm y + 65 cm.

Figura 11. Perfil IX

La figura 12, presenta la variación temporal y espacial de los volúmenes de arena acumulados o erosionados a lo largo de los perfiles realizados. La erosión máxima (acumulativa) de -193 m 3 /in se presentó en el perfil 1 mientras que la mayor acreción de 15.2 ocurrió en el perfil VIII.

Norstrom e Inman (1975) reportan en "Torrey Pine Beach Cal." una erosión máxima de 49 m /m ocurrida entre noviembre de 1972 y abril de 1973, en la porción de la cara de la playa comprendida entre + 2.1 y -2.1 m (respecto al NMM). Otros máximos de 37.4 y 12.4 m³ /m fueron reportados para otros periodos de mediciones. Estas cifras son mayores que las obtenidas en este trabajo, debido a las diferentes longitudes de los perfiles considerados y a las caracteristicas propias de cada área.

TABLA 1 VARIACIÓN EN LOS NIVELES DE ARENA (EN cm) Y CAMBIOS VOLUMETRICOS (EN m³/m) EN CADA PERFILSELECCIONADO

La intensa erosión ocurrida en el periodo septiembre - octubre probablemente estuvo relacionada con la presencia de perturbaciones tropicales en la zona. En Figura 12. Representación gráfica de los cambios volumétricos de arena en cada perfil los primeros días del mes de octubre se originó el huracán denominado "Polo" el cual se movio hacia el estado de Sinaloa entrando a ese lugar como depresión tropical el día 3. Es probable que esa perturbación halla generado los cambios tan drásticos detectados en los perfiles correspondientes a ese periodo. El otro sistema formado en octubre fue la tormenta tropical "Rachel", sin embargo ésta se movio lejos de las costas de Sinaloa, disipandose en el Archipielago de Revillagigedo.

Fig. 12. Representación gráfica de los cambios volumétricos de arena en cada perfil.

La Tabla 2 muestra los parámetros de oleaje registrados. Las alturas medias se mantuvieron entre 58 y 117 cm y los periodos fluctuaron entre 8 y 17 seg. No se intentó correlacionar el comportamiento del oleaje con los perfiles playeros dado que las mediciones de olas estuvieron muy limitadas.

Las figuras 13 y 14 presentan curva granulométricas de muestras de arena colectadas en las playas correspondientes al perfil II y V. La figura 14 presenta la medición de muestras de sedimento colectadas en cada perfil del área de estudio contra la pendiente de las caras de la playa la cual de acuerdo a Komar (1976), está gobernada por la asimetría del movimiento de vaivén y la consecuente asimetría en el transporte de arenas generado por la acción del oleaje. Debido al efecto de percolación y al arrastre con fricción en la cara de la playa, el retorno del agua tiende a ser mas débil que el flujo ascendente, hasta que el crecimiento de la pendiente propicia un estado de equilibrio dinámico. El grado de percolación depende directamente del tamaño del sedimento. En una playa formada por partículas gruesas, el flujo de retorno es mas débil que el flujo ascendente y por lo tanto la pendiente es más pronunciada. Los puntos en la figura 14, se sitúan de acuerdo a las observaciones reportadas por Komar La arena gruesa corresponde a pendientes pronunciadas y la arena fina a pendientes suaves.

TABLA 2 PROMEDIO DE ALTURAS Y PERIODOS DE OLAS

Figura 13. Curva granulométrica de muestras de arena colectadas en la berma (1), cara de playa (2) y zona de derrame (3) en el perfil II

Figura 14. Curva granulométrica de muestras de arena colectadas en la berma (1), cara de playa (2) y zona de derrame (3) en el perfil V

La disposición de los datos y la ordenada finita a una pendiente de cero sugieren una función exponencíal positiva. Esto lo confirma la recta obtenida en la parte baja de la figura 15. La curva es similar a la obtenida por Krumbein (1944) el cual propone como primera aproximación una función de la forma:

Figura 15. Pendientes de caras de playa contra medianas de granos de arena.

donde r es la medida asociada con cualquier pendiente de s grados; Ro es la medida inicial para s = 0 y b es el coeficiente de incremento de tamaño. Tomando logaritmos en ambos miembros de la ecuación (1) se obtiene:

Aplicando el método de mínimos cuadrados se obtiene Ro = 0.085 y b = 0. 195.

El control de perfiles de playa generó información cuantitativa concerniente a cambios en la configuración de los perfiles en el área de Mazatlán, Sinaloa, entre Punta Camarón y Cerritos (Fig. 1).

Los cambios volumétricos de arena más significativos se presentaron abruptamente de septiembre a octubre, periodo normalmente caracterizado por condiciones severas de oleaje. La máxima erosión registrada de 15.7 metros cúbicos por metro de longitud de playa se presentó en el perfil I (Fig. 3) mientras que la mayor acreción de 15.2 metros cúbicos por metro ocurrió en el perfil VIII (Fig. 10).

Los cambios verticales en los niveles de arena fluctuaron entre -150 cm y 65 cm y correspondieron a los perfiles I y V respectivamente (Figs. 3 y 7). Ambos valores extremos se presentaron en el nivel inferior correspondiente a la cara de playa de cada perfil. Un rasgo común en la evolución de los perfiles, fue la erosión de la parte superior de la berma y la acumulación de arena en la zona de vaivén. La pendiente de la cara de la playa y la mediana del tamaño de los granos de arena, se relacionaron mediante una curva de forma logarítmica. Los coeficientes obtenidos al ajustar la curva a los puntos fueron Ro = 0.085 y b = 0.195.

A Agustín Ayala-Castañares, Ex-Director del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad Nacional Autónoma de México, por su genuino interés en el desarrollo de este estudio. A F. Cazares por su participación en todas las etapas de la investigación, a J. Torres Varela por su colaboración en la elaboración de gráficas y a C. Ramírez por la escritura del manuscrito.

Aviso de Privacidad

Cerrar esta ventana