PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
DESARROLLO DE PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN,
DESARROLLO E INNOVACIÓN PARA PROTECCIÓN DE ZONAS COSTERAS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y
MAGDALENA
DOCUMENTO METODOLÓGICO
PROPONENTE:
GOBERNACIÓN DE LA GUAJIRA GOBERNACIÓN DEL MAGDALENA
DESARROLLADORES.
FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DEL NORTE UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
UNIVERSIDAD DEL GUAJIRA INSTITUTO DE INVESTIGACIONES MARINAS Y COSTERAS:
“JOSE BENITO VIVES DE ANDRÉIS” - (INVEMAR) OCEANUS SEARCH AND RECOVERY DEL SURESTE S.A –
(OCEANUS INTERNACIONAL COLOMBIA)
Mayo de 2013
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
CONTENIDO
1 INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO ........................................................................... 1
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................................ 2
3 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 10
3.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................ 10
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................... 10
4 DESCRIPCIÓN DE LA ALTERNATIVA .................................................................................... 11
5 ENTIDADES PARTICIPANTES Y ACTORES DE INTERÉS ................................................... 16
6 METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 17
6.1 COMPONENTE 1: CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES MARINO-COSTERAS
DEL LITORAL DE LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA .......................... 17
6.2 COMPONENTE 2: DISEÑAR DE SISTEMAS DE TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS DE
DISIPACIÓN DE OLEAJE APLICABLES A LA PROTECCIÓN COSTERA EN PLAYAS DE LOS
DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA A PARTIR DE MODELACIÓN NUMÉRICA
19
6.3 COMPONENTE 3: DESARROLLAR CONCRETOS RESISTENTES A AMBIENTES
MARINOS A PARTIR DE MATERIALES DE LA REGIÓN ............................................................. 20
6.4 COMPONENTE 4: EVALUAR TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS DE DISIPACIÓN DE
OLEAJE APLICABLES A LA PROTECCIÓN COSTERA EN PLAYAS DE LOS
DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA A PARTIR DE PRUEBAS FÍSICAS Y A
ESCALA ......................................................................................................................................... 22
6.5 COMPONENTE 5: DISEÑAR PROYECTOS PILOTOS Y GUÍA METODOLÓGICA PARA
PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE PLAYAS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y
MAGDALENA ................................................................................................................................ 25
6.6 COMPONENTE 6: DESARROLLAR UN SISTEMA EXPERTO DE MODELADO EN ZONAS
COSTERAS COMO SOPORTE PARA ESTUDIOS, DISEÑOS Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS
COSTEROS EN ESTA ZONA EN EL CARIBE COLOMBIANO. .................................................... 32
6.7 COMPONENTE 7: CARACTERIZAR LA AMENAZA DE FENÓMENOS DE ORIGEN
MARINO-COSTERO Y LA VULNERABILIDAD Y RIESGO DE EROSIÓN COSTERA PARA
SECTORES CRÍTICOS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA. .......... 33
PROGRAMA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN EN MANEJO Y
APROVECHAMIENTO DE HIDROSISTEMAS ESTRATÉGICOS
DEL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA
iii
6.8 COMPONENTE 8: DESARROLLAR UN SISTEMA REGIONAL PARA LA MODELACIÓN
DE CONDICIONES HIDRODINÁMICAS Y DE CALIDAD DEL AGUA MARINA PARA EL
DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA ......................................................................................... 36
6.9 COMPONENTE 9: CARACTERIZAR LA CALIDAD AMBIENTAL DE LAS PLAYAS DEL
MUNICIPIO DE RIOHACHA EN EL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA ..................................... 38
6.10 COMPONENTE 10: FORMAR Y CAPACITAR TALENTO HUMANO A NIVEL DE
MAESTRÍA Y DOCTORADO PARA DINAMIZAR Y ASEGURAR LA GENERACIÓN,
TRANSFERENCIA, APROPIACIÓN Y APLICACIÓN DE NUEVO CONOCIMIENTO EN LA
REGIÓN 39
7 RELACIÓN DE OBJETIVOS, PRODUCTOS Y ACTIVIDADES ............................................... 40
7.1 RESULTADOS/PRODUCTOS ESPERADOS Y POTENCIALES BENEFICIARIOS .......... 42
8 IMPACTO ESPERADO ............................................................................................................. 44
8.1 ESTRATEGIA DE COMUNICACIÓN .................................................................................. 50
8.2 CONFORMACIÓN Y TRAYECTORIA DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN (Y/O LÍNEA DE
TRABAJO) ..................................................................................................................................... 50
9 TABLAS DE PRESUPUESTO .................................................................................................. 51
10 MARCO DE REFERENCIA.................................................................................................... 52
10.1 MARCO CONCEPTUAL................................................. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
10.2 MARCO NORMATIVO .................................................................................................... 73
11 BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ........................................................................................... 75
PROGRAMA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN EN MANEJO Y
APROVECHAMIENTO DE HIDROSISTEMAS ESTRATÉGICOS
DEL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA
iv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Canal de oleaje de Oregon State University (OSU) ......................................................... 23
Figura 2. Canal de oleaje del ERDC del USARMY Corp of Engineers............................................ 23
Figura 3. Sector 1: Centro Cultural de Riohacha, Departamento de La Guajira. Longitud de 2340
m. ....................................................................................................................................................... 26
Figura 4. Sector 2: El Pájaro - Manaure, Departamento de La Guajira. Longitud: 600 m .............. 26
Figura 5. Sector 3: Municipio de Ciénaga, Departamento del Magdalena. Longitud 3,300 m ........ 27
Figura 6. Obras duras de defensa costera en el Caribe colombiano ............................................... 55
Figura 7. Tipos de obras de defensa costera en el Caribe colombiano.......................................... 57
Figura 8. Implementación de Geotextiles en protección costera. .................................................... 58
Figura 9. Pilotes Hidráulicos ............................................................................................................. 59
Figura 10. Modelación numérica 2D y modelación física 3D empleada por Ranasinghe, et al, 2006
........................................................................................................................................................... 60
Figura 11. Arrecife Artificial Modulares AMA - Oceanus International. ............................................ 61
Figura 12. Evolución de costa implementando arrecifes artificiales por Oceanus International. .... 62
Figura 13. Disipadores de Energía. ................................................................................................. 63
Figura 14. Drenaje de oleaje. ........................................................................................................... 64
Figura 15. Estructura del Sistema de Modelado Costero ................................................................ 71
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Clasificación de las variables que integran los índices de amenaza, vulnerabilidad y riesgo.
........................................................................................................................................................... 35
Tabla 2. Plazas de becas para estudios de Maestría y Doctorado en la Universidad del Norte para
los Departamentos de La Guajira y Magdalena ................................................................................ 40
Tabla 3. Relación de objetivos y productos ...................................................................................... 40
Tabla 4. Generación de nuevo conocimiento .................................................................................... 42
Tabla 5. Fortalecimiento de la comunidad científica ......................................................................... 43
Tabla 6. Apropiación social del conocimiento ................................................................................... 44
Tabla 7. Presupuesto general del programa ..................................................................................... 51
Tabla 8. Departamentos y municipios costeros establecidos por el DANE, Censo General 2005. . 53
Tabla 9. Extensión de la erosión costera por tipos de costas y longitud de la línea de costa (en Km).
........................................................................................................................................................... 56
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E
INNOVACIÓN PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE
ZONAS COSTERAS EN EL CARIBE COLOMBIANO
"Este documento contiene información confidencial que es y contiene propiedad intelectual e industrial de la Fundación Universidad
del Norte, Universidad de La Guajira, Universidad del Magdalena, Oceanus International e INVEMAR. La utilización del contenido del
documento es exclusivamente para la evaluación de la propuesta-técnico económica y debe ser mantenido en secreto y con carácter
confidencial, tomando las medidas necesarias para evitar la inspección, copia, uso o reproducción de terceros no autorizados
expresamente por las instituciones mencionadas."
1
1 INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO
Título: DESARROLLO DE PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN PARA PROTECCIÓN DE ZONAS COSTERAS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA
Investigadores: Humberto Avila, PhD Luis Otero, PhD Andrés Guzmán, PhD Manuel Alvarado, Esp Augusto Sisa, MSc Jose Luis Ramos, PhD Juan Restrepo, MSc Juan Carlos Ortiz, PhD Margareth Dugarte, PhD Mauro Maza, PhD Wilson Nieto, PhD Ping Wang, PhD Nelson Molinares, PhD José Manga, PhD Francisco García. PhD Carlos Palacio, PhD Uriel Garcia, PhD Andrés Galindo, PhD Alcides Daza, MSc Jhonny Perez, PhD Constanza Ricaurte, PhD Nelson Rangel Buitrago, PhD Total de Investigadores (número): 22 Nombre del Grupo de Investigación: Instituto de Estudios Hidráulicos y Ambientales - IDEHA: Universidad del Norte Oceanus Search and Recovery del Sureste S.A – (Oceanus Internacional Colombia) Grupo de Investigación en Física Aplicada: Universidad del Norte Grupo de Investigación en Estructuras y Geotécnica - GIEG: Universidad del Norte Grupo de Control de la Contaminación Ambiental: Universidad del Magdalena Grupo de Investigación en Saneamiento Ambiental - GISA: Universidad de la Guajira INVEMAR Grupo de Geociencias: Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras "José Benito Vives de Andreis"
Departamentos beneficiados: Departamento de La Guajira, Departamento del Magdalena
Duración del Proyecto (meses): 24
Tipo de Proyecto: Investigación Aplicada y Desarrollo Tecnológico o Experimental
Valor solicitado a SGR: $ 16,504,759,637 Valor Contrapartida: $ 2,050,768,694 Valor total del Proyecto: $ 18,555,528,331
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
2
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La erosión costera en el Caribe colombiano presenta una condición crítica que tiende a
incrementarse con el tiempo poniendo en riesgo a miles de personas, afectando la economía
regional, el medio ambiente y el patrimonio nacional, constituyendo uno de los mayores retos para
el país, en especial para los departamentos de La Guajira, Magdalena, Atlántico, Bolívar, Sucre y
Córdoba. El litoral Caribe colombiano, con una longitud de 1700 km, tiene cerca del 500 km con
problemas de erosión, representando el 30% del litoral (INVEMAR, 2010).
Para el Departamento de la Guajira se han hecho estudios donde se presenta el panorama de
erosión de la línea de costa (Posada et al, 2008), revelando que ésta se ha extendido con
respecto al informe presentado por INGEOMINAS (1998), principalmente en las zonas de costas
bajas afectadas por los huracanes y mares de leva que ocurren cada vez con mayor frecuencia
debido al calentamiento global y posiblemente al aumento del nivel del mar; se estima que de los
789 km de línea de costa, el 21% (168 km) está afectado por procesos erosivos. Al realizar un
análisis sectorizado muestra la siguiente situación tramo por tramo.
Sector Castilletes–Punta Gallinas. Es una costa abierta con erosión fuerte entre Castilletes y
Puerto López, y en inmediaciones de Puerto Inglés, punta Chichibacoa y Puerto Estrella, que
afecta depósitos cuaternarios bajos que se sitúan al pie de las colinas del Neógeno, o
acantilados formados por las mismas rocas sedimentarias. En Puerto López las condiciones
locales favorecen la acumulación de arenas en dunas de donde proviene el material que
alimenta las playas y de esa manera es como se ha registrado acreción en este sector
(INVEMAR, 2006).
Sector Punta Gallinas–Cabo de La Vela. Aquí se presentan tres bahías muy cerradas
(Hondita, Honda y Portete), en la cuales se registra erosión en las salientes rocosas. En punta
Media Luna, y en el costado occidental de bahía Portete, la erosión sobre las formaciones
cuaternarias, así como sobre los acantilados que forman las rocas del Neógeno, es alta debido
a factores favorables como el embate directo de las olas y la debilidad de las rocas
sedimentarias presentes
Sector Cabo de La Vela–Manaure. El litoral es bajo, con depósitos cuaternarios protegidos de
los efectos marinos en el recodo del Cabo, pero de nuevo expuestos al mar abierto hasta
Manaure. Hay una tendencia a la erosión que se ha manifestado en Poportín y Manaure,
donde las playas trataron de protegerse, sin mucho éxito, con espolones. Actualmente hay
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
3
sectores de la vía a los patios de almacenamiento de sal de la Salina que están en peligro de
colapsar por la socavación de las olas y la escorrentía. Así mismo la ranchería localizada
Manaure Abajo y las charcas próximas al mar en ese mismo sector están expuestas al embate
directo de las olas y parte de ellas ya han sido afectadas (INVEMAR, 2006).
Sector Manaure–El Pájaro–Riohacha. Es una costa abierta afectada por procesos de erosión
alta desde punta Chuchupa hasta el área urbana de Riohacha. Es particularmente sensible la
zona de Pájaro, donde sus habitantes reportan peligro de sus viviendas y estructuras urbanas.
Afecta una playa muy larga, que incluso se prolonga como una espiga al noreste de la ciénaga
de Buenavista y cada año pierde decenas de metros durante la temporada de vientos y en los
mares de leva, sin que haya suficiente material para su recuperación. Punta la Vela y Auyama
(laguna El Buey) son también sitios de erosión intensa (INVEMAR, 2006a). En el Valle de los
Cangrejos se registra un retroceso de la línea de costa moderado a fuerte. En el casco urbano
de Riohacha se ha notado de nuevo, en los últimos años, una tendencia a la erosión que la
administración departamental aspira a detener mediante un relleno de playas respaldado con
espolones; sin embargo, la tendencia histórica indica que es una playa en equilibrio o incluso
con acrecimiento local moderado a bajo (INVEMAR, 2006).
Sector Riohacha–Río Palomino. Es un sector de costa expuesto conformado por depósitos
cuaternarios que alternan con acantilados formados por rocas del Neógeno. En la zona del
Parque Nacional Natural Los Flamencos, punta Los Remedios–Dibulla y sur del río Cañas se
presentan desprendimientos de bloques y por consiguiente el retroceso del escarpe, propiciado
por rocas altamente fracturadas y meteorizadas. Al pie de estos escarpes se desarrollan playas
estrechas, con pendientes altas que aparecen y desaparecen según sea época de vientos o de
lluvias (INVEMAR, 2006; INVEMAR, 2007).
Otro problema conexo a la erosión en las zonas costeras de La Guajira es la contaminación que
éstas reciben provenientes de las actividades antropogénicas, entre las que se destacan las
comunidades que no cuentan con un saneamiento básico o es ineficiente, llegando a las playas los
residuos sólidos y líquidos sin ningún tratamiento como es el caso específico de Riohacha que
deterioran la calidad de las mismas (agua, arena). De igual manera la agricultura, ganadería y
deforestación incrementan los sedimentos y residuos de pesticidas que luego llegan hasta las
costas.
Las situaciones antes enunciada han propiciado problemas ambientales, socioeconómicos y de la
zona costera; generando la pérdida de sus atributos estéticos, recreación, he importancia
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
4
económica para las comunidades costeras del Departamento de La Guajira. Como resultado se
observa un crecimiento desordenado del turismo, planificación pobre de la línea de costa,
contaminación a lo largo de los tramos más densamente poblados y fuertemente explotados,
erosión de la línea de costa, degradación y pérdida de hábitats y disminución progresiva de la
pesca. Este cúmulo de problemas se debe también a una mala planificación del uso del suelo en
los litorales y a procedimientos igualmente equivocados para el control del desarrollo, uso excesivo
o nocivo de los recursos costeros, sobrecarga de la capacidad de sustentación y a un manejo,
monitoreo y vigilancia deficientes por parte del sector público.
Los enfoques tradicionales, sectoriales, que se les ha dado al manejo de las zonas costera del
Departamento de La Guajira no han podido detener esta afectación dado que no existe información
consolidada e integral que permita direccionar acciones tendientes al establecimiento de
programas específicos que contemplen estrategias integradas de planificación y manejo acertadas,
para enfrentar los urgentes problemas que son cada vez más complejos e interrelacionados, en la
zona costera del de La Guajira.
Con el propósito de caracterizar la calidad ambiental de las playas del municipio de Riohacha en el
Departamento de la Guajira se hace necesario evaluar los impactos asociados a las actividades
antrópicas en los principales centro poblados ubicados en la franja costera del departamento de La
Guajira a través de la identificación, caracterización y evaluación de los principales focos de
contaminación, con el objeto de obtener una línea base que permita la implementación de medidas
de planificación ambiental en estas zonas.
En cuanto al Departamento del Magdalena, varios estudios han mostrado que también presenta
rasgos moderados de erosión asociados a zonas de acantilados, pero principalmente a las zonas
bajas, con playas, ciénagas y pantanos de manglar. Sin embargo, la zona costera de la barra de
Salamanca se encuentra en un estado crítico de erosión. La siguiente es la descripción, por
sectores, del estado actual del litoral (INVEMAR 2010). Al realizar un análisis sectorizado muestra
la siguiente situación tramo por tramo.
Sector margen izquierda río Palomino. Es un sector de costa baja, abierto al mar, en donde
los rasgos litorales denotan una gran dinámica con formación de barras, brazos abandonados,
depresiones pantanosas y gran acumulación de troncos y restos vegetales. A pesar de los
altos caudales y el consiguiente aporte de sedimentos durante los periodos invernales, las
playas presentan rasgos de erosión como pendientes mayores a 12°, varios escarpes de
erosión de 30 cm de alto aproximadamente, desgarramiento de árboles y pérdida de terrenos,
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
5
principalmente sobre las playas en ambas márgenes del río (INVEMAR, 2006a, INVEMAR
2007).
Sector Cabo San Agustín–Río Don Diego. Este es un sector acantilado, con formación de
pequeñas playas arenosas al pie del escarpe y acumulaciones de bloques y cantos de roca
desprendidos de los taludes. Estos procesos afectan la banca de la carretera y han derribado
numerosas estructuras civiles como casas, muros y cunetas. El más afectado es el sector al
occidente de Los Coquitos hasta la quebrada Quintana.
Sector Río Don Diego–Mendihuaca. Es una costa baja, expuesta al mar abierto, con aporte
Importante de sedimentos que en la desembocadura de los ríos forman barras arenosas
amplias y altas que incluso taponan las bocas. Sin embargo, se observan procesos erosivos
fuertes, representados en escarpes erosivos desde 60 cm hasta 2 m de alto, pendientes de
playa elevadas, árboles en destrucción y frecuentes desprendimientos asociados a los
escarpes; restos de construcciones se observan bajo el nivel del agua. Son especialmente
críticos los sectores a lado y lado de la boca del Buritaca, al oeste de la boca del Guachaca y
entre la boca del Mendihuaca y el Resort del mismo nombre.
Sector Mendihuaca–Ensenada del Cabo. Está constituido por acantilados con playas
estrechas al pie de los escarpes enfrentados al mar abierto. Se observa desprendimiento de
bloques favorecido por el alto diaclasamiento de la roca, la escorrentía y el golpeteo de las olas
al pie del talud. Las playas aparecen y desaparecen casi por entero, dependiendo de la marea
y de la época de vientos o lluvias. Se ha observado un mayor retroceso neto en la playa de
Cañaveral y en La Piscina, en donde un escarpe formado por una pequeña terraza ha
retrocedido considerablemente por efecto de la escorrentía.
Sector Ensenada del Cabo–Punta Betín. Es una costa acantilada que encierra bahías muy
protegidas en donde se desarrollan pequeñas playas. Los acantilados presentan
desprendimientos de bloques y flujos de escombros que se acumulan al pie de los mismos, en
la parte submarina. Las playas que se forman en las bahías y ensenadas mantienen un
equilibrio dinámico entre los periodos de vientos y de lluvias. Se destacan las playas de
Macuaca, Concha, Cinto, Neguaje, en las cuales hay indicios de erosión como pendientes altas
y manglar en la zona intermareal.
Sector Santa Marta–El Rodadero–Punta Gloria. Es una costa conformada por bahías
amplias protegidas por puntas rocosas duras. Las playas se encuentran altamente intervenidas
debido al uso turístico, pero se mantienen relativamente estables a partir de su adecuación con
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
6
rellenos artificiales y redistribución de arenas. Los espolones construidos en la bahía de Santa
Marta aceleraron procesos de erosión hacia el suroeste que afectaron las playas hasta el
sector de Los Cocos, inclusive. A partir de los acantilados que conforman las puntas de las
bahías, se presentan desprendimiento de bloques y pequeños flujos de escombros que cubren
las laderas y la pata del talud. En general, se advierte un retroceso de las playas al comparar el
área actual con aquella registrada en fotografías antiguas.
Sector Punta Gloria–Aeropuerto. Es una bahía amplia, bastante recta, con amplias playas
afectadas por procesos de erosión moderados, inducidos principalmente por las actividades
humanas y las construcciones cercanas al mar. Los hoteles localizados en la zona NE han
tratado de protegerse de la erosión, sin mayor resultado, colocando espolones y ella es más
intensa en el sector de Boca Salinas y en las inmediaciones de Prodeco y el aeropuerto, donde
se han construido algunas obras sobre la vía de acceso a este último. Entre punta Brava y
punta La Loma se presentan terrazas sometidas a una fuerte erosión marina con evidencias de
retrocesos mayores a 10 m en los últimos 5 años; algunas de las construcciones del sector han
sido afectadas y para asegurar su preservación ha sido necesario construir muros de
contención.
Sector Puerto Galeón–Los Alcatraces–Punta Barroblanco. Es una costa acantilada con
estrechas playas al pie de los taludes y presencia de bloques desprendidos de los acantilados.
Las playas de bolsillo existentes presentan procesos de erosión, más acentuados en el sector
hotelero del Decamerón y Los Alcatraces. Una playa larga al sur del muelle de Prodeco
presenta graves signos de erosión.
Sector Río Toribio–Río Córdoba. La llanura costera está limitada hacia el mar por terrazas y
depósitos coluviales con escarpes de altura variable. Las playas que se forman al frente de
ellos son estrechas y exhiben signos de erosión moderada como en Brisa del Mar, mientras
que erosión moderada a fuerte se observa corriente abajo de los muelles carboníferos.
Sector Barra de Salamanca. Es una costa muy recta, sometida al mar abierto, donde se
registran procesos de erosión moderada a severa al frente de los centros poblados, incluyendo
Casa Loma, Costa Verde, Palmira, Tasajera, La Bodega, Isla del Rosario, y a todo lo largo de
la barra, entre el caño Clarín y la ciénaga del Torno. La erosión es crítica y está a punto de
afectar la carretera en los kilómetros 19-20 y 53-55. Las zonas de manglar, las dunas y las
ciénagas, particularmente en el sector de Cuatro Bocas, Tangará y la Sede Parques se
encuentran muy erosionadas (INVEMAR, 2006a, Andrade, 2006).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
7
Por otro lado, en la zona costera del Departamento del Magdalena se desarrolla una creciente
actividad portuaria dada la localización de los principales puertos carboníferos del país, dos
terminales para el manejo de hidrocarburos y el terminal marítimo de Santa Marta, uno de los más
importantes de la Nación, por el volumen de bienes y servicios que maneja. Por efecto del
desarrollo de las actividades navieras, estos puertos aportan residuos de hidrocarburos que se
derraman en pequeñas cantidades a causa de las actividades rutinarias o en volúmenes
considerables cuando ocurren derrames accidentales como el reportado en octubre del 2003.
Además de soportar el desarrollo de estas actividades que reportan fuentes importantes de entrada
de contaminantes a la columna de aguas y los sedimentos marinos, este cuerpo de agua recibe los
residuos líquidos de un importante asentamiento poblacional, pues las aguas residuales
producidas por cerca de medio millón de habitantes son dispuestas sin ningún tipo de tratamiento
mediante un sistema de emisario submarino, que vierte en la actualidad cerca de 1000 L/s en
santa Marta. Otra cantidad importante de aguas residuales domesticas es descargadas
superficialmente en sectores de la población que no poseen alcantarillado sanitario. A la
contaminación generada por estas descargas, se suman los escurrimientos de una importante
zona agrícola que drena a través varios ríos que llevan a la zona costera grandes cantidades de
pesticidas usados en la actividad agrícola. Los niveles de contaminación también son aumentados
por la escorrentía superficial que agrega volúmenes importantes de sedimentos arrastrados por las
aguas lluvias que se descargan en este frente costero en épocas de lluvias.
Dada la magnitud de los fenómenos de contaminación que allí se dan, es necesario estudiar de
forma sistemática y acorde a la dimensión del problema de la concentración de este tipo de
contaminantes en los sedimentos del fondo marino y en la columna de agua, se requiere
implementar, validar y calibrar un modelo numérico para modelar las condiciones hidrodinámicas y
calidad del agua en el frente costero del Magdalena, como una herramienta de gestión ambiental
que permita simular el efecto de las principales fuentes naturales y antrópicas aportantes de
contaminantes que afectan la calidad del agua marina y los sedimentos en esta zona costera,
identificar áreas críticas de calidad del agua para uso recreacional y cuantificación del riesgo
ecológico, al igual que predecir los cambios esperados en escenarios donde se implementen
medidas de manejo para disminuir los principales impacto ambientales relacionados.
Debido a esta realidad, se han hecho esfuerzos para intentar mitigar los procesos erosivos en el
litoral Caribe Colombiano. Sin embargo, la forma tradicional como se han abordado las soluciones
para resolver la erosión costera no responde a una visión integral y pertinente con las condiciones
naturales, sociales, económicas, políticas y tecnológicas que satisfagan las necesidades
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
8
regionales del Caribe. El uso de técnicas estructurales fijas, como espolones y muros, ha sido
predominante en Colombia, las cuales generan erosión colateral, afectan el medio ambiente y el
paisaje, e imposibilitan la reconfiguración para mitigar efectos adversos. La aplicación de
tecnologías alternativas para la protección y recuperación de playas en Colombia es incipiente, a
pesar de sus grandes ventajas y ser amables con el medio ambiente. Sin embargo, su uso debe
contar con un soporte científico-técnico para garantizar su efectividad bajo las condiciones
específicas de las playas del Caribe colombiano. De igual forma, la región Caribe carece de
instrumentos y herramientas tecnológicas estructuradas para las condiciones locales y regionales
que permitan evaluar, valorar y abordar de manera integral la toma de decisiones.
Las causas de la erosión costera pueden ser de origen natural (endógeno) o antorpogénico. En el
caso de causas naturales se contemplan la corriente de litoral, vientos, tormentas, olas, mareas, el
aumento del nivel del mar y los frentes fríos, los cuales en una escala de tiempo suficientemente
largo, la perdida de material puede ser considerado como erosión. De igual forma, el monitoreo por
parte del Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras - INVEMAR, el Centro de Investigaciones
Oceanográficas e Hidrográficas - CIOH, el Servicio Geológico de Colombia - Ingeominas, la
Universidad Nacional, la Universidad del Magdalena y la Universidad del Norte, ente otros, han
evidenciado el proceso continuo de la erosión costera en la región. Entre las causas
antropogénicas de erosión costera se encuentran invasión de la franja costera y zona dunar para
desarrollo urbano, efectos colaterales de obras costeras en zonas intervenidas, entre otros.
A partir de los datos reportados por el INVEMAR en el documento de Diagnóstico de la Erosión en
la Zona Costera del Caribe Colombiano donde se afirma que la tasa de erosión el Caribe
Colombiano es de 2 metros por año y además que las zonas costeras que están siendo afectados
por procesos erosivos en la Guajira y el Magdalena abarcan extensiones de 168 Km y 79 Km,
respectivamente, dando un total de 247 Km de zona costera en erosión. Asumiendo el valor del 1
millón de pesos por m2 y que en total al año se erosionan 548.000 m
2, entonces se estarían
perdiendo en bienes de la nación una suma de aproximadamente 494.000 millones de pesos por
año, que comparado con el PIB de Colombia equivaldría aproximadamente al 0.07%.
Se han hecho grandes esfuerzos a nivel nacional y regional por establecer un marco político y de
planeación orientado a establecer estrategias para enfrentar el reto de la erosión costera en el
marco de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, así
como también la creación y el fortalecimiento de programas de ciencia y tecnologías en zonas
marinas y costeras y el desarrollo de diversos proyectos de investigación por parte de
universidades e institutos de investigación. Sin embargo, a pesar de los desarrollos científicos y
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
9
tecnológicos para las zonas marino-costeras llevados a cabo en el ámbito nacional, aún las
alternativas de mitigación y control de erosión en Colombia se orientan solo a soluciones
convencionales de obras duras como espolones, espigones, muros, entre otros, que en muchos
casos, a pesar de la alta inversión, los resultados han sido marginales, trasladando el problema de
erosión a otros sectores con peores consecuencias, como es el caso de las playas del malecón de
la ciudad de Riohacha, en el departamento de La Guajira. Esto evidencia que no en todos los
casos las obras convencionales son la opción para la recuperación de playas o el control de
erosión, siendo necesario incorporar, evaluar, desarrollar, transferir y apropiarse del conocimiento
de nuevas tecnologías o la combinación de alternativas para el control de erosión y la recuperación
de playas a menores costo y menores impactos ambientales y paisajísticos.
Se planten entonces las siguientes preguntas:
¿Las nuevas tecnologías alternativas son aplicables y efectivas para el control de erosión
en playas intervenidas o no intervenidas en el Caribe colombiano?
¿La articulación de tecnologías con obras convencionales existentes mejoran la eficiencia
en la recuperación de las en sectores intervenidos en playas de los Departamentos de La
Guajira y Magdalena?
¿Contar con herramientas, metodologías y tecnologías orientadas a las condiciones
específicas y pertinentes a cada departamento costero permitirá mejorar la ejecución de
estudios, diseños y evaluaciones de soluciones de protección costera y control de la
contaminación en el Caribe colombiano?
La caracterización de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo en sectores costeros críticos por
erosión costera mejorará la gestión del riesgo y la priorización en la inversión en los
Departamentos de La Guajira y Magdalena?
¿La formación de talento humano en áreas de conocimiento asociadas a la ingeniería y
gestión costera permitirá mejorar la capacidad científica y profesional para dar solución a la
problemática de erosión y recuperación de zonas costeras?
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
10
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un programa orientado a la investigación, desarrollo, innovación y transferencia
tecnológica de soluciones, herramientas y estrategias para la protección y recuperación de zonas
costeras en los Departamentos de La Guajira y Magdalena con una visión integral y regional,
pertinentes con las condiciones naturales y de aprovechamiento sostenible en beneficio de las
poblaciones, la conservación del patrimonio costero y aporte a la competitividad de la región
Caribe.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Caracterizar las condiciones marino-costeras del litoral de los Departamentos de La
Guajira y Magdalena
2. Diseñar sistemas de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la
protección costera en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de
modelación numérica
3. Desarrollar concretos resistentes a ambientes marinos a partir de materiales de la región
4. Evaluar tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera
en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de pruebas físicas y a
escala.
5. Diseñar proyectos pilotos y quía metodológica para protección y recuperación de playas en
los Departamentos de La Guajira y Magdalena
6. Desarrollar un Sistema Experto de Modelado en Zonas costeras que integre base de datos
y modelos calibrados para condiciones de los Departamentos de La Guajira y Magdalena
7. Caracterizar la amenaza de fenómenos de origen marino-costero y la vulnerabilidad y
riesgo de erosión costera para sectores críticos en los Departamentos de La Guajira y
Magdalena.
8. Desarrollar y socializar un modelo de planificación ambiental de zonas costeras asociado
a impactos antropogénicos en centros poblados costeros del Dept. La Guajira a partir de la
caracterización y evaluación de impactos de vertimientos y focos de contaminación.
9. Desarrollar e implementar un modelo hidrodinámico y de calidad del agua y sedimento
marino para el litoral del Dept. Magdalena como soporte a las autoridades ambientales
para el ordenamiento de playas y mitigación del riesgo ambiental costero.
10. Formar talento humano a nivel de maestría y doctorado
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
11
4 DESCRIPCIÓN DE LA ALTERNATIVA
El programa contempla actividades de ciencia, tecnología e innovación - CTeI tendientes a la
investigación y desarrollo, la transferencia tecnológica, potencial de aplicación, evaluación de
soluciones de ingeniería alternativas para la protección costera, la recuperación y manejo de
playas en el Caribe colombiano y formación académica en el área de ciencias marinas e ingeniería
hidráulica, ambiental y costera.
En el programa participan la Universidad del Norte, Universidad de la Guajira, Universidad del
Magdalena, el Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras - INVEMAR, la empresa Oceanus
Internacional, la Gobernaciones de La Guajira y la Gobernación del Magdalena, teniendo como
beneficiarios a poblaciones vulnerables por procesos de erosión costera y contaminación de
playas, consolidando la interacción Universidad-Empresa-Estado-Sociedad, permitiendo la
transferencia tecnológica de la investigación y desarrollo generados en el programa.
El programa está estructurado y articulado en once (10) componentes articulados y asociados con
los objetivos.
1. Caracterizar las condiciones marino-costeras del litoral de los Departamentos de La
Guajira y Magdalena
2. Diseñar tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera
en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de modelación
numérica
3. Desarrollar concretos resistentes a ambientes marinos a partir de materiales de la región
4. Evaluar tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera
en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de pruebas físicas y a
escala
5. Diseñar proyectos pilotos y guía metodológica para protección y recuperación de playas en
los Departamentos de La Guajira y Magdalena
6. Desarrollar un Sistema Experto de Modelado en Zonas costeras que integre base de datos
y modelos calibrados para condiciones del Caribe colombiano
7. Caracterizar de manera general la amenaza de fenómenos de origen marino-costero y de
manera específica la vulnerabilidad y riesgo de erosión costera para sectores críticos en
los Departamentos de La Guajira y Magdalena.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
12
8. Desarrollar y socializar un modelo de planificación ambiental de zonas costeras asociado
a impactos antropogénicos en centros poblados costeros del Dept. La Guajira a partir de la
caracterización y evaluación de impactos de vertimientos y focos de contaminación.
9. Desarrollar e implementar un modelo hidrodinámico y de calidad del agua y sedimento
marino para el litoral del Dept. Magdalena como soporte a las autoridades ambientales
para el ordenamiento de playas y mitigación del riesgo ambiental costero.
10. Formar talento humano a nivel de maestría y doctorado
Inicialmente se hará una caracterización de las condiciones marino-costeras en los Departamentos
de La Guajira y Magdalena de información levantada e información secundaria disponible con el fin
de identificar variables y parámetros que permitan evaluar la aplicabilidad de tecnologías
alternativas para protección costera en distintos sectores del litoral. Se llevarán a cabo
levantamientos batimétricos a lo largo del litoral de los departamentos, perfiles de playa en
sectores seleccionados con condiciones críticas de erosión, caracterización sedimentológica
sectorizada en el lecho y playa, análisis hidrológico de cuencas aferentes, geología y
geomorfología y variación histórica de la línea costera. El componente de climatología,
oceanografía, hidrodinámica regional a partir de modelación numérica, se llevará a cabo en el
componente de Sistema Experto de Modelación Costera desarrollado en el programa.
El desarrollo de tecnologías alternativas contempla el diseño, evaluación, adaptación, validación y
transferencia tecnológica de tecnologías alternativas para la protección costera y recuperación de
playas orientadas a sistemas de atenuación de oleaje. Las tecnologías desarrolladas estarán
sujetas a procesos de patente. El diseño de nuevas alternativas y configuraciones propuestas
serán evaluadas para valorar su efecto hidrodinámico en la disipación de energía del oleaje, la
determinación de coeficientes de transmisión, el comportamiento fluido-estructura y estructura-
oleaje, efectos en procesos morfológicos asociados a la erosión, socavación local, materiales,
estabilidad estructural, métodos constructivos, adaptabilidad, costos y su efectividad general para
la protección costera, entre otros factores. Las tecnologías alternativas existentes, como arrecifes
modulares artificiales, también serán evaluados con el fin de valorar su aplicabilidad y adaptación
bajo las condiciones en los Departamentos de La Guajira y Magdalena. Esto con el fin de asegurar
su funcionalidad y efectividad en los entornos marino-costeros de los departamentos.
El diseño, evaluación y validación se llevará a cabo mediante modelación CFD en 2D y 3D,
modelación estructural, modelación física a escala, pruebas a escala en campo y modelación
numérica marino-costera; todas tendientes determinar y optimizar las geometrías y configuraciones
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
13
propuestas para las condiciones batimétricas, climatológicas y oceanográficas regionales,
específicamente en los Departamentos de la Guajira y Magdalena.
Teniendo en cuenta los desarrollos generados y tecnologías existentes, se diseñarán proyectos
pilotos con las tecnologías alternativas para la protección costera de playas seleccionadas por las
gobernaciones departamentales con el fin de ser implementados en una etapa posterior. Los
diseños se realizarán para dos (2) playas en el Departamentos de La Guajira y una (1) playa en el
Departamento del Magdalena, seleccionadas previamente junto con personal técnico de las
Gobernaciones Departamentales, llevado a cabo como parte de las actividades previas ejecutadas
para el desarrollo de la propuesta.
Cada diseño de playa contará con los componentes de geología y geomorfología, análisis
multitemporal de línea de costa, oceanografía y climatología, levantamientos topográficos y
batimétricos, levantamientos de perfiles de playa, muestreo sedimentológico, mediciones de
corrientes, evaluación de perfiles de equilibrio, análisis de caudales y carga sedimentaria de
cuencas aferentes, análisis de transporte de sedimento, modelación hidrodinámica y dinámica del
litoral, evaluación de amenazas por eventos extremos, análisis socio-económico de los sectores, y
evaluación de condiciones ambientales. El diseño incluirá un programa de monitoreo de 24 meses
para el seguimiento de variables climatológicas, oceanográficas, sedimentológicas y de corrientes,
levantamientos batimétricos, topográficos y perfiles de playa, y reconocimiento con registro
fotográfico aéreo.
Como parte de los objetivos y productos derivado de los estudios y diseños piloto generados, se
contempla el desarrollo de una guía metodológica cuyo propósito es servir de soporte científico-
técnico a las autoridades locales, regionales, diseñadores y personal científico y técnico regional y
nacional, para la ejecución de estudios, diseños, monitoreo y evaluaciones de obras de protección
costera y recuperación de playas pertinentes para las condiciones de los departamentos de La
Guajira y Magdalena. Esta metodología servirá de referencia regional y nacional para la realización
de estudios, diseños y evaluación de soluciones de ingeniería considerando aspectos socio-
económicos, geológicos-geomorfológicos, oceanográficos y climatológicos, hidrodinámicos y
morfológicos, soluciones de ingeniería duras y blandas, monitoreo y valoración ambiental, entre
otros aspectos pertinentes con el litoral de los Departamentos de La Guajira y Magdalena.
Como soporte a los estudios, diseños y evaluación de soluciones se incluye el desarrollo de un
Sistema Experto en Modelación Costera que consiste en un modelo de ayuda para la gestión litoral
que da respuesta a la problemática presente en los ecosistemas costeros, tanto en la fase inicial
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
14
de caracterización, como en los procesos de evaluación de alternativas de solución. El propósito
de este sistema es facilitar el acceso a datos claves: batimetría, olas, línea de costa, fotografías
aéreas, datos de nivel del mar, viento, a través de módulos específicos que aporten la información
requerida por el gestor y faciliten su uso en modelos numéricos. Por otra parte también tiene como
propósito el facilitar el acceso a metodologías para el diseño, ejecución y seguimiento de las obras
costeras y brindar accesibilidad a una serie de herramientas para diferentes propósitos que serán
requeridos en la aplicación de las metodologías propuestas. Este sistema se ha concebido con el
fin de brindar el soporte técnico que las instituciones, autoridades y personas involucradas en la
gestión litoral, requieren para la toma de decisiones en el manejo de determinado sector en el
borde costero. Básicamente este sistema se será estructurado en tres módulos: gestor de bases de
datos, metodologías y herramientas.
De manera articulada, se contempla el desarrollo de un sistema regional para la modelación de
condiciones hidrodinámicas y de calidad del agua marina para el Departamento del Magdalena,
para lo cual se implementará un modelo hidrodinámico que reproduzca las condiciones
hidrodinámicas y termohalinas de esta zona costera y otro modelo de transporte que pueda
representar el movimiento de los contaminantes aportados por diversas fuentes a la columna de
agua y sedimentos, se considerará la delimitación de áreas de importancia sanitaria en los que
existe riesgo de salud pública para el usos recreativo de las aguas; igualmente estas dos
herramientas permitirán plantear los escenarios que faciliten cuantificar el riesgo ecológico por la
circulación de contaminantes y establecer las medidas de manejo más recomendables para
generar un esquema de gestión ambiental de esta zona costera en la búsqueda de la reducción de
los impactos por el aporte de contaminantes que deterioran la calidad del agua y los sedimentos
marinos.
Como parte del soporte en la gestión y planeación de las autoridades locales y regionales, se
pretende llevar a cabo una caracterización preliminar de las amenazas de origen marino – costero
presentes en el área de estudio así como la adquisición de información topográfica detallada de la
costa del Departamento del Magdalena que servirá de base para posteriores etapas de modelación
de escenarios. Específicamente se trabajarían: las inundaciones por lluvias, los tsunamis y el
ascenso en el nivel del mar, contando como sustento científico la información secundaria y bases
de datos disponibles. De igual forma se llevará a cabo una caracterización de la vulnerabilidad y
riesgo de los elementos expuestos a la erosión costera de los departamentos de la Guajira y
Magdalena, con el fin de identificar aquellos sectores críticos y más vulnerables. Con esto se
pretende realizar una catalogación y zonación de la línea de costa en función de su mayor o menor
susceptibilidad a sufrir cambios asociados al proceso de erosión costera en zonas críticas. Los
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
15
resultados son el insumo básico para la realización de planes de adaptación de cada uno de los
departamentos, ante el cambio climático, dentro de dos ejes específicos de trabajo, a saber: a) la
integración de los lineamientos de adaptación al cambio climático en la planificación territorial y b)
el desarrollo de los lineamientos al cambio climático y su socialización con los sectores económicos
y actores sociales dentro de cada uno de los departamentos.
Así mismo se pretende caracterizar la calidad ambiental de las playas del municipio de Riohacha
en el Departamento de la Guajira, por medio de la evaluación de los impactos asociados a las
actividades antrópogénicas en los principales centro poblados ubicados en la franja costera del
Departamento de la Guajira a través de la identificación, caracterización y evaluación de los
principales focos de contaminación, con el objeto de obtener una línea base que permita la
implementación de medidas de planificación ambiental en estas zonas. Permitiendo con esto la
creación un mapa socio-económico que identifique la complejidad de estos aspectos y su
incidencia en la problemática costera, la creación de un panorama de riesgo asociado a la
presencia de residuos sólidos en la zona costera, la identificación de los riesgos asociados a los
vertimientos líquidos que llegan de manera directa a la zona costera del Departamento de La
Guajira, la elaboración un mapa de calidad que permita identificar el potencial de las playas de
acuerdo al uso, y por último estrategias de planeación de la zona costera y retroalimente los planes
de ordenamiento territorial de los municipios involucrados en el estudio.
El programa contará con la financiación de estudiantes a nivel de Maestría y Doctorado en los
programas Maestría en Ingeniería Civil, Maestría en Física Aplicada, Doctorado en Ciencias del
Mar y Doctorado en Ingeniería Civil de la Universidad del Norte. También, se contará con la
financiación en cursos de capacitación tecnológica de alto nivel para los investigadores del
proyecto.
Se realizará misiones tecnológicas a Estados Unidos, México y Europa para desarrollar procesos
de cooperación científico-tecnológica, académica y la revisión de casos de estudio y proyectos de
protección costera y recuperación de playas.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
16
5 ENTIDADES PARTICIPANTES Y ACTORES DE INTERÉS
El proyecto será desarrollado por las siguientes entidades:
Fundación Universidad del Norte
Universidad de la Guajira
Universidad del Magdalena
Oceanus Search and Recovery del Sureste S.A. - Oceanus International.
Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras “José Benito vives de Andréis “ - INVEMAR
Se contará con el apoyo y consulta de los siguientes actores, quienes también serán beneficiarios
de los productos del programa:
Corporación Autónoma Regional de La Guajira - CORPOGUAJIRA
Corporación Autónoma Regional del Magdalena - CORPAMAG
Dirección General Marítima - DIMAR
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible - Dirección de mares, costras y recursos
acuáticos
Autoridad Nacional de Licencias Ambientales - ANLA
Comunidades ubicadas en las zonas costeras
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
17
6 METODOLOGÍA
La metodología propuesta está estructurada con base en los objetivos específicos del programa.
6.1 COMPONENTE 1: CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES MARINO-COSTERAS DEL LITORAL DE LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA
La caracterización de las condiciones marino-costeras en los Departamentos de La Guajira y
Magdalena se llevará a cabo a partir de información levantada en campo, información secundaria
disponible con el fin de identificar la aplicabilidad de tecnologías alternativas para protección
costera en distintos sectores del litoral. La caracterización contempla los siguientes componentes:
Levantamientos batimétricos a lo largo del litoral de los departamentos de La Guajira y
Magdalena contemplando la plataforma somera (hasta una profundad de 10 m) y sectores
seleccionados.
Perfiles de playa en sectores seleccionados con condiciones críticas de erosión
Caracterización sedimentológica del lecho y playa a lo largo del litoral (D10, D50, D90)
Mediciones puntuales de corriente y concentración de sedimento en sectores
seleccionados
Caracterización geológica y geomorfológica a partir de información secundaria
Análisis multitemporal de la variabilidad de la línea de costa a partir de imágenes satelitales
de libre descarga.
Caracterización climatología y oceanografía (Sistema Experto de Modelado Costero)
Caracterización hidrológica de descargas de caudal y estimación de aportes de sedimentos
de cuencas aferentes.
Caracterización regional hidrodinámica y transporte de sedimento a partir de modelación
numérica (Sistema Experto de Modelado Costero)
El levantamiento batimétrico se hará con líneas perpendiculares a la costa separadas entre 500 y
1,000 m a lo largo 400 m del litoral del Departamento de La Guajira y 220 m del Departamento del
Magdalena. Se desarrollarán mapas de profundidad y cota del nivel del lecho del mar con el fin de
conformar el lecho del fondo marino. Para el levantamiento batimétrico el posicionamiento se
llevará a cabo por el sistema GPS diferencial en tiempo real, con una precisión de 1.0 m en
coordenadas en planta de acuerdo con las normas y técnicas internacionales vigentes y con
equipos calibrados.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
18
Se tomarán dos muestras de sedimento de aproximadamente 500 gr cada 4 Km (310 muestras)
para determinar las características granulométricas y su variación a lo largo del litoral. Las
muestras serán debidamente almacenadas y rotuladas indicando la coordenada, profundidad y
fecha, y posteriormente analizadas.
Los perfiles de playa serán llevados a cabo para 4 sectores críticos seleccionados en el
Departamento de La Guajira y 2 sectores en el Departamento del Magdalena. Los perfiles serán
levantados cada 50 m y acoplados con una batimetría detalladas del sector. De igual forma se
tomarán muestras de sedimento en cada uno de los perfiles. Estos levantamientos estarán
coordinados con los levantamientos necesarios para el desarrollo de los diseños de proyectos
piloto y el estudio de vulnerabilidad y riesgo ejecutados en el programa. Se dispondrá parte del
tiempo durante las batimetrías para realizar mediciones puntuales de corrientes y concentración de
sedimento en sectores donde las condiciones climatológicas y de oleaje lo permitan.
El análisis climatológico-oceanográfico e hidrodinámico será articulado con el componente de
Sistema Experto de Modelado Costero. En el análisis del clima de oleaje en la zona y régimen del
nivel del mar se determinarán las distintas funciones de distribución del oleaje, tanto extremal como
medio anual, partiendo de las diferentes fuentes de datos de oleaje existentes para la zona de
estudio. Las fuentes de información directa sobre oleaje disponibles en el área de estudio proceden
del programa de retroanálisis WaveWatch-III (WW3). Para propagación del oleaje hasta los
sectores críticos de interés se utilizarán dos modelos de oleaje espectral: SWAN y OLUCASP,
validado también con el Sistema Experto de Modelado Costero.
La caracterización hidrológica se llevará a cabo a partir del análisis hidrológico de cuencas
aferentes en el litoral de cada departamento mediante el modelo HEC-HMS soportado en
plataforma SIG.
La caracterización marino-costera permitirá establecer las condiciones para la evaluación y
validación de las tecnologías alternativas contempladas en la modelación numérica, física y
pruebas a escala reducida.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
19
6.2 COMPONENTE 2: DISEÑAR DE SISTEMAS DE TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS DE DISIPACIÓN DE OLEAJE APLICABLES A LA PROTECCIÓN COSTERA EN PLAYAS DE LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA A PARTIR DE MODELACIÓN NUMÉRICA
Este componente contempla el diseño de dos (2) nuevas configuraciones de sistemas de para la
disipación de la energía del oleaje considerando características marino-costeras de la región. Para
la realización de este componente se llevará a cabo la siguiente metodología:
Revisión de patentes de sistemas de atenuación de oleaje existentes para valorar ventajas,
desventajas y limitaciones de su aplicación en el entorno regional.
Diseño conceptual de sistemas de atenuación de oleaje de tipo sumergido y/o flotante.
Modelación numérica CFD (Computational Fluid Dynamics) 2D y 3D para evaluar
condiciones acopladas estructura-hidrodinámica, modificar y seleccionar geometrías
factibles para pruebas físicas a escala.
Modelación numérica hidrodinámica y morfodinámica costera para la evaluación la
efectividad de las tecnologías propuestas, efectos sobre corrientes y susceptibilidad de
erosión costa abajo o costa arriba, entre otros factores.
Materiales y método constructivo
Costos de construcción y mantenimiento
Los diseños conceptuales propuestos serán evaluados inicialmente con modelación numérica CFD
2D y 3D para evaluar las condiciones de la estructura sobre la hidrodinámica y de la hidrodinámica
sobre la estructura. Se hará uso de los modelos computacionales FLOW-3D (FlowScience),
COMSOL Multiphysics (COMSOL) y/o ANSYS. Las condiciones de frontera y otros parámetros de
configuración de escenarios serán definidos bajo las características regionales de oleaje,
batimetrías, perfiles de playa y sedimentos, entre otros.
El diseño de las 2 nuevas configuraciones incluirá el análisis del run-up del oleaje, evaluación de la
interacción fluido-estructura para diferentes alturas de ola incidente, estimación de coeficientes de
transmisión, estabilidad de las estructuras sobre el lecho para el caso de estructuras sumergidas,
socavación local, caracterización de los movimientos en Sway-Heave-Roll para el caso de
estructuras flotantes, determinación de las propiedades estructurales (desplazamientos, velocidad,
aceleración, rotación, amortiguamiento de anclajes y amarres, volumen de agua desplazada por la
estructura en estado de equilibrio, determinación de propiedades dinámicas como altura reducida
de oleaje, velocidad y aceleración reducida de partículas, coeficientes de amortiguamiento
hidrodinámico, entre otros factores.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
20
Los resultados de las modelaciones numéricas permitirán reconfigurar y mejorar los diseños
propuestos para ser evaluados posteriormente con modelación física y pruebas a escala reducida
en campo. Los diseños serán sometidos a procesos de patente.
6.3 COMPONENTE 3: DESARROLLAR CONCRETOS RESISTENTES A AMBIENTES MARINOS A PARTIR DE MATERIALES DE LA REGIÓN
Para el presente proyecto se tiene contemplado el desarrollo de tres tipos de concretos:
1. Concreto convencional de 5000 psi
2. Concreto de alta resistencia (CAR) o concreto de alto desempeño (CAD) de 10000 psi
3. Concreto a base de azufre (CBA) de 6000 psi (anhidro)
Cada uno de los concretos antes mencionados cuentan con dosificaciones y metodologías de
conformación diferentes para lograr sus características a corto y largo plazo (resistencia,
plasticidad y manejabilidad, apariencia, protección de refuerzo).
El concreto convencional de 5000 psi requiere de bajas adiciones de aditivo superplastificante y se
puede diseñar de acuerdo a las normas vigentes (ASTM o NTC). El CAR o CAD requiere del uso
de agregados pétreos de tamaños nominales bajos con gradaciones específicas y el uso de
superplastificantes de última generación para garantizar bajas relaciones agua/cemento y buena
manejabilidad. Su diseño se especifica de acuerdo a las recomendaciones de la ACI (American
Concrete Institute). El CAR, por ser un concreto anhidro, requiere de una preparación minuciosa
por el control de temperaturas y fundida.
Las normas de referencias para la constitución de CAR o CAD se encuentran en la normativa de la
ACI 211.4R-93 (Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete Using Portland Cement
and Other Cementitious Materials) y ACI 363.2R-98 (Guide to Quality Control and Testing of High-
Strength Concrete). Actualmente se cuenta con investigaciones exitosas en este sentido en la
Universidad del Norte. La conformación de los concretos a base de azufre obedece a los
lineamientos de las normas ASTM C1159-98(2008) (Standard Specification for Sulfur Polymer
Cement and Sulfur Modifier for Use in Chemical-Resistant, Rigid Sulfur Concrete), la guía ACI
548.2R-93 (Guide for Mixing and Placing Sulfur Concrete in Construction) y la ACI 548-3R-09
(Report on Polymer-Modified Concrete).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
21
Cada ensayo contempla el uso de 3 probetas (3 probetas por ensayo); se estipulan como mínimo
10 ensayos por prueba a realizar dentro de cada edad de evaluación. Para el caso de los ensayos
de resistencia a la compresión, se deben considerar medidas de resistencia a los 7, 14 y 28 días
de curado (caso de concreto convencional, CAR o CAD) o de 1, 7 y 28 días de conformado (CBA).
Las mismas edades de contemplarán para los ensayos de tracción indirecta.
Las pruebas de corrosión se realizarán a las mismas edades de los ensayos mecánicos pero con
una prolongación hasta los 150 días de conformación de las probetas. Este tipo de estudios
prolongados en el tiempo garantizan una evaluación adecuada de la degradación del material en el
tiempo cuando se encuentra expuesta a agentes nocivos para su constitución (cloruros, sulfatos,
ácidos).
El diseño de materiales y diseño estructural de contempla la revisión de patentes de mezclas de
concreto y otros materiales para ambientes marinos, el diseño y conformación de mezclas de
concreto de alta resistencia y concreto de azufre para uso en ambientes marinos. Se llevarán a
cabo los siguientes ensayos:
Diseño de mezclas con resistencia especificada y Elaboración de especímenes (NTC 550).
Ensayos de caracterización y resistencia: Granulometría, Determinación de la resistencia a
la compresión inconfinada (NTC 673), Determinación de la resistencia a la flexión
(Viguetas) (NTC 287), Determinación de la resistencia a la tracción (Prueba brasilera)
(NTC 722).
Determinación de la consistencia (Asentamiento del concreto - Slump -cono de Abrams-)
(NTC 396).
Determinación del contenido de aire (NTC 1028 o NTC 1032).
Ensayos de durabilidad: Ataque de sulfatos, cloruros (sulfatos y sales contenidos en el
agua de mar; duración: mínimo 6 meses).
Deterioro biológico (alteración del pH).
El desarrollo incluye una revisión y valoración de las condiciones ambientales asociadas a los
diseños propuestos y tecnologías existentes como accesibilidad a la playa, condiciones estéticas,
efectos sobre el paisaje, riesgo a bañistas y el marco legal ambiental asociado. Las tecnologías
propuestas, diseñadas y evaluadas estarán sujetas a procesos de patente.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
22
6.4 COMPONENTE 4: EVALUAR TECNOLOGÍAS ALTERNATIVAS DE DISIPACIÓN DE OLEAJE APLICABLES A LA PROTECCIÓN COSTERA EN PLAYAS DE LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA A PARTIR DE PRUEBAS FÍSICAS Y A ESCALA
Para la evaluación de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección
costera, se requieren de un análisis que contemple la influencia de los diferentes factores que
intervienen en la fenomenología a controlar: comportamiento estructural (anclaje, materiales,
configuraciones geométricas), comportamiento hidrodinámico (corrientes, temperaturas, transporte
de sedimentos, fuerzas de arrastre) y el comportamiento ante ataques químicos (cloruros y
sulfatos). Para poder llevar a cabo este análisis se realizará:
Modelación física en laboratorio de tres (3) diseños seleccionados para la evaluación de
condiciones acopladas estructura-hidrodinámica y la determinación de parámetros de
diseño.
Ensayos a escala reducida en campo para la determinación del comportamiento
hidrodinámico y su efecto sobre el fondo marino, efecto de socavación local, y tendencias
sedimentarias y morfológicas a corto plazo.
La etapa de modelación física se llevará a cabo para la evaluación de los nuevos diseños
desarrollados seleccionados a partir de la modelación CFD. Las pruebas se llevarán a cabo en el
Engineer Research and Development Center (ERDC) del USACE (Cuerpo de Ingenieros de los
Estados Unidos) con sede en Vicksburg, Mississippi; o en las instalaciones del Laboratorio de
Investigaciones Marinas de Oregon State University (OSU). Los ensayos serán desarrollados en un
gran canal de oleaje 2D, de más de 100 m de longitud y 3 m de profundidad, con los cuales es
posible generar olas de más de 1 m de altura. El canal de la OSU es de 104 m de largo, 3.7 m de
ancho y 4.6 m de profundidad (Véase Figura 1 ). El canal de la ERDC es ligeramente de menores
dimensiones, pero ambos son capaces de generar las condiciones requeridas para los ensayos
(Véase Figura 2). Los dos canales de flujo están equipados con redes de sensores para medir la
densidad fluctuación del nivel del agua y la velocidad del flujo.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
23
Figura 1. Canal de oleaje de Oregon State University (OSU)
Fuente: http://wave.oregonstate.edu/
Figura 2. Canal de oleaje del ERDC del USARMY Corp of Engineers
Fuente: http://www.erdc.usace.army.mil/
Los experimentos se llevarán a cabo sobre un lecho mixto para reducir el tiempo de prueba y su
costo asociado. Las pruebas en lecho móvil serán sustituidas por pruebas en campo a escala
reducida. Las pruebas de laboratorio serán diseñados para investigar los siguientes aspectos:
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
24
Run-up del oleaje: al menos tres alturas de las olas se pondrá a prueba con el fin de
verificar o desarrollar ecuaciones empíricas para cuantificar el run-up de olas rompientes.
Evaluación de la interacción fluido-estructura: por lo menos cuatro niveles de agua y tres
alturas de onda incidente serán evaluadas para cada diseño de disipador. El objetivo es
desarrollar o verificar ecuaciones empíricas para calcular la fuerza del oleaje cada diseño
estructural.
Determinación de los coeficientes de transmisión: al menos cuatro niveles de agua
diferentes y tres alturas de onda incidente se pondrá a prueba para cada diseño. El
objetivo es obtener los coeficientes de transmisión de onda para cada diseño estructural.
Estabilidad de las estructuras sobre el lecho para cada diseño.
El diseño detallado del modelo y las condiciones de las olas de prueba se basarán en las
condiciones de campo como batimetría y oleaje, en los sitios potenciales en aplicación en los
Departamentos de La Guajira y Magdalena. Las características batimétricas, climatológicas y
oceanográficas determinan la ubicación de las tecnologías propuestas a evaluar. Por ejemplo,
pendientes suaves y amplia zona de rompientes pueden favorecer la zona de rompiente de las
estructuras diseñadas; y pendientes empinadas y zona angostas de rompientes pueden favorecer
las estructuras fuera de la zona de rompientes. Estos dos diseños diferentes determinarán la
manera como se obtendrán los parámetros de interés en el laboratorio, por ejemplo run-up,
fuerzas, coeficientes de transmisión. El caso de la zona amplia de rompiente se requerirán obtener
los parámetros anteriores bajo distintas condiciones de rompimiento de olas. Para zonas angostas
de rompientes se requerirá obtener los parámetros anteriores bajo condiciones de olas no
rompientes.
Las pruebas en campo con escala reducida se llevarán a cabo en el centro-oeste de Florida,
EE.UU. Para estas pruebas se disponen de los siguientes equipos:
3 RDI ADCP (Acoustic Doppler perfiladores de corriente),
Sensores de dirección (4 Sontek ADV, 1 Nortek ADV Vector y 2 RDI Wave Monitor),
5 ADV (velocímetros Doppler acústicos) (4 ADV SonTek y 1 Nortek ADV vectoriales)
Estos equipos permitirán obtener mediciones detalladas de reducción de la energía desde las
estructuras hacia la playa, la transmisión de oleaje a través de la los espacios entre módulos de la
configuración de la estructura y la transmisión de ondas a través de los agujeros de los módulos.
Además, se medirá el cambio morfología a corto plazo asociada con la instalación de las diferentes
tecnologías valoradas, documentando el comportamiento de la erosión en las inmediaciones de las
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
25
tecnologías evaluadas. Varios condiciones de cimentación podrán ser probadas. Al igual que en las
pruebas de laboratorio, el diseño detallado de la modelo a escala y el diseño de la configuración de
módulos, se basa en las condiciones de campo en los Departamentos de La Guajira y Magdalena;
por lo tanto el análisis de escala y semejanza se llevarán a cabo para vincular los sitios del centro-
oeste de Florida a los sitios potenciales de campo los Departamentos de La Guajira y Magdalena.
6.5 COMPONENTE 5: DISEÑAR PROYECTOS PILOTOS Y GUÍA METODOLÓGICA PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE PLAYAS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA
Los diseños se llevarán a cabo mediante la aplicación de los diseños desarrolladas y evaluados en
el programa y tecnologías existentes adaptadas a las condiciones naturales regionales en el litoral
Caribe de los Departamentos de La Guajira y Magdalena. El propósito de los diseños piloto es
contar con soluciones factibles con tecnologías alternativas a obras fijas que puedan ser aplicadas,
monitoreadas y reconfiguradas durante su implementación, la cual se contempla se llevada a cabo
en una etapa o proyectos posterior.
Los diseños piloto serán desarrollados en dos (2) sectores de playa en el Departamento de La
Guajira y un (1) sector en el Departamento del Magdalena teniendo en cuenta la pertinencia para
los departamentos en la solución del problema de erosión en estos sectores y la conveniencia para
el desarrollo de las pruebas piloto en cuanto a la disponibilidad de espacio, accesibilidad y cercanía
con centros poblados que permitan reducir los costos de ejecución. La ubicación de las playas
modelos para diseño son los siguientes:
Sector 1: Malecón de Riohacha, Departamento de La Guajira. Longitud: 3,000 m (Véase Figura 3)
Sector 2: El Pájaro, Manaure, Departamento de La Guajira. Longitud: 1,200 m (Véase Figura 4)
Sector 3: Costa Verde, Municipio de Ciénaga, Departamento del Magdalena. Longitud 3,300 m
(Véase Figura 5)
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
26
Figura 3. Sector 1: Centro Cultural de Riohacha, Departamento de La Guajira. Longitud de 3,000 m.
Figura 4. Sector 2: El Pájaro - Manaure, Departamento de La Guajira. Longitud de 1,200 m
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
27
Figura 5. Sector 3: Municipio de Ciénaga, Departamento del Magdalena. Longitud 3,300 m
Los estudios y diseños específicos para cada sitio incluirán los componentes de geología y
geomorfología, análisis multitemporal de línea de costa, oceanografía y climatología,
levantamientos topográficos y batimétricos, levantamientos de perfiles de playa, muestreo
sedimentológico, mediciones de corrientes, evaluación de perfiles de equilibrio, análisis de
caudales y carga sedimentaria de cuencas aferentes, análisis de transporte de sedimento,
modelación hidrodinámica y dinámica del litoral, evaluación de amenazas por eventos extremos,
diseño funcional y estructural de alternativas y su efecto sobre la protección y estabilidad de las
playas, costos, análisis socio-económico de los sectores y evaluación de condiciones ambientales,
entre otros. Se llevará a cabo el proceso de trámite de licencias y permisos bajo las
consideraciones de la ANLA, DIMAR, INVEMAR, la Corporación Autónoma Regional de La Guajira
– CORPOGUAJIRA, la Corporación Autónoma Regional del Magdalena - CORPAMAG y
autoridades departamentales y distritales.
Los estudios incluyen un diagnóstico detallado de las condiciones actuales de erosión con el fin de
establecer la línea base, sobre la cual se evaluará la efectividad de las tecnologías durante las
pruebas piloto. La caracterización de los sitios críticos comprende dos escalas temporales: el largo
plazo y el corto plazo. En el largo plazo se utilizarán los conceptos de perfil y planta de equilibrio
así como modelos de evolución morfológica de la línea de costa de largo plazo. En el análisis de
corto plazo se utilizaran modelos de evolución de perfil y planta, a partir de los regímenes medios y
extremos de oleaje. Una vez se cuente con la caracterización hidrosedimentaria de detalle, se
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
28
procederá a efectuar la evaluación del impacto de las nuevas estructuras en el medio ambiente
litoral, mediante el análisis comparativo de la situación actual (sin obras) y la situación futura (con
obras). Los resultados permitirán ajustar y optimizar los diseños funcionales de las obras y reducir
las incertidumbres, en cuanto el impacto de estas nuevas estructuras en la línea de costa, tanto
adyacente como vecina.
Para los diseños se recopilará información existente sobre el área en cuanto a estudios anteriores,
batimetrías, salinidad, temperatura superficial del mar, corrientes, olas, vientos, precipitación,
humedad relativa, temperatura del aire y presión atmosférica, con el fin de preparar la base
histórica de datos y establecer las necesidades de información a generar y crear una climatología
meteo-marina, bajo regímenes medios y extremos y variaciones anuales e interanuales. Se
revisarán bases de datos globales de la NOAA, CIOH, IDEAM, GEBCO, INVEMAR, entre otras.
También se recopilarán estudios previos realizados en la zona en relación con información
geológica y geomorfológica e imágenes satelitales de libre descarga, entre otros. La información
existente será completada con estudios e información de trabajos previos existentes en las bases
de datos disponibles del CIOH, IDEAM e INVEMAR, entre otras fuentes.
Para el trabajo se cuenta con bases de datos batimétricos de fuentes globales tales como General
Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO), National Oceanic and Atmospheric Administration
(NOAA) y Earth Topography (ETOPO), cartas náuticas producidas por la Dirección General
Marítima de Colombia, DIMAR, series de datos simulados con el modelo numérico Wavewatch III,
a partir de los datos de re-análisis de viento, datos de viento satelitales del proyecto QUIKSCAT
con resolución diaria. De igual forma será necesaria la realización de levantamientos batimétricos
en los sectores de estudio, con especial énfasis en las zonas donde se proyectan las actuaciones
costeras para la recuperación de las playas.
Para el análisis de la evolución histórica de la línea de costa se efectuará la adquisición de
aerofotografías históricas de la zona de interés, así como de imágenes satelitales, las cuales serán
procesadas, georeferenciadas y ortorectificadas con el fin de extraer la línea de costa para los
diferentes años. A partir de esta información se determinarán las zonas de acreción y erosión, así
como sus tasas de retroceso y/o avance. De igual forma, la caracterización
geológica/geomorfológica se realizará a partir de información secundaria y estudios previos
desarrollados por el INVEMAR y el Servicio Geológico de Colombia.
En el análisis del clima de oleaje en la zona y régimen del nivel del mar se determinarán las
distintas funciones de distribución del oleaje, tanto extremal como medio anual, partiendo de las
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
29
diferentes fuentes de datos de oleaje existentes para la zona de estudio. Las fuentes de
información directa sobre oleaje disponibles en el área de estudio proceden del programa de
retroanálisis WaveWatch-III (WW3).
Se realizará la propagación del oleaje de profundidades indefinidas hasta las zonas donde se
establecerían la regeneración de playas, mediante modelación numérica, con el fin de reconstruir
allí los regímenes de oleaje. Para la propagación de oleaje hasta la región de interés en la costa,
se utilizarán dos modelos de oleaje espectral: SWAN y OLUCASP. Para la obtención del régimen
extremal de oleaje se utilizará la aproximación de los máximos sobre un umbral (POT, por sus
siglas en ingles). Los resultados se presentan en términos de alturas de oleaje para periodos de
retorno dados.
Para el análisis de mareas se utilizará la serie histórica del mareógrafo de Cartagena y las series
de marea astronómica del modelo global de marea astronómica GRENOBLE. El análisis de marea
se efectuará separando la marea astronómica y la marea meteorológica, debido a presión y viento.
La marea meteorológica se obtendrá de la serie histórica del mareógrafo de Cartagena. Una vez
efectuado todo el análisis anterior se procederá a construir los regímenes medios y extremos de
nivel del mar (marea astronómica y marea meteorológica).
Para la evaluación morfodinámica de corto y largo plazo en la zona se efectuarán la recolección de
muestras granulométricas en distintos puntos de la playa seca y de playa sumergida a lo largo de
todo el perfil activo de la playa, con el fin de caracterizar el tipo de sedimento nativo en la zona. Se
efectuarán mediciones del perfil de playa y se aplicarán modelos numéricos de transporte de
sedimentos y evolución morfodinámica, tanto en planta como en perfil, para establecer cuál es el
funcionamiento morfodinámico de la zona, tanto en corto como en el medio plazo. Se emplearán
las salidas del modelo OLUCASP para utilizar el modelo COPLA (Corrientes en playas),
incorporados en el Sistema de Modelado Costero (SMC). Con esto resultados se caracterizarán las
corrientes en las zonas donde se proyectan la regeneración de las playas. De igual forma se
utilizará un modelo de evolución morfodinámica de corto y largo plazo, que permitirá conocer como
es el comportamiento y respuesta de la costa antes diferentes situaciones y escenarios. Para el
análisis de la morfodinámica de corto plazo es importante evaluar los eventos extremos de oleaje
de temporal con periodos de retorno asociados.
También es de interés conocer la planta y perfil de equilibrio. Con la información de oleaje en los
puntos de interés de la costa y las características de los sedimentos obtenidas del análisis
granulométrico se procederá a la evaluación de los perfiles de equilibrio que debería tener la zona
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
30
de interés, de acuerdo con dichas variables. Se compararán lo medido en campo con lo calculado
y se analizarán las diferencias. Lo anterior también permite establecer si el sector de costa de
interés se encuentra en equilibrio o no y hacia futuro permitirá evaluar diferentes alternativas de
relleno, si fuere del caso.
A partir de los resultados de las modelaciones numéricas en la zona de interés, se compararán las
mismas condiciones modeladas pero con las obras proyectadas en las diferentes alternativas
consideradas, con el fin de observar su incidencia en el borde costero, bajo las condiciones de
régimen medio y de régimen extremo de oleaje. Para la evaluación de las alternativas
consideradas, se contará con los parámetros de diseño específicos para cada tipo de alternativa
determinados para las tecnologías desarrolladas y establecidas para tecnologías existentes, por
ejemplo los coeficientes de transmisión, entre otros factores.
Se contará con asesoría internacional orientada al Manejo Integral de Zonas Costeras el cual
permitirá abordar los diseños hacia soluciones integrales tendientes no solo hacia los procesos de
erosión costera sino también hacia criterios de sostenibilidad con el entorno natural y social.
Los resultados del diseño funcional permitirán establecer las mejores alternativas de tecnologías y
configuraciones, sobre las cuales se llevará a cabo el análisis de estabilidad estructural
considerando los parámetros de diseño específicos.
Los diseños incluirán un informe técnico, un informe ejecutivo, planos, especificaciones técnicas y
presupuesto, valoración socio-económica y un estudio de impacto ambiental. La implementación
de los proyectos pilotos monitoreados, que se realizarán en un proyecto posterior, permitirán
evaluar y hacer uso de las tecnologías alternativas de manera permanente como solución y
permitirá su implementación en otros sectores de la región.
Como parte de los productos de los diseños de proyectos pilotos, se desarrollará una guía
metodológica para la ejecución de estudios, diseños, monitoreo y evaluaciones de obras de
protección costera y recuperación de playas en el Caribe colombiano pertinentes para las
condiciones de los departamentos de La Guajira y Magdalena.
La metodología propuesta comprende el desarrollo detallado de los pasos necesarios para atender
los problemas en la costa bajo las siguientes premisas: conocer las causas que han originado una
situación crítica, entender los procesos involucrados y el funcionamiento del sistema sin
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
31
intervenciones y finalmente proponer o evaluar alternativas de solución a la problemática
identificada.
La metodología incluirá la descripción del procedimiento, métodos para adquisición y análisis de
variables, análisis y diseño, métodos de medición y consideraciones para la presentación de
estudios y diseños de ingeniería teniendo en cuenta aspectos socio-económicos, geológicos-
geomorfológicos, oceanográficos y climatológicos, hidrodinámicos y morfológicos, soluciones de
ingeniería duras y blandas, monitoreo, calidad del agua, valoración económica y ambiental,
consideraciones por ascenso del nivel del mar, marco jurídico nacional, entre otros aspectos
pertinentes con el litoral del Caribe colombiano.
Estas metodologías se desarrollarán posterior a la etapa de diseño de sectores críticos piloto, dado
que buena parte de los insumos estarán basados en la recopilación de las experiencias que se
estarán adquiriendo en la ejecución del proyecto. Al final se contaran con un documento
metodológico en donde se describe paso a paso las diferentes etapas que se requieren para
abordar estos problemas. Los documentos estarán agrupados de forma temática los siguientes
capítulos:
Caracterización de las dinámicas presente en las costas (olas, corrientes, vientos y
mareas).
Estudios para determinar los procesos litorales de corto y largo plazo (transporte de
sedimentos, morfodinámica litoral)
Diseño de estructuras marítimas (diseño funcional y diseño estructural, tipología de obras)
Monitoreo y seguimiento de obras marítimas y costeras.
Aspectos socio-económicos asociados a la intervención de zonas costeras para la
protección contra erosión
Manejo integral de zonas costeras
Evaluación de variables ambientales en proyectos de control de erosión costera
Marco legal para la presentación, evaluación y aprobación de proyectos costeros
Para el desarrollo de este componente se tomara como referencia fuentes internacionales y
nacionales en contexto con las condiciones de los departamentos de La Guajira y Magdalena.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
32
6.6 COMPONENTE 6: DESARROLLAR UN SISTEMA EXPERTO DE MODELADO EN ZONAS COSTERAS COMO SOPORTE PARA ESTUDIOS, DISEÑOS Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS COSTEROS EN ESTA ZONA EN EL CARIBE COLOMBIANO.
En vista de que Colombia no cuenta en la actualidad con un documento de referencia para
estudios y diseños donde se encuentren metodologías y herramientas que suministren el soporte
técnico que las instituciones, autoridades y personas involucradas en la gestión litoral, requieren
para la toma de decisiones en el manejo de un determinado sector de la zona costera, se plantea
la necesidad de crear un Sistema Experto de Modelado en zonas Costeras cuyo propósito es:
Conocer con precisión la dinámica y la evolución de los sistemas costeros;
Establecer metodologías para el diseño, ejecución y seguimiento de las actuaciones a
realizar en las costas colombianas para la preservación del litoral;
Disponer de una serie de herramientas (modelos numéricos) para diferentes propósitos
que serán requeridos en la aplicación de las metodologías propuestas;
Desarrollo de un módulo de monitoreo de las condiciones meteo-marinas para definición
del estado actual y/o proyectado del mar como herramienta para la definición de alertas
Ofrecer a los planificadores del territorio instrumentos que permitan conocer los riesgos de
erosión de las zonas litorales, para posibilitar una gestión integral de la costa.
El Sistema Experto de Modelado costero estará conformado por tres módulos: un módulo de bases
de datos, el cual tendrá información de batimetrías, oleaje, nivel del mar y campos de vientos. La
información batimétrica se obtendrá de la digitalización de las cartas náuticas, y de la información
de las bases globales de batimetría ETOPO y GEBCO; para la información de oleaje se utilizará
datos de reanalisis generados por el modelo WaveWatch III para el Caribe colombiano, los datos
de altura de ola significante (Hs), periodo pico (Tp) y dirección pico (Dk) tienen una resolución
espacial de 10 min y un periodo de cobertura de 15 años, para estos datos se efectuara UN
PROCESO de corrección y calibración de los datos; la información del nivel del mar a utilizar será
la registrada por los mareógrafos ubicados en el Caribe (datos instrumentales) y además
información satelital que posee una cobertura temporal de más de 15 años; por último los campos
de vientos se obtendrán de datos del satélite QuickScat para el Caribe colombiano, estos datos
tienen un periodo de cobertura de más de 10 años. Es importante mencionar que toda la
información que estará disponible en el módulo de bases de datos del sistema experto de
modelado costero estará depurada, validada y calibrada, será de fácil acceso y además podrá ser
obtenida tanto en planta como en un punto.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
33
El segundo módulo es el de metodologías, en este módulo se describen las metodologías a seguir
para el desarrollo de estudios y obras en el Caribe colombiano, para esto se desarrollaran una
serie de documentos de referencia y temáticos. En los documentos de referencia se recoge el
estado del arte de los conocimientos necesarios para desarrollar los fundamentos teóricos que se
utilizan en los documentos temáticos, mientras que en los documentos temáticos se desarrollan e
implementan las metodologías para el análisis de las actuaciones específicas que permitan la
correcta gestión del litoral. Dentro de las metodologías transferidas y adaptadas se pueden
mencionar las siguientes: Regeneración de Playas. Incluye la metodología y las herramientas que
permiten realizar todas las fases del estudio: diagnóstico, diseño y evaluación de la regeneración
de playas, con especial atención hacia los posibles impactos ambientales. Obras Marítimas.
Recoge la metodología necesaria para la construcción de obras marítimas (arrecifes artificiales,
diques sumergidos o espigones, paseos marítimos, tuberías submarinas, dragados y canales de
navegación, entre otros), incluyendo los criterios generales de diseño y cálculo, la ejecución del
proyecto, seguimiento y la evaluación del impacto.
El tercer modulo es el de Herramientas, este modulo consta de los modelos numéricos de oleaje
para aguas intermedias (tipo SWAN) y para aguas someras (tipo OLUCA-SP, RCP WAVES),
también tendrá modelos para corrientes en playas, modelos de transporte de sedimentos y de
evolución morfológica tanto en planta como en perfil.
6.7 COMPONENTE 7: CARACTERIZAR LA AMENAZA DE FENÓMENOS DE ORIGEN MARINO-COSTERO Y LA VULNERABILIDAD Y RIESGO DE EROSIÓN COSTERA PARA SECTORES CRÍTICOS EN LOS DEPARTAMENTOS DE LA GUAJIRA Y MAGDALENA.
En este componente se llevará a cabo la determinación de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo por
erosión costera para sectores críticos en los Departamentos de La Guajira y Magdalena. De igual
forma se hará una caracterización preliminar las amenazas de origen marino-costero (Inundaciones
por lluvias, Tsunamis, Ascenso en el Nivel del Mar) presentes en el litoral de los Departamentos de
La Guajira y Magdalena.
Para el desarrollo de este componente se hará una revisión bibliográfica e interpretación preliminar
de fotografías aéreas y la búsqueda, adquisición y análisis de información secundaria, incluido
material cartográfico enfocado en temas como clima, geología, oceanografía, geomorfología,
fisiografía, uso de suelos, planes de ordenamiento territorial y planes de acción hechos por las
entidades con inherencia.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
34
Se llevará a cabo una interpretación de fotografías aéreas que permitirá definir los rasgos
geológicos, geomorfológicos, de usos del suelo más relevantes dentro del área de estudio,
determinar los cambios sufridos a lo largo de la zona en cuanto a crecimiento de zonas urbanas,
cambios en el uso del suelo y retroceso o avance de la línea de costa a causa de la erosión litoral.
Para obtener la información geológica, geomorfológica, de procesos hidrodinámicos, condiciones
topo batimétricas y de uso del suelo de por lo menos 3 áreas críticas en las cuales se realizarán 2
salidas de campo con el fin de determinar las variaciones experimentadas entre épocas climáticas.
Se realizara un recorrido inicial para demarcar el área y definir la dirección del levantamiento de los
perfiles topo batimétricos. En cada una de las áreas se realizará un levantamiento topográfico,
altimétrico de perfiles de playa. Desde allí, mar adentro hasta empalmar con el perfil batimétrico (-
1.5 m) y tierra adentro, hasta una distancia de 250 m o hasta donde las viviendas o vegetación lo
permitieran. La distancia de separación entre los perfiles será promedio de 50 metros. En las zonas
de estudio se dejaran testigos topográficos con coordenadas plano rectangulares UTM, datum
WGS 84 para posteriores levantamientos topográficos. El levantamiento batimétrico y de perfiles se
articulará con los levantamientos requeridos para la caracterización y/o el diseño de proyectos
piloto en sectores críticos que se realizarán en el programa.
Se llevara a cabo el levantamiento geomorfológico, geológico, procesos erosivos y obras de
defensa mediante recorridos a lo largo de toda la línea de costa. En cada estación definida se
describirán geoformas y litología; se caracterizaran en forma detallada las zonas de playas, al igual
que los procesos erosivos que afectan la zona, por último se recolectara la información
concerniente al uso de la franja costera, así como de las obras de defensa existentes y su utilidad.
Para la determinación de amenaza vulnerabilidad y riesgo, se llevará a cabo un análisis de la
evolución reciente de la línea de costa se realizara a partir de la comparación de fotografías
aéreas. Dentro de estos vuelos la línea de costa más reciente será la referencia base, y con
respecto a ésta, se cotejaran las líneas de costa de los años anteriores. Una vez disponibles todas
las líneas de costa se medirán las respectivas distancias entre ellas usando el software ARCGIS y
DSAS (Digital Shoreline Analysis System) y RMAP 3.0 (Regional Morphology Analysis Package).
Dentro del trabajo se empleara el End Point Rate (EPR) que es la relación de la distancia entre la
línea de costa más antigua y la más reciente, y el lapso de tiempo en años entre ambas líneas,
como medida principal (Thieler et al., 2005).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
35
Para la determinación de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo por erosión costera, se usará una
serie de índices mediante la evaluación de los principales factores implicados en los procesos de
erosión y acreción. Para ello se analizaran y compararon las características de tramos de costa
segmentados según una cuadricula de 500 m x 500 m y se seleccionaron 17 variables
fundamentales denominadas (an) las cuales se dividen dentro de cuatro contextos: i) Físico, ii)
Social, iii) de la Conservación y iv) del Patrimonio (Tabla 1).
Tabla 1. Clasificación de las variables que integran los índices de amenaza, vulnerabilidad y riesgo.
Fuente: (Gomitz et al., 1994)
Amenaza por Erosión Costera - PHVI
Nº RANGOS FACTOR
VARIABLE Muy baja (1) Baja (2) Moderada (3) Alta (4) Muy alta (5)
1 Geomorfología Acantilados
altos de rocas ígneas
Acantilados medios rocas metamórficas
Acantilados Bajos
Plataformas de abrasión Terrazas marinas
Colinas y montañas
Llanuras aluviales Lagunas costeras
Playa Campos de
Dunas Espigas
Pantanos de Manglar Playones
1
2 Erosión Acumulación Estabilidad Erosión Baja
(menos de 0,5 m/año)
Erosión Media (0,5 - 1
m/año)
Erosión Alta (más de 1 m
/año) 1
3 Ancho de Playa Más de 50 m Entre 50 -25
m Entre 25 - 10
m Menos de 10
m Sin playa 1
4 Pendiente de
Playa (Intermareal)
Más de 8º Entre 6º y 8º Entre 4º y 6º Entre 2º y 4º Entre 0º y 2º 0.8
5 Grado de
Exposición Oleaje
Con Obstáculos -
Oleaje Indirecto
x Medianamente Resguardada
x Sin Obstáculos
- Oleaje Directo
0.8
6 Estado
Morfodinámico Reflectivo x Intermedio x Disipativo 0.8
7 Presencia de
Rasgos Geomorfológicos
Sin rasgos x 1 - 2 rasgos x 2 rasgos o más 0,6
8 Rango Mareal Micromareal x Mesomareal x Macromareal 0.6
9 Altura de Ola Entre 0 y 1
m x Entre 1 y 2 m x Mayor de 2 m 0.6
10 Aumento del Nivel del Mar
Descenso 1 mm/año
Estabilidad Relativa
Aumento de hasta 0.5 mm/año
Aumento entre 0.5 - 1
mm/año
Aumento mayor de 1
mm/año 0.6
Cada una de las variables serán calificadas conforme al grado de influencia en la amenaza y
vulnerabilidad ante la erosión costera, asignando a cada una, una puntuación de 1 (menor rango) a
5 (mayor rango) (Tabla 1). Tras la calificación de las diferentes variables, se realizara una
ponderación de las mismas según el método de Gornitz et al., (1994). Las variables se clasificaran
en tres tipos a los que se asignaron diferentes factores de ponderación (Tabla 1).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
36
Se determinará la amenaza por erosión costera (PHVI) y la vulnerabilidades desde el punto de
vista social (SOVI), de la conservación (COVI) y del patrimonio (HEVI). Como un último paso se
efectuará la combinación ponderada de la amenaza por erosión costera (PHVI) y las diferentes
vulnerabilidades para obtener el riesgo. Los riesgos calculados se denominaron CVSI y se
expresan según su contexto ya sea social (CSVIsocial), de la conservación (CSVIconservacion) y
del patrimonio (CSVIpatrimonio). El riesgo total (CSVI) es el cálculo del promedio ponderado de los
tres riesgos previamente mencionados.
Se llevará a cabo la recopilación y análisis preliminar de las amenazas de origen marino-costero
(Inundaciones por lluvias, Tsunamis, Ascenso en el Nivel del Mar). Para llevar a cabo esta
actividad se emplearán los datos históricos asociados a dichas amenazas y se consultarán
diversos tipos de registros que incluirán, información secundaria, prensa local y nacional, así como
series de tiempo. De igual forma se generarán modelos de elevación digital de la costa del
Departamento del Magdalena, que permitirán la caracterización preliminar de las áreas
amenazadas y servirá de línea base para una posterior modelación de escenarios. Una vez
recopilados y obtenidos todos los datos disponibles, se compararán entre sí para caracterizar las
posibles relaciones existentes entre frecuencia e intensidad de estas amenazas.
Los mapas resultado del análisis se procesaran en ArcGis atendiendo a los parámetros explicados
y contenidos en las respectivas tablas de atributos. Se realizara el análisis de toda la información
obtenida en las fases anteriores para la elaboración de un informe final sobre el trabajo
desarrollado en este proyecto de investigación.
6.8 COMPONENTE 8: DESARROLLAR UN SISTEMA REGIONAL PARA LA MODELACIÓN DE CONDICIONES HIDRODINÁMICAS Y DE CALIDAD DEL AGUA MARINA PARA EL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA
La estructuración de un Sistema Regional para la Modelación Hidrodinámica y de Calidad del Agua
Marina, plantea la necesidad de desarrollar e implementar un modelo hidrodinámico para la
simulación y predicción de corrientes marinas y condiciones termohalinas y de picnoclina en el
frente costero del departamento del Magdalena, para lo cual se usará el modelo ROMS (Regional
Ocean Modeling System) (Shchepetkin et al, 2004).
El dominio de modelación será seleccionado de manera que incluya toda el área costera del
departamento del Magdalena, con especial atención la ubicación de la fronteras cercanas a la
desembocadura del rio Magdalena. El modelo será alimentado en sus fronteras abiertas con datos
de corrientes, salinidad, marea y temperatura provenientes del modelo global Hybrid Coordinate
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
37
Ocean Model (HYCOM) (Bleck, 2002; Halliwell, 2004; Chassignet et al., 2007). El viento actuante
sobre la superficie del mar será generado a partir del reanalysis de NCEP/NCAR, cuyos datos
serán corregidos según lo sugerido por Simionato et al., (2006). La velocidad del viento será
transformada en stress de viento según lo propuesto por García et al., 2012a,b. La calibración y
validación del modelo será llevada a cabo usando las mediciones de niveles de agua y corrientes
de 60 días para dos periodos diferentes del año, en época seca y época lluviosa. Los parámetros
usados en el ajuste durante la calibración y la validación serán, la fricción de fondo y los
coeficientes de difusión turbulenta.
Por otra parte, para desarrollar e implementar un modelo calidad del agua, se determinará el
estado de la calidad del agua en el frete costero del departamento del Magdalena efectuando un
estudio de fuentes. El análisis de la calidad fisicoquímica y bacteriológica de las agua marinas se
llevara a cabo en 40 estaciones ubicadas en los mismos sitios donde se localizan las estaciones de
la REDCAM. En todas las muestras serán analizadas siguiendo métodos estandarizados (APHA,
2006) y en los parámetros catalogados como: (1). Constituyentes generales: Solidos Suspendidos
Totales (SST), Temperatura, Oxígeno, Clorofila y salinidad; (2) Nutrientes: nitratos (NO3-N), nitritos
(NO2-N), amonio (NH3-N), Nitrógeno Total (TN), Fosforo total (TP) y ortofosfatos (PO4-P); (3)
Metales totales y trazas: Arsenico, cadmio, cromo, cobre, plata, plomo y zinc. La frecuencia de
muestreo será bimensual. Las muestras de sedimento serán tomadas en 10 estaciones, para la
distribución espacial de las estaciones se considerar los criterios presentados por Abessa (2001) y
la norma ISO 5667-19, 2004. A las muestras se les harán las determinaciones analíticas realizadas
sobre la fracción fina (metales pesados y bifenilpoliclorados (BPCs)), análisis granulométrico y
contenido de carbonato. La distribución del tamaño de grano será analizada mediante el método de
tamizado (escala de Wentworth) en seco (Suguio, 1973).
El análisis de los datos se desarrollará siguiendo lo propuesto por Schiff et al., (2011), quienes
sugieren examinar 4 etapas que permitan determinar la fuentes de contaminación antropogenica,
los picos de concentración después de tormentas, la relaciones entre variables y una etapa final
para identificar concentraciones de fondo.
Además para la cuantificación del riesgo ecológico presente o que pude ocurrir por el vertimiento,
trasporte y dispersión de contaminantes en el agua marina del frente costero del Departamento del
Magdalena se realizara usando la metodología ecological risk assessment, ERA por sus siglas en
ingles. (U,S, EPA1998), que comprende la identificación de las fuentes, la caracterización y análisis
de la exposición, análisis de la respuesta ecológica y perfil de los tensores ambientales para llegar
a la caracterización del riesgo. Se formularan diversos escenarios con diferentes medidas de
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
38
manejo para cuantificar en base a ellas el riesgo ecológico. Los escenarios serán comparados con
el escenario base (situación actual). Los escenarios que representen menor riesgo ecológico serán
seleccionados para recomendar las medidas de manejo Ambiental.
La delimitación de las áreas de exclusión para contacto primario y secundario se efectuara
mediante la comprobación de la afectación de la calidad del agua marina por la presencia de
contaminantes dado el vertido y disposición de aguas residuales y escurrimiento de zonas
agrícolas.
En lo referente a los sedimentos marinos se efectuaran mediante tres tipos de aproximaciones
para determinar las zonas de exclusión: La evaluación de la calidad de los sedimentos, la
constatación de las relaciones existentes entre las diferentes variables físicas y químicas, y el
análisis de los factores que condicionan la calidad actual de dichos sedimentos en el entorno de
afección. Para delimitar las áreas de exclusión en lo referente a la columna de agua se usara la
metodología propuesta por el ministerio de ambiente de nueva Zelandia (Ministry for the
Environment, 2003) que comprende la aplicación de listas de verificación de la existencia y relación
de fuentes de contaminación, la calificación de la situación sanitaria de las áreas bajo evaluación y
la evaluación de la calidad microbiológica con simulaciones de 5 años. Las áreas, una vez
delimitadas, serán catalogadas con el criterio de muy buena, buena, media, pobre y muy pobre en
lo referente a la calidad ambiental y sanitaria.
Por último la determinación de las medidas de manejo para la minimización de los efectos del
vertimiento de contaminantes se establecerá de acuerdo a la metodología recomendada por
Ascough (2008) en la cual las decisiones de la adopción de las mismas son examinadas en base a
la incertidumbre asociada a su implementación. Las alternativas de manejo serán
preseleccionadas de acuerdo a las fases previas del proyecto una vez definidas las fuentes de
contaminación, el tipo de contaminante y su peso relevante en los problemas ambientales de la
zona costera. Los modelos de simulación de la calidad del agua servirán para variar los escenarios
en la selección de las medidas de manejo.
6.9 COMPONENTE 9: CARACTERIZAR LA CALIDAD AMBIENTAL DE LAS PLAYAS DEL MUNICIPIO DE RIOHACHA EN EL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA
Para llevar a cabo el desarrollo de este componente se plantea la necesidad de realizar una
caracterización socioeconómica de los principales centros poblados ubicados en la zona costera
del departamento de La Guajira, para esto se planificarán campañas de campo, se identificaran a
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
39
los líderes de comunidades, autoridades tradicionales y municipales para el acompañamiento en
cada zona y se recopilara información.
Se realizará un análisis causa-efecto y caracterización de los residuos sólidos que se encuentran
en la zona costeras de los centros poblados seleccionados para el estudio para esto se hará la
preparación logística necesaria para caracterización de los residuos sólidos, además se
identificaran los puntos críticos de localización del residuo en la zona costera con el propósito de
crear el mapa socio económico que identifique la complejidad de los residuos y su incidencia en la
problemática costera.
Por otro lado, se determinarán los efectos ambientales generados por los vertimientos de las
poblaciones costeras mediante la caracterización de los mismos y las aguas, suelo y sedimentos
en la zona costera, para esto se prepararan campañas de muestreo en suelo, vertido y zona de
influencia de las descargas, se analizarán estas muestras en laboratorio y junto con la visita de
expertos internacionales en el manejo de zona costera se elaborará un mapa que permita
identificar el potencial de calidad de las playas de acuerdo a su uso.
Por último se propondrán estrategias de planificación que propicie un manejo integral de zonas
costeras en el departamento de La Guajira las cuales serán divulgadas entre las alcaldías y las
comunidades de la zona costera.
6.10 COMPONENTE 10: FORMAR Y CAPACITAR TALENTO HUMANO A NIVEL DE MAESTRÍA Y DOCTORADO PARA DINAMIZAR Y ASEGURAR LA GENERACIÓN, TRANSFERENCIA, APROPIACIÓN Y APLICACIÓN DE NUEVO CONOCIMIENTO EN LA REGIÓN
El programa contará con la financiación de estudiantes a nivel de Maestría y Doctorado en los
programas Maestría en Ingeniería Civil, Maestría en Ingeniería Ambiental, Maestría en Física
Aplicada, Doctorado en Ciencias del Mar y Doctorado en Ingeniería Civil de la Universidad del
Norte. También, se contará con la financiación en cursos de capacitación tecnológica de alto nivel
para los investigadores del proyecto.
Se realizará misiones tecnológica a Estados Unidos y Europa para desarrollar procesos de
cooperación científico-tecnológica y académica y la revisión de casos de estudio y proyectos de
protección costera y recuperación de playas. Se consideran misiones al Instituto Hidráulico de
Cantabria, el U.S.Army Corp of Engineers y Deft Hydraulic, the University of South Florida, Oregon
State University, entre otras instituciones.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
40
Se dispondrán de las siguientes plazas en la Universidad del Norte para realizar estudios de
postgrado articulados con el proyecto:
Tabla 2. Plazas de becas para estudios de Maestría y Doctorado en la Universidad del Norte para los
Departamentos de La Guajira y Magdalena
Programa de Postgrado Universidad del Norte Departamento
de La Guajira
Departamento
del Magdalena
Maestría en Ingeniería Civil (Ing. Recursos Hídricos) 1 1
Maestría en Ingeniería Civil (Ing. Estructural) 1
Maestría en Física Aplicada (Oceanografía) 1
Doctorado en Ciencias del Mar (Apoyo por 2 años) 1
Doctorado en Ingeniería Civil (Apoyo por 2 años) 1
Los aspirantes a las plazas de becas para cursar Maestría o Doctorado en la Universidad del Norte
deberán ser oriundos o tener el título de bachiller de algún colegio de los departamentos de La
Guajira y Magdalena para los cupos asignados a cada departamento (Tabla 2).
7 RELACIÓN DE OBJETIVOS, PRODUCTOS Y ACTIVIDADES
Tabla 3. Relación de objetivos y productos
OBJETIVOS PRODUCTOS
Caracterizar las condiciones
marino-costeras del litoral de los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena.
Caracterización de las condiciones marino-costeras del litoral del
Departamento de La Guajira.
Caracterización de las condiciones marino-costeras del litoral del
Departamento del Magdalena.
Un artículo científico.
Diseñar sistemas de tecnologías
alternativas de disipación de oleaje
aplicables a la protección costera
en playas de los Departamentos de
La Guajira y Magdalena a partir de
modelación numérica.
Diseño de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la
protección costera en las playas del departamento de la Guajira y
Magdalena.
Esquemas y planos de tecnologías diseñadas
Resultados de modelación numérica
Workshop del software FLOW3D.
Workshop del software COMSOL.
Un artículo científico
Desarrollar concretos resistentes a
ambientes marinos a partir de
materiales de la región.
Diseño de tres tipos de concretos para ambientes marinos.
Dos artículos científicos
Evaluar tecnologías alternativas de
disipación de oleaje aplicables a la
Tres tecnologías de disipación de oleaje evaluadas para ser aplicadas a la
protección costera en playas del Departamentos de La Guajira y
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
41
OBJETIVOS PRODUCTOS
protección costera en playas de los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena a partir de pruebas
físicas y a escala.
Magdalena
Dos artículos científicos
Diseñar proyectos pilotos y guía
metodológica de diseño para
protección y recuperación de playas
seleccionadas en los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena.
Diseño de dos proyectos pilotos para el Departamento de la Guajira.
Diseño de un proyecto piloto para el Departamento del Magdalena
Estudio de impacto ambiental (2)
Guía metodológica de referencia regional para la realización de estudios,
diseños y monitoreo de obras de protección para el Departamento de La
Guajira y Magdalena.
Artículo científico
Desarrollar un Sistema Experto de
Modelado en Zonas costeras que
integre base de datos y modelos
calibrados para condiciones de los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena.
Base de datos (Batimetrías, oleaje, Nivel del mar, campos de viento) para
el Departamento de la Guajira.
Base de datos (Batimetrías, oleaje, Nivel del mar, campos de viento) para
el Departamento del Magdalena.
Sistema Experto de Modelado Costero.
Modulo de monitoreo meteo-marino
Workshop del SMC
Workshop del modelo MOHID
Dos artículos científicos.
Caracterizar la amenaza,
vulnerabilidad y riesgo para
sectores costeros críticos en los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena
Base de datos con datos asociados a la amenazas (pluviosidad, nivel mar,
sismicidad, etc.) para el Dept. del Magdalena
Informe de caracterización preliminar de amenaza marino-costera para el
Dept. del Magdalena
Guía metodológica para la determinación de la amenaza por erosión
costera.
Mapa de amenaza por erosión costera para sectores críticos de los Dept.
de La Guajira y Magdalena
Mapa de vulnerabilidad por erosión costera para sectores críticos de los
Dept. de La Guajira y Magdalena.
Mapa de riesgo por erosión costera para sectores críticos de los Dept. de
La Guajira y Magdalena.
Dos artículos científicos
Desarrollar y socializar un modelo
de planificación ambiental de zonas
costeras asociado a impactos
antropogénicos en centros poblados
costeros del Depto. La Guajira a
partir de la caracterización y
evaluación de impactos de
vertimientos y focos de
contaminación.
Mapas socio económico y de calidad para identificación del potencial de las
playas de acuerdo al uso
Caracterización de riesgo asociado a la presencia de residuos sólidos y
vertimientos líquidos en la zona costera.
Estrategias de planeación para manejo de vertimientos en zonas costeras
Propuesta para la creación de un comité de Alcaldes con influencia en la
zona costera para unificar criterios, esfuerzos y políticas para el adecuado
manejo de las mismas
Un artículo científico
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
42
OBJETIVOS PRODUCTOS
Desarrollar e implementar un
modelo hidrodinámico y de calidad
del agua y sedimento marino para
el litoral del Depto. Magdalena
como soporte a las autoridades
ambientales para el ordenamiento
de playas y mitigación del riesgo
ambiental costero.
Sistema de modelo regional de calidad de agua y sedimento para el
Departamento del Magdalena.
Mapa del riesgo ecológico y mapa de áreas de exclusión para contacto
primario y secundario en el frente costero del Magdalena.
Medidas de manejo para la minimización de efectos del vertimiento y
disposición de aguas residuales domésticas
Workshop de modelación con ROMS.
Dos artículos científicos
Formar talento humano a nivel de
maestría y doctorado
Formación de talento humano a nivel de maestría (4 estudiantes).
Apoyo en la formación de talento humano a nivel del Doctorado (2
estudiantes).
7.1 RESULTADOS/PRODUCTOS ESPERADOS Y POTENCIALES BENEFICIARIOS
Estos deben ser coherentes con los objetivos específicos y con la metodología planteada. Los
resultados/productos pueden clasificarse en tres categorías:
Tabla 4. Generación de nuevo conocimiento
Resultado/Producto esperado Indicador Beneficiario
Caracterización de las condiciones
marino-costeras del litoral de los
Departamentos de La Guajira y
Magdalena.
Un informe parcial incluyendo mapas.
Un informe final incluyendo mapas.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general
Diseño de dos (2) nuevas
configuraciones de tecnologías de
atenuación de oleaje a partir de
modelación numérica.
Un informe parcial
Un informe final incluyendo esquemas y/o
planos
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general.
Diseño de tres tipos de concretos para
ambientes marinos.
Un informe parcial.
Un informe final
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general.
Evaluación y adaptación de tres (3)
tecnologías existentes de atenuación
de oleaje para el Depto. de La Guajira y
Magdalena a partir de pruebas físicas y
a escala.
Un informe parcial.
Un informe final.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general
Sistema Experto de Modelado en
Zonas costeras que integre base de
datos y modelos calibrados para
condiciones de los Departamentos de
La Guajira y Magdalena.
Modelo calibrado y validado.
Sistema de monitoreo meteo-marino
Un informe parcial.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
43
Un informe final.
Diseño de proyectos pilotos para
protección y recuperación de playas
seleccionadas en los Departamentos
de La Guajira y Magdalena.
Informe final de diseño de dos proyectos
pilotos para el Departamento de la Guajira.
Informe final de diseño de proyecto piloto
para el Departamento del Magdalena.
Estudio de impacto ambiental de proyectos
pilotos.
Poblaciones en sectores con
pruebas piloto implementadas.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general.
Caracterización de la amenaza,
vulnerabilidad y riesgo para sectores
costeros críticos en los Departamentos
de La Guajira y Magdalena
Base de datos con datos asociados a la
amenazas en el Dept. del Magdalena
Informe de caracterización preliminar de
amenazas Marino-Costeras para el Dept.
del Magdalena
Guía metodológica para la determinación
de la amenaza por erosión costera.
Mapa de amenaza por erosión costera.
Mapa de vulnerabilidad por erosión costera.
Mapa de riesgo por erosión costera.
Un informe parcial
Un informe final
Autoridad ambiental, Comunidad
Académica y comunidad en
general.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general.
Modelo hidrodinámico, de calidad de
agua y sedimento marino para el litoral
del Depto. Magdalena
Modelo Calibrado y validado.
Informe parcial.
Informe final.
Comunidad internacional, grupos
de investigación, comunidad en
general
Tabla 5. Fortalecimiento de la comunidad científica
Resultado/Producto esperado Indicador Beneficiario
Formación de talento humano a nivel de maestría
(4 estudiantes).
Cuatro (4) tesis de
maestría
Profesionales del Departamento de la
Guajira y Magdalena
Apoyo en la formación de talento humano a nivel
del Doctorado (2 estudiantes).
Tres (3) anteproyectos de
tesis doctoral
Profesionales del Departamento de la
Guajira y Magdalena
Capacitación en el software FLOW3D. Workshop realizado del
software FLOW3D.
Comunidad académica regional
Capacitación en el software COMSOL. Workshop realizado del
software COMSOL
Comunidad académica regional
Capacitación en el software SMC Workshop realizado del
software SMC
Comunidad académica regional
Capacitación en el modelo MOHID Workshop realizado del
modelo MOHID.
Comunidad académica regional
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
44
Capacitación en modelación con ROMS. Workshop del modelo
ROMS
Comunidad académica regional
Tabla 6. Apropiación social del conocimiento
Resultado/Producto esperado Indicador Beneficiario
Artículo científico:
Objetivo 1: Uno (1)
Objetivo 2: Uno (1)
Objetivo 3: Uno (1)
Objetivo 4: Uno (1)
Objetivo 6: Uno (1)
Objetivo 7: Uno (1)
Objetivo 9: Uno (1)
Objetivo 10: Uno (1)
Artículos científicos sometidos a
revistas indexadas.
Comunidad científica Nacional e
internacional.
Guía metodológica de referencia
regional para la realización de estudios,
diseños y monitoreo de obras de
protección de playas para los Depto. de
La Guajira y Magdalena.
Un informe parcial
Un informe final.
Actas de asistencia para la
socialización de la guía metodológica.
Oficina Nacional y Departamental de
prevención de desastres,
gobernaciones, comunidad académica
nacional, IDEAM, Corporaciones
Autónomas, Comunidad científica y
técnica
Modelo de planificación y manejo de
contaminación por vertimientos y
residuos sólidos en zonas costeras
cercanos a centros poblados del Depto.
La Guajira
Un Informe parcial.
Un informe final.
Actas de asistencia para la
socialización del proyecto
Oficina Nacional y Departamental de
prevención de desastres,
gobernaciones, comunidad académica
nacional, IDEAM, Corporaciones
Autónomas, Comunidad científica y
técnica
8 IMPACTO ESPERADO
La caracterización de las condiciones marino-costeras del litoral de los Departamentos de La
Guajira y Magdalena permitirá en primera instancia conocer cuál es el funcionamiento
oceanográfico, dinámico y climatológico, no solamente del sector de la plataforma continental de
las aguas de La Guajira y el Magdalena sino también de todo el sector litoral. Al conocerse en
detalle el funcionamiento hidrodinámico y morfológico en ese sector del borde costero, se podrá
emitir diagnóstico que permita identificar si realmente los procesos de erosión están asociados a
ciclos naturales donde se presentan avances y retrocesos de la línea de costa bajo el esquema de
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
45
equilibrio dinámico o si en efecto, las zonas litorales de los departamento de la Guajira y el
Magdalena se encuentra en un proceso de erosión progresivo.
Por último, esta caracterización permitirá identificar aquellos fenómenos extremos que mayor
incidencia tendrían en la zona costera y el impacto que por éstos, sufrirían las poblaciones allí
asentadas. Al identificar estos fenómenos extremos se posibilitará la implementación de planes de
mitigación, emergencia y contingencia más eficaces.
El diseño de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera en
las playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena, a partir de modelación numérica,
permitirá llevar a cabo desarrollos tecnológicos innovadores, amigables con el medio ambiente, y
con mucha flexibilidad para la protección costera puesto que en primera instancia resolverá un
problema crónico en aquellas zonas afectadas por los procesos de erosión costera. Por otro lado,
el hecho que estos diseños sean estudiados a partir de modelación numérica permitirá que sean
evaluadas diversas tecnologías y solo sean seleccionadas aquellas que representen más
beneficios sociales y ambientales para la zona.
Este proyecto contempla el desarrollo de concretos resistentes a ambientes marinos, a partir de
materiales de la región lo cual lograría un doble impacto, por una parte, la creación de nuevos
materiales los cuales sean resistentes a los efectos hidrodinámicos y a los agentes ambientales, y
por otra parte, la reducción de costos por encontrarse en la zona los materiales para la
construcción de estos elementos , y por la contratación de mano de obra de la región, lo cual
beneficiaría económica y socialmente a las poblaciones costeras de los departamentos de la
Guajira y el Magdalena.
La evaluación de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera
en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de pruebas físicas y a escala
permitirá que, una vez se tengan los diseños estos sean probados a escala de laboratorio trayendo
consigo un doble impacto, por un lado un avance tecnológico en el cual se conocerán tecnologías
de última generación de laboratorio con instrumentación de lata precisión para poder evaluar este
tipo de diseños y por otra parte, se efectuaría un diseño previo ahorrándose costos significativos y
evitándose la incertidumbre en la instalación y construcción de estos dispositivos. Estos ensayos
permitirán realizar los ajustes requeridos en los diseños a un costo relativamente bajo, hasta lograr
un diseño óptimo el cual pueda ser llevado a escala real.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
46
El diseño de proyectos pilotos para protección y recuperación de playas seleccionadas en los
Departamentos de La Guajira y Magdalena impactará enormemente desde el punto de vista
turístico, social, económico y ambiental en cada una de las regiones de los departamentos de la
Guajira y el Magdalena, ya que permitirán por una parte, llevar diseños ajustados a las condiciones
propias de cada lugar, reduciéndose los costos de implementación y además se lograrán
desarrollar alternativas viables, realistas, económica y socialmente sostenibles para las regiones de
interés.
El desarrollo de una guía metodológica de referencia regional para la realización de estudios,
diseños y monitoreo de obras de protección de playas para los Depto. de La Guajira y Magdalena,
permitirá la compilación de metodologías las cuales tienen el propósito de resolver los
interrogantes de cómo hacer los monitoreos, cómo efectuar las mediciones, cómo realizar los
diagnósticos, cómo se deben llevar a cabo las modelaciones numéricas, los diseños, las pruebas
de laboratorio y su implementación; de tal manera que los profesionales, las autoridades y las
instituciones involucradas de alguna u otra manera en cada uno de estos pasos puedan contar con
documentos temáticos y de referencias cuyo contenido permitan llevar un proceso lógico y
estructurado para poder lograr el diseño final de actuaciones en la costa, las cuales sean fiables y
cumplan con los propósitos de costos bajos, gran beneficio social y económico para las diferentes
regiones del país.
Además, se generará un gran avance en ciencia y tecnología a nivel país ya que en la actualidad
solo existen documentos metodológicos que han sido desarrollados por instituciones
internacionales en sus respectivos países y no se cuentan con documentos y metodologías que
incorporen la realidades físicas, oceanográficas, morfológicas, económicas y sociales de la región
del Caribe colombiano.
Por su parte, el impacto que traerá el desarrollo de un Sistema Experto de Modelado en Zonas
costeras se verá reflejado principalmente en las autoridades ambientales, las autoridades
marítimas y costeras y en las instituciones que llevan a su cargo parte de la gestión costera, ya que
este sistema agrupará bajo un entorno amigable, bases de datos de oleaje, batimetrías, campos
vientos, nivel del mar, módulos con los modelos numéricos, los cuales permitirán evaluar de forma
eficiente problemas en la costa. También, al encontrarse todo centralizado y gestionado bajo un
paquete informático ágil y de fácil manejo, los resultados arrojados por el sistema experto de
modelado costero proveerán a las entidades territoriales y corporaciones autónomas, los
fundamentos científicos, técnicos, ambientales y económicos para reestructurar las estrategias
para la protección costera y la recuperación de playas en el Caribe colombiano.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
47
La creación de mapas de vulnerabilidad y riesgo para sectores críticos en los Departamentos de La
Guajira y Magdalena tendrá un impacto directo en las comunidades asentadas en la costa, en las
autoridades ambientales, marítimas y de gestión del riesgo regionales y locales porque
encontrarán un diagnostico detallado de amenaza, vulnerabilidad y riesgo a los cuales se
encuentran expuestos estas poblaciones costeras; estos mapas permitirán la implementación
rápida de planes de mitigación, planificación de recursos, y ejercicios de planificación detallados
para poder dar prioridad a aquellas poblaciones que estén siendo afectadas por el fenómeno de
erosión costera.
Desde el punto de vista social, el desarrollo de esta propuesta de investigación traerá beneficios
para diversos sectores y actores de la población colombiana tanto a nivel local como nacional. En
el contexto local, los resultados encontrados beneficiarán a todos los habitantes de los
Departamentos del Magdalena y La Guajira, involucrados en la explotación de los recursos
naturales ya que del buen estado zonas litorales y sus ecosistemas depende en gran medida su
subsistencia y la de las generaciones venideras.
A nivel nacional, la investigación generará nuevos conocimientos y recomendaciones sustentadas
para apoyar la política ambiental en Colombia, lo que conducirá a asegurar la conservación y
sostenibilidad en el uso de nuestros recursos.
La investigación es fundamental en el desarrollo de la sociedad, pues es la que provee las
herramientas fundamentales para la comprensión del entorno en el cual los seres humanos se
desarrollan. Con base en esto, se descubren eventos pasados desconocidos, que muchas veces
aportan a la solución de problemas reales; por lo general, no con productos directos sino ideas
estructuradas y conceptos que bien manejados llevan al desarrollo.
La actual política ambiental en Colombia pone de manifiesto que el desarrollo no sólo se basa en la
constante acumulación del capital, sino que plantea el uso adecuado de los recursos como uno de
los ejes que permiten a la sociedad en mejoramiento de su calidad de vida.
Los resultados del proyecto servirán para diferentes categorías de público. Así, por un lado,
material divulgativo, que explique los estudios llevados a cabo y sus utilidades para el medio
ambiente, estarán disponibles para su distribución en institutos de enseñanza elemental, media,
superior e universitaria tanto de los dos departamentos estudiados como de otras regiones de
Colombia. Por otro lado, la divulgación de los resultados específicos obtenidos, se llevará a cabo a
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
48
través de seminarios nacionales e internacionales y la publicación de artículos en revistas
indexadas.
Finalmente, la vinculación y asesoría de diversas entidades facilitará el proceso de transmisión del
conocimiento científico a la comunidad en general, haciéndolo accesible a otros sectores de la
sociedad y estableciendo un puente fundamental en el proceso de educación, concientización y
optimización de los recursos naturales del país.
El desarrollar y socializar un modelo de planificación ambiental de zonas costeras asociado a
impactos antropogénicos en centros poblados costeros del Depto. La Guajira a partir de la
caracterización y evaluación de impactos de vertimientos y focos de contaminación permitirá
identificar la complejidad de estos aspectos y su incidencia en la problemática costera por medio
de la creación de mapas socio económicos, además se tendrá una caracterización de riesgo
asociado a la presencia de residuos sólidos en la zona costera lo cual permitirá identificar los
riesgos asociados a los vertimientos líquidos que llegan de manera directa a la zona costera del
departamento de La Guajira. Por otra parte, se podrá crear un documento base que defina
estrategias de planeación de la zona costera y a su vez retroalimente los planes de ordenamiento
territorial de los municipios involucrados en el estudio.
Para el litoral del departamento del Magdalena el desarrollo e implementación de un modelo
hidrodinámico y de calidad del agua y sedimento marino dará soporte a las autoridades
ambientales para el ordenamiento de playas y mitigación del riesgo ambiental costero por medio la
implementación de una herramienta para la modelación de las condiciones hidrodinámicas,
termohalinas, de transporte y dispersión de contaminantes en el frente costero del departamento
del Magdalena. Esto posibilitará la creación de mapas con riesgo ecológico que pude ocurrir por el
vertimiento, trasporte y dispersión de contaminantes en el agua marina del frente costero del
Magdalena.
Por último, este proyecto permitirá un proceso de transferencia tecnológica y de conocimiento a
profesionales de la región en el área de ciencias del mar, ingeniería costera y gestión de playas
que redundará en futuras investigaciones orientadas incrementar la brecha de conocimiento en
esta área. Los resultados de estas investigaciones se presentarán en eventos de carácter nacional
e internacional y todos los análisis e informe final para la implementación del plan de alerta y
mitigación serán enviadas a la oficina de atención de desastres del gobierno nacional. Así mismo
se desarrollarán tesis de maestría y doctorado.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
49
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
50
8.1 ESTRATEGIA DE COMUNICACIÓN
Las estrategias de comunicación son muy diversas y cubren medios como:
Revistas científicas.
Congresos nacionales e internacionales.
Medios masivos de comunicación.
Presentación de los resultados ante las gobernaciones locales
Socialización de los resultados a la comunidad
8.2 CONFORMACIÓN Y TRAYECTORIA DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN (Y/O LÍNEA DE TRABAJO)
En documentos anexos se presenta la trayectoria de cada uno de los grupos de investigación que
participan en la presentación del proyecto.
Instituto de Estudios Hidráulicos y Ambientales - IDEHA: Universidad del Norte
Oceanus International
Grupo de Investigación en Física Aplicada: Universidad del Norte
Grupo de Investigación en Estructuras y Geotécnica - GIEG: Universidad del Norte
Grupo de Control de la Contaminación Ambiental: Universidad del Magdalena
Grupo de Investigación en Saneamiento Ambiental - GISA: Universidad de la Guajira
INVEMAR Grupo de Geociencias: Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras "José
Benito Vives de Andreis"
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
51
9 TABLAS DE PRESUPUESTO
A continuación se presenta el presupuesto por objetivos del programa. El presupuesto del proyecto
se presenta en el Formato: PRESUPUESTO DETALLADO del Sistema Regional de Regalías,
Fondo de Ciencia, Tecnología e Innovación.
Tabla 7. Presupuesto general del programa
Objetivo Institución SGR Contrapartida Total
Diseño de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de modelación numérica Uninorte $ 755,255,559 $ 67,352,019 $ 822,607,578
Caracterización hidrográfica y granulométrica de aguas someras para el litoral de los Departamentos de La Guajira y Magdalena Oceanus
International $ 4,779,921,719 $ 100,289,500 $ 4,880,211,219
Desarrollo de concretos resistentes a ambientes marinos a partir de materiales de la región
Uninote $ 220,407,218 $ 64,981,312 $ 285,388,530
Evaluación de tecnologías alternativas de disipación de oleaje aplicables a la protección costera en playas de los Departamentos de La Guajira y Magdalena a partir de pruebas físicas y a escala
Oceanus International $ 3,195,127,561 $ 373,526,698 $ 3,568,654,259
Diseño de proyectos pilotos y guía metodológica para protección de playas seleccionadas en los Departamentos de La Guajira y Magdalena
Uninorte $ 2,121,283,188 $ 242,495,179 $ 2,363,778,367
Oceanus International $ 2,014,689,181 $ 496,078,496 $ 2,510,767,677
Desarrollo de un Sistema Experto de Modelado en Zonas costeras que integre base de datos y modelos calibrados para condiciones del Caribe colombiano Uninorte $ 753,059,805 $ 177,747,489 $ 930,807,294
Desarrollo de mapas de vulnerabilidad y riesgo para sectores críticos en los Departamentos de La Guajira y Magdalena INVEMAR $ 888,869,253 $ 64,892,000 $ 953,761,253
Desarrollo y socialización de un modelo de planificación ambiental de zonas costeras asociado a impactos antropogénicos por vertimientos y contaminación en centros poblados costeros del Dept. La Guajira Uniguajira $ 702,825,641 $ 226,176,000 $ 929,001,641
Desarrollo e implementación de un modelo hidrodinámico y de calidad del agua y sedimento marino para el litoral del Dept. Magdalena como soporte a las autoridades ambientales para el ordenamiento de playas y mitigación del riesgo ambiental costero
Unimagdalena $ 683,320,513 $ 237,230,000 $ 920,550,513
Formación de talento humano a nivel de maestría y doctorado
Uninorte $ 390,000,000 $ - $ 390,000,000
TOTAL $ 16,504,759,637 $ 2,050,768,694 $ 18,555,528,331
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
52
10 MARCO DE REFERENCIA
El Caribe colombiano, localizado en el extremo noreste de Suramérica, consta de una longitud de
línea de costa de 1.760 km y un área de zona costera de 35.207 km2 (INVEMAR, 2002) el cual
abarca 8 departamentos sobre su extensión. Sobre este se presentan diversas formaciones tal
como la Sierra Nevada de Santa Marta o serranías en la península de la Guajira. Como efecto de
movimientos tectónicos y diapiros, se generan plataformas de abrasión, cuerpos arrecifales y
terrazas que sobresalen a diferentes niveles del borde costero. Mediante diferentes procesos
morfodinámicos que actúan sobre el borde costero, se pueden perfilar líneas de costa accidentada,
con los que se encuentran bahías tranquilas y ambientes de estuarios, así como salientes rocosas
y lagunas costeras entre otros.
La climatología de la zona está definida por una estación de vientos o seca y una estación húmeda
o lluviosa, respecto a la relación lluvia – temperatura existe una fuerte sequía entre diciembre y
enero, y una pluviosidad mayor entre mayo y noviembre. Las características anteriores han
permitido identificar tres épocas climáticas diferentes en el año. La primera es la época seca (del
mes de diciembre hasta el mes abril) caracterizada por fuertes vientos provenientes del NE y NNE
y escasas lluvias, durante esta época climática se presenta un fenómeno meteorológico conocido
como frentes frío el cual ejerce gran influencia en el clima de la región Caribe (Ortiz, 2012). La
segunda época denominada época de transición comprendida entre los meses de mayo y julio se
caracteriza por una disminución en la intensidad de los vientos Alisios entre mayo y junio y de
nuevo un aumento de estos vientos durante la época de julio, periodo conocido como Veranillo de
San Juan. La tercera época climática es la época húmeda, que ocurre entre los meses de agosto y
noviembre y se caracteriza por un régimen de vientos débiles de orientación variable y una
pluviosidad abundante.
En la actualidad Colombia cuenta con 46 municipios costeros, de los cuales 30 se encuentran
ubicados en el litoral Caribe. De acuerdo a los resultados del Censo General aplicado en 2005, la
población de los municipios costeros asciende a 4.2 a millones que equivale a 10.1% del total
nacional. Es importante resaltar muchos de estos municipios sustentan su economía en
actividades como la pesca y el turismo, es por esto que el darle solución a los problemas de
erosión que se presentan en las playas es de suma importancia y requiere de urgente atención.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
53
Tabla 8. Departamentos y municipios costeros establecidos por el DANE, Censo General 2005.
Fuente: PNIEC, plan de acción 2009
La erosión costera se define como la invasión de la tierra por el mar, después de promediar por un
periodo suficientemente largo para eliminar los impactos del clima, las tormentas y la dinámica
local de sedimentos (PNIEC, 2009).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
54
Los procesos hidrodinámicos que están involucrados en los procesos de erosión costera son los
vientos, las tormentas, el oleaje las mareas, las corrientes litorales y el aumento del nivel del mar.
Más específicamente, los vientos además de generar el oleaje superficial transportan cientos de
toneladas de material no cohesivo que a lo largo de la zona costera, pero también tierra adentro
para formar dunas (Posada & Henao, 2008). Las tormentas asociadas a los periodos invernales o a
la temporada de huracanes del Caribe, son capaces de producir oleajes extremos que aumentan
los procesos erosivos en playas, la corriente litoral tiene en la costa Caribe colombiana una
componente principal hacia el suroeste, la cual es predominante en la época seca donde se
intensifican los vientos alisios. Sin embargo, la velocidad de esta corriente depende mucho de la
orientación de la línea de costa (INVEMAR, 2003a). Por tanto la evolución del litoral costero está
dada por la interacción de las formaciones rocosas o sedimentarias que lo conforman, las
estructuras que lo afectan y los procesos hidrodinámicos anteriormente descritos.
Teniendo esto presente la naturaleza de la erosión costera es el resultado de la continua
exposición de los bordes costeros a fenómenos y fuerzas (dinámica interna de la tierra, corrientes
litorales, cambio relativo del nivel del mar, oleaje vientos y tormentas) que producen cambios en
ellos, como reacción para adaptarse a los factores alterantes y alcanzar su estabilidad (Posada &
Guzmán, 2007).
Además de esto es importante mencionar que los factores antropogénicos han contribuido en gran
medida a la transformación y destrucción de los hábitats, y a la contaminación y explotación de
recursos naturales, prácticas que aceleran los procesos erosivos, que se ven reflejados en el
retroceso de la línea de costa, en la destrucción de cientos de kilómetros de playas, en pérdidas de
ecosistemas costeros y de terrenos aptos para las actividades humanas (Posada & Henao, 2008).
En la Tabla 9 se muestra la magnitud del problema de erosión para los diversos tipos de costas en
cada uno de los departamentos, así como la magnitud de la línea de costa.
Según plan de acción del Programa Nacional de Investigación para la Prevención, Mitigación y
Control de la Erosión Costera PNIEC de 2009 hasta el momento no existen en el país programas
de prevención y mitigación de la erosión costera, solo trabajos puntuales enmarcados en la
mitigación de los problemas erosivos. Sin embargo dentro de estos trabajos puntuales de
mitigación, en Colombia se han empleado diferentes técnicas duras para proteger las costas de
problemas de erosión.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
55
En la Figura 6 presenta como están repartidas las obras duras de defensa en la Costa Caribe. Se
puede ver que la Guajira el cual es el departamento con mayor exposición de erosión en costas,
tiene menos obras de protección que departamentos como Sucre o Bolívar.
Figura 6. Obras duras de defensa costera en el Caribe colombiano
(INVEMAR.2007)
Atlántico, 21
Bolívar, 158
Córdoba, 48
Guiajira, 77
Magdalena, 76
Sucre, 119
Urabá, 62
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
56
Tabla 9. Extensión de la erosión costera por tipos de costas y longitud de la línea de costa (en Km).
Fuente: Diagnostico de la erosión en la zona costera del Caribe colombiano. INVEMAR 2008.
En general el tipo de técnicas que se han venido usando con mayor proporción hasta el momento
se describen a continuación:
Gaviones y bolsacretos: Son jaulas metálicas que se llenan de rocas, generalmente se apilan un
grupo de estas para conformar un muro que protege el área afectada. Su vida útil es corta puesto
que son deterioradas por las olas con facilidad. Su uso está más ligado a los ríos en vez de
utilizarlos a lo largo de las costas del mar.
Rompeolas: Son estructuras de protección de las costas o zonas portuarias que son colocadas de
manera paralela a cierta distancia de la costa. Se construyen generalmente con bloques sueltos o
elementos prefabricados. Tienen como objetivo absorber la energía del oleaje antes que alcance la
orilla.
Espolones: Son estructuras que se extienden de manera perpendicular a la línea de costa con el
fin de capturar arena de la corriente de litoral. Tienden interrumpir la corriente litoral, creando
erosión aguas abajo de este. Para ser eficaz en el empleo de espolones, se deben limitar a
aquellos casos en la corriente se dé en una sola dirección, y que el suministro de sedimentos sea
tal que no se presente erosión aguas abajo.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
57
Revestimientos: El revestimiento o riprap consta de coberturas protectoras, colocadas sobre la
playa o taludes inclinados. Estos absorben la energía del oleaje, su proceso de construcción son
en hormigón y bloques de piedra sobre una capa de material más fino.
Muro de contención: Generalmente se usan para evitar deslizamiento de tierras a lo largo de
taludes ubicados frente al mar. Adicional a esto los muros se utilizan en zonas donde existan obras
viales. Sin embargo en zonas donde el oleaje es significativo puede contribuir a acelerar la erosión
ya que la energía que trae la ola se ejerce sobre el pie del talud causando socavación en el
terreno.
En el Caribe colombiano la mayoría de las obras que se han elaborado para la mitigación de la
erosión costera son espolones (Figura 7), los cuales en su mayoría se han construido
perpendicularmente a la línea de costa y no con algún ángulo respecto a esta, además el análisis
de las clases de obras de protección costera, en relación con la tipología de la costa señala que
este tipo de obra es utilizada independientemente de que la costa este compuesta por acantilados,
playas o costa cenagosa. Por otra parte, se ha evidenciado que este tipo de técnicas solo ha
tenido efectos positivos a corto plazo ya que las estructuras perpendiculares en general tienden a
cortar el flujo de sedimentos llevados por la corriente litoral, lo que genera erosión aguas abajo, y
las estructuras longitudinales por otro lado, contribuyen a aumentar la turbulencia y pérdida de
sedimento generando en algunos casos socavación en sus cimientos.
Figura 7. Tipos de obras de defensa costera en el Caribe colombiano
(INVEMAR.2007)
2% 3%
71%
12%
7%4%
1%
Canalización
Enrocado
Espolón
Muelle
Muro
Rompeolas
Tajamar
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
58
Debido a esto, en la actualidad se han creado diferentes programas y entes internacionales que
apuntan a la utilización de sistemas alternativos (técnicas blandas) para mitigar la erosión reducir
costos, aumentar la efectividad, atenuar efectos colaterales en ecosistemas adyacentes y disminuir
el impacto paisajístico; respecto a obras convencionales. Entre estos tenemos:
Geotubos (Geotextiles)
Estas estructuras las cuales pueden instalarse de perpendicular o longitudinalmente respecto a la
costa, tienen la función de retener los sedimentos de la playa presentándose como una barrera
entre estos y el oleaje, y diferenciándose respecto a otras estructuras convencionales en el las
características material utilizado en la barrera.
Entre las principales características de las estructuras en base a geotexitles, esta su flexibilidad y
permeabilidad; heredadas del material de fabricación. Estos geotextiles, están formados por
tejidos permeables de fibras sintéticas con forma de bolsa o de espiral, los cuales son llenados
con arena bajo especificaciones pertinentes del caso de aplicación.
Entre otros cualidades, se destaca el bajo impacto visual de este sistema, debido a que pueden
ser recubiertos con una capa de arena; y su proceso de instalación puede llegar a ser más rápido
y económico que las grandes construcciones como escolleras y espolones (ACORIM, 2012; ML
Ingeniería, 2009)
En la Figura 8, se presenta un ejemplo en la zona de Las Coloradas, Yucatán en México, donde
la empresa local ML Ingeniera optó por instalar una franja de más de 4 km de Tubos-Geotextil de
polipropileno, con el fin de restituir y proteger la duna natural presente. Estos tubos, se instalaron
uno a uno en forma lineal y fueron llenados con arena de la localidad.
Figura 8. Implementación de Geotextiles en protección costera.
(Fuente: http://www.mlingenieria.com/obras_costera_01.php)
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
59
Sin embargo es preciso mencionar que las construcciones con geotextiles pueden presentan
inconvenientes, ya que al igual que las grandes construcciones como los espigones y rompeolas;
puede generar alteraciones de la dinámica sedimentaria en las zonas próximas no protegidas; y
debido a las características del getextiel, son estructuras que requieren un mantenimiento
constante para evitar roturas en el tejido (Tensar Earth Technologies Inc., 2012; ACORIM, 2012)
Pilotes Hidráulicos
Son cordones de pilotes de madera espaciados regularmente, en perpendicular y/o longitudinal a
playa de interés. Estos elementos funcionan como disipadores de energía, restringiendo el
transporte de sedimentos y favoreciendo la estabilidad de la playa. Gracias a la permeabilidad de
los pilotes hidráulicos, la circulación de sedimentos se mantiene a pesar de ser modificada. Su
instalación resulta relativamente sencilla y poco costosa. Por su parte, la eficacia de estos
dispositivos no está garantizada sistemáticamente según los tipos de playas, de allí que es
pertinente realizar un seguimiento regular durante un periodo de tiempo suficiente para evaluar
eficacia (ACORIM, 2012). La Figura 9 exhibe los pilotes hidráulicos transversales utilizados en
cabo Ferret, Aquitania (Francia).
Figura 9. Pilotes Hidráulicos
Fuente: (ACORIM, 2012)
Arrecifes Artificiales
Los arrecifes artificiales son estructuras sumergidas construidas o colocadas deliberadamente en
el lecho del mar a fin de imitar algunas de las funciones de los arrecifes naturales. La
implementación de los arrecifes en la zona intermareal o anteplaya, reduce la acción de las olas
en las playas. Su presencia favorece el crecimiento de la playa, y disminuyen la deriva litoral
reduciendo de este modo la erosión. Aunque se les puede encontrar de diferentes materiales
(rocas grandes u hormigón) y/o geometrías dependiendo de la patente; su principio físico como
estructura de protección es similar a un rompeolas sumergidos (Convenio de Londres y
Protocolo/PNUMA, 2010; ACORIM, 2012).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
60
Investigaciones referentes a estos elementos, remontan su utilización a hace 3000 años en el
Mar Mediterráneo, cuando las rocas desechadas de las “jaulas marinas” de las pesquerías de
atún se acumularon, para convertirse en sitios de agregación de peses. Asimismo, fueron
utilizados en el siglo XVII, por medio de la disposición de escombros de construcción y rocas para
el cultivo artesanal del kelp en Japón, de donde tiene el origen de “arrecife artificial”. Este
concepto se extendió a los Estados Unidos en la década de 1830, utilizándose maderos de
cabañas frente a la costa de Carolina del Sur para mejorar la pesca y posteriormente a otras
zonas del mundo (Convenio de Londres y Protocolo/PNUMA, 2010).
Partiendo de lo anterior, se emprendieron multiples investigaciones en busca de profundizar en el
conocimiento de los procesos hidrodinámicos y de transporte generados por las estructuras
sumergidas (arrecifes). Ranasinghe y colaboradores (2006), utilizaron modelación numérica
bidimensional, y modelación física 3D escalada (Figura 10).
Figura 10. Modelación numérica 2D y modelación física 3D empleada por Ranasinghe, et al, 2006
Éstos encontraron que la respuesta de la línea de costa ante los arrecifes artificiales es regulada
por los patrones de circulación desde la costa hacia la estructura (rip currents o corrientes
transversales) y las corrientes longitudinales por los gradientes de altura de ola en la cara de
sotavento del arrecife. A diferencia de los arrecifes artificiales, los rompeolas o diques exentos
regulan los estados morfodinámicos de la playa debido principalmente a la difracción del oleaje.
De los resultados más representativos de la investigación es que cuando el arrecife está muy
cerca a la costa, se presentan 2 celdas de circulación con flujo divergente en la línea de costa y el
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
61
sotavento del arrecife, generando erosión local, a diferencia cuando el arrecife se encuentra más
alejado de la costa, se presentan 4 celdas de circulación, con flujo convergente en la línea de
costa y el sotavento del arrecife generando acreción local.
Además de las implicaciones hidrodinámicas, esta alternativa posee como valor agregado, la
carga biológica que adquiere la obra, puesto que además de su labor de protección (principal
interés para el caso) su presencia atrae el crecimiento de la fauna y la flora sobre en la zona. Tal
situación, permite pensar en nuevos atractivos productivos tales como pesca, turismo e
investigación entre otros. Se precisa mencionar que los dichos valores agregados dependerán del
caso puntual evaluado y la gestión costera realizada por la autoridad competente (Convenio de
Londres y Protocolo/PNUMA, 2010; McKaye , 2001 & Oceanus, 2007)
Entre las formas más sobresalientes de estas estructuras se encuentran los Arrecifes Modulares
AMA (véase Figura 11), quienes han probado ser una de las mejores opciones para la creación
de sistemas de atenuación de la energía del oleaje simulando. Los elementos están fabricados en
concreto reforzado de 5000psi con resistencia a la corrosión marina y PH neutro, que garantiza
una gran durabilidad y unas condiciones de material no agresivas para el ecosistema marino.
Sin embargo, la razón que lleva a destacar este tipo particular de arrecifes, es por la forma en
que su geometría disipa la energía de la ola. Cada elemento del arrecife está compuesto por una
estructura de concreto en forma de pirámide truncada con orificios en forma triangular en sus
paredes; las cuales reciben la energía de la ola y la refractan limitando el paso a una pequeña
porción. Esta energía residual se puede reducida aún más implementando sistemas en línea de
arrecifes como se ve en la Figura 11 (McKaye , 2001).
Figura 11. Arrecife Artificial Modulares AMA - Oceanus International.
Fuente:REstauracion%20de%20Playas/Arrecifes%20Modulares%20-
%20Oceanus%20construccion%20y%20tecnologia%20marina.htm
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
62
En la Figura 12 la instalación de un arrecife modular y los resultados obtenidos en después de 2
años de implementación (acompañada de una buena gestión del litoral).
Figura 12. Evolución de costa implementando arrecifes artificiales por Oceanus International.
Fuente:REstauracion%20de%20Playas/Arrecifes%20Modulares%20-
%20Oceanus%20construccion%20y%20tecnologia%20marina.htm
Disipadores De Energía Flotantes
Como su nombre lo indica, son elementos flotantes que se encargan de atenuar el impacto de la
ola sobre el litoral. Uno de los pioneros en la instalación de estos dispositivos fue la empresa
americana WhisprWave, la cual desarrollo disipadores de diferentes tamaños (Según la
necesidad de marina o costa a tratar) con un coeficientes de transmisión de 0.1 y una capacidad
de disipación de olas hasta de 4pies. Estos elementos, son propicios para costas que están
sujetas e a efectos de oleaje por fuerte por tormentas y/o por pasos de grandes embarcaciones.
Una de las principales ventajas que reconoce esta compañía acerca de sus elementos son: la
alta durabilidad, la capacidad de ser transportados e instalados, los costos de instalación son
mínimos y permiten la adicción de elementos al sistema después de instalados en caso que el
área de protección aumente (p ej. ampliación de una marina) (Wave Dispersion Technologies
Inc., 2012).
Los resultados de la eficiencia de estos elementos se pueden observar en la Marina Pier Pint
ubicada en la Bahía Sous en el lago Ontario, New York. En la Figura 13 se presenta, la
2011 2009
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
63
disposición de los elementos sobre la bahía en genera y el comportamiento de los mismos frente
a una ola generada por el paso de una embarcación.
Figura 13. Disipadores de Energía.
Fuente: http://www.whisprwave.com/products/wave-attenuators/
Drenaje de Playa
El sistema de drenaje de las playas permite reducir el nivel freático y el agua depositada por el
ascenso-descenso de las olas, creando una zona no saturada bajo la superficie de la orilla,
próxima a la línea de costa.
Este sistema, consisten un una o varias canalizaciones filtrantes instaladas varios metros por
debajo de la superficie en paralelo a la línea de costa, las cuales tiene como objetivo drenar el
nivel freático y favorecer el depósito de sedimentos, por medio de la recolección de agua y
transporte de la misma a un punto de almacenamiento por gravedad. Una vez en el punto de
almacenamiento, una estación de bombeo regresa el agua al mar o, a ser posible, a puntos
productivos que la requieran.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
64
Esta alternativa una vez construida posee como ventaja que el impacto paisajístico es nulo,
que la arena se deseca con mayor rapidez, algo muy valorado para las actividades
regenerativas; y que el ecosistema litoral se ve muy poco afectado. El sistema de drenaje
resulta eficaz cuando la circulación de las aguas continentales (capas superficiales) contribuye
a la erosión. El coste energético puede amortizarse haciendo uso del agua recogida por las
instalaciones de reciclaje (abastecimiento de depósito acuícola, piscina de agua salada, etc.).
Sin embargo, el uso de este sistema dependerá las condiciones del litoral. Para evitar cualquier
tipo de taponamiento los sedimentos situados bajo la orilla deben ser permeables y densos
(Entre 0,1 y 0,5 mm), del mismo modo, que conviene que la playa que tenga poca pendiente
(entre 1/10 y 1/50). Es necesario que la zona este expuesta a las olas de forma moderada,
aunque de manera constante, y se necesitan ligeras variaciones de temporada (verano/invierno)
con respecto al perfil de la playa. El drenaje frena la erosión, aunque no resuelve el problema
de déficit sedimentario (ACORIM, 2012).
Figura 14. Drenaje de oleaje.
Fuente: (ACORIM, 2012)
Proyectos de drenaje de aguas en playas, beach dewatering que ha sido evaluado como el de
Alassio en Italia (Bowman, D., et al, 2007). Los investigadores después de monitoreas durante un
año la playa, encontraron que el sector de playa drenado ganó 0.28 m3 /m2, a diferencia de la
playa sin intervención la cual perdió 0.03 m3 /m
2. El drenaje de playas en algunos casos ha tenido
relevante éxito con acreciones hasta de 30 m3 /m2 (Dean, 1990), y en otros no se han tenido
resultados significativos (Turner, I.L., y Nielsen, P., 1997).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
65
La modelación basada en procesos se emplea con creciente frecuencia en el estudio de la
dinámica de corrientes, sedimentos, batimetría en diversos ambientes: zonas costeras, ríos, lagos,
embalses, etc. Generalmente, con el fin de reducir la incertidumbre asociada con procesos
naturales o antrópicos, búsqueda de desarrollos sostenibles, diseño de infraestructura y sus
impactos socio-ambientales.
Particularmente, la modelación matemática de la hidrodinámica, el oleaje y la dinámica de
sedimentos en la región de la Guajira y el Magdalena implica la construcción de un sistema que
permita determinar los forzamientos de origen marino en el área de estudio a través de un modelo
de gran escala con cobertura del mar Caribe. Los resultados de este modelo alimentaran un
modelo local en aguas someras para cada uno de los puntos críticos en los departamentos de la
Guajira y del Magdalena que describirá con mayor resolución la dinámica oceanográfica de esta
zona.
Construyendo con la Naturaleza
El concepto de Construyendo-con-la Naturaleza se orienta a integrar soluciones de ingeniería con
las condiciones naturales del entorno costero con el fin de implementar alternativas sostenibles que
estén en armonía con los procesos marino-costeros reduciendo así los impactos negativos sobre el
medio ambiente y los usos potenciales de las playas. Este concepto ha sido utilizado en varias
países con distintas alternativas como arrecifes artificiales, regeneración de playas con arena,
reutilización de material dragado, articulación y uso inteligente de estructuras duras. En Colombia
se han identificado de manera general algunas acciones tendientes a reducir la erosión costera
como restauración del transporte natural de sedimentos, regeneración de playas, rehabilitación de
manglares, desarrollo de arrecifes de coral, uso inteligente de estructuras duras, todas dentro de
una planificación espacial costera (Deltares 2012). De igual forma, se reconoce que estas medidas
deben estar acompañadas de un proceso de aprender con la práctica (Deltares 2012), requiriendo
un apoyo en la investigación científica para el desarrollo e implementación de nuevas tecnologías
acordes con las condiciones específicas del litoral colombiano, así como también políticas de
inversión y programas de monitoreo.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
66
Modelación matemática en Aguas Profundas:
Hidrodinámica: El modelo hidrodinámico resuelve las ecuaciones de Navier Stokes en
combinación con un apropiado grupo de condiciones iníciales y de frontera que resultan del
forzamiento de mareas, factores meteorológicos, densidad variable, descarga de ríos, etc. sobre
una malla curvilínea. El modelo hidrodinámico se basa en el sistema de modelación MOHID
desarrollado por el Instituto técnico Superior de Portugal. Este modelo incluye las fluctuaciones
turbulentas a través de los esfuerzos de Reynolds definidos en un modelo de cierre de
turbulencia véase Uittenbogaard et al. [1992].
Oleaje: La propagación del oleaje en el mar Caribe, el oleaje que allí se forma por acción del
viento, las interacciones entre olas y su disipación se calculan a través del modelo de tercera
generación SWAN [Booij et al., 1999, Ris et al., 1999]. Donde, la topografía del lecho marino, la
hidrodinámica, el forzamiento del viento, el oleaje en las fronteras abiertas son determinantes en el
cálculo de las características del oleaje. El modelo SWAN describe el espectro de densidad del
oleaje a través de la ecuación de balance de acción de ola [Hasselmann et al., 1973] e incluye los
términos que representan el crecimiento y decaimiento de las olas. La plataforma de modelación
MOHID y el modelo de olas SWAN se acoplan fácilmente, permitiendo así determinar la interacción
dinámica entre olas y corrientes.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
67
Modelación matemática Aguas Someras:
Hidrodinámica: el campo de circulación de corrientes en los puntos críticos de la Guajira y el
Magdalena es afectado por las corrientes de marea y las corrientes inducidas por el oleaje. Para el
cálculo de las corrientes se utilizará el modelo COPLA-SP, que determina el tensor de radiación del
oleaje a partir de los resultados obtenidos de altura e incidencia del oleaje obtenidos en las
simulaciones de propagación, calculando el campo de corrientes y niveles debido a estos tensores
por medio de un modelo no-lineal que resuelve las ecuaciones integradas de Navier-Stokes. Para
analizar el sistema de corrientes de marea se utilizará el modelo numérico H2D, que resuelve las
ecuaciones no lineales de aguas someras utilizando un algoritmo en diferencias finitas implícito de
dirección alterna de doble barrido.
Oleaje: la determinación del oleaje en aguas someras implica evaluar el efecto de los procesos de
difracción, asomeramiento, disipación y rotura. Este procedimiento se realiza a través del modelo
OLUCA SP utiliza la aproximación parabólica de la ecuación de la pendiente suave y sirve para
modelar la propagación de un espectro direccional sobre una batimetría irregular considerando los
procesos de asomeramiento, refracción-difracción, disipación por fricción con el fondo y rotura del
oleaje.
Dinámica sedimentaria: Para desarrollar un análisis eficiente del transporte de sedimentos en la
zona litoral es importante conocer la dinámica asociada a la rotura del oleaje y la disipación del
bore en la zona de rompientes. Por lo tanto, se utilizará un enfoque compuesto por dos
componentes: (1) mediciones hidrodinámicas y sedimentológicas en la zona de rompientes y (2)
estimación del transporte potencial de sedimentos por medio de ecuaciones empíricas que utilizan
parámetros oceanográficos, topográficos y sedimentológicos como variables de cálculo así como
de modelos numéricos de transporte de sedimentos litoral tipo EROS (erosión - sedimentación).
El análisis y predicción de los cambios morfológicos en zonas costeras, embalses, ríos etc.
requiere la implementación de avanzados modelos matemáticos basados en procesos. La
interacción/retroalimentación entre los diferentes módulos del sistema de modelación
(hidrodinámica, transporte de sedimentos y evolución morfológica) requiere un manejo cuidadoso
de la diferencia entre las cortas escalas temporales de los procesos hidrodinámicos y de transporte
(variaciones de horas a días) con las largas escalas de los procesos morfológicos. Algunas de las
estrategias que permiten sortear este obstáculo y por ende acelerar la evolución morfológica son:
a) condiciones de frontera promediadas; b) corrección por continuidad; c) método RAM (Rapid
Assessment of Morphology); d) método "online" o del factor morfológico [Roelvink, 2006]. El
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
68
método "online" se destaca por permitir una mayor frecuencia en la actualización del lecho con
respecto a las otras aproximaciones y por tanto será implementado en el cálculo de la evolución
morfológica en las zonas críticas del Caribe colombiano. Este método posibilita la simulación
simultánea de los módulos de flujo, transporte de sedimentos y evolución del fondo; donde las
diferencias en las escalas temporales propias de los procesos hidrodinámicos y morfodinámicos
son tenidas en cuenta por medio de un factor morfológico [Lesser et al. 2004].
Los forzamientos externos del sistema computacional (condiciones de frontera) conformado por los
cuatro módulos descritos anteriormente; permitirán ajustar la solución del modelo matemático al
caso real de cualquier zona del Caribe colombiano a través de una solución única y bien definida.
Por lo tanto, es prioritario caracterizar de manera detallada las condiciones hidrodinámicas y de
oleaje en inmediaciones de los puntos críticos seleccionados. Estos forzamientos serán
determinados a través de estaciones hidrometeorológicas existentes, equipos de medición
oceanográficos (correntómetros AWAC ADCP, sensores de presión, oleómetros), formulaciones
teóricas y a través de modelos de meso-escala con cobertura total del mar Caribe.
La utilización de modelos numéricos de meso-escala permite complementar la información de
campo, aumentando su resolución espacio-temporal. En el área del Caribe colombiano es posible
encontrar información de oleaje generada por modelos numéricos de escala global, como el Wave
Watch III/NOAA. El Wave Watch III/NOAA es un modelo numérico de tercera generación usado en
el cálculo del oleaje, donde los procesos físicos que describen el crecimiento y decaimiento del
oleaje son estimados de manera explícita e incluyen el cálculo de las interacciones no-lineales del
oleaje individual. Este modelo fue validado utilizando datos de altimetría satelital (ERS 1) y boyas
escalares de oleaje, encontrando óptimos resultados a escala global; con errores cuadráticos
medios (relativos) del orden del 15% con respecto a la altura media del oleaje [Tolman, 1992;
Tolman y Chalikov, 1994]. Este tipo de información permite definir diferentes escenarios de clima
marítimo en aguas profundas y propagarlos hasta las fronteras del área de estudio por medio del
modelo SWAN [Booij et al., 1999; Ris et al., 1999], logrando así determinar los principales
parámetros del oleaje en la costa colombiana con una resolución menor de un kilómetro.
El uso de modelos morfológicos es frecuente en países con un alto nivel tecnológico. Donde, su
aplicación en zonas costeras, ríos, lagos, etc. se ha intensificado en la última década en una gran
variedad de aplicaciones, tales como:
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
69
1) Evaluar desempeño y mejorar la comprensión sobre el funcionamiento de obras de
protección costera [Rakha y Kamphuis, 1997; Leont`yev, 1999; Zyserman y Johnson, 2002;
Zanuttigh, 2007]
2) Predicción de la evolución morfológica en zonas costeras, incluyendo complejos sistemas,
tales como: estuarios, lagunas, ensenadas, etc. [van de Kreeke, 2006; Drønen y Deigaard,
2007; Petersen, et al., 2008]
3) Respuesta morfológica a intervenciones antrópicas [Kragtwijka, et al., 2004, Sterlini, et al.,
2005]
4) Prevención de desastres [Wang y Ding, 2007; Ding y Wang, 2008]
5) Manejo integral de zonas costeras [Whitehouse, 2001; Baquerizo y Losada, 2008].
6) Recuperación de playas [Johnson, et al., 2001; Larroudé, et al., 2004].
La aplicación de modelos basados en procesos para predecir los desarrollos morfológicos en las
costas colombianas es aún muy incipiente; su utilización ha obedecido a casos aislados [Lonin,
2002; Cañizares et al., 2007] y no hacen parte de la practica ingenieril-ambiental cotidiana. Esto a
pesar de su importancia en el manejo integral de zonas costeras, el proceso de toma de decisiones
y la definición de estrategias de planeación.
Los sistemas computacionales de modelación experta que más han sido utilizados se dividen en
dos grandes grupos, modelos con licencia comerciales y modelos gratuitos. Radicando su principal
diferencia en el soporte dado por unas instituciones comerciales, las cual se encarga de mantener
la versión del software actualizado, libre de fallas y con mejoras constantes. Entre los modelos más
destacados están:
MIKE DHI
Modelo europeo desarrollado por el DHI (Danish Hydraulic Institute). Sus modelos más conocidos
denominados MIKE 21 y MIKE 3, para 2D y 3D respectivamente, representan posiblemente la
alternativa comercial más difundida en la consultoría internacional. La cantidad de proyectos y su
aplicación, engloba una cantidad muy amplia de aplicaciones en la ingeniería hidráulica y marítima,
contando con cientos de estudios alrededor del mundo. DHI divide los modelos en módulos
(dependiendo de las variables de estado de interés), los que deben ser comprados
independientemente. En el caso particular, de estudios para costas y estuarios, los módulos
mínimos a considerar son:
Módulos Hidrodinámicos
Transporte advectivo y dispersivo
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
70
Otros módulos importantes que deben ser considerados, dependiendo de la problemática que se
desea resolver y la ubicación de la descarga corresponden a:
Oleaje
Transporte de Sedimentos Cohesivos y no-Cohesivos
Cuenta con un buen software de apoyo, y herramientas que permiten exportar la información a
distintos formatos, por ejemplo a GIS (Arc-GIS), la plataforma está limitada a Windows. Es
importante mencionar que para la utilización de este sistema de modelación costera es necesaria
la compra de su licencia.
DELFT 3D
Modelo europeo desarrollado por el instituto independiente DELTARES de Holanda. Al igual que el
modelo anterior, representa uno de las plataformas más utilizada por la consultoría internacional,
contando con cientos de estudios alrededor del mundo. Similar al caso anterior, DELFT divide los
modelos en módulos, cada uno de ellos para resolver las ecuaciones de estado correspondientes.
Para estudios de costas y estuarios se requiere como mínimo:
El modulo Hidrodinámicos (3DFLOW)
De sedimentos (SED)
Bloque de oleaje y corrientes
Además de los módulos para editar la malla e interpolar la Batimetría. Su interfaz se encuentra
disponible para Windows y Linux, cuenta con herramientas para facilitar la entrega de información
a GIS. Para su uso se requiere la compra de licencias. Existe una versión de código libre, mas sin
embargo no tiene un entorno amigable para la gestión de los modelos numéricos y la información.
RMA -4
RMA4 es un modelo hidrodinámico bidimensional cuya solución se basa en los elementos finitos.
Dado que es 2D, supone una concentración y distribución uniforme en la vertical, para hasta seis
constituyentes en forma conservativa y no-conservativa. Su código fuente fue desarrollado por el
cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos (King, Water Resources Engineers, Corps of
Engineers.1973). La interfaz para el post y preproceso es desarrollada a la fecha por la empresa
AQUAVEOS, la última versión corresponde a una plataforma integrada de varios modelos
denominada Surface Modelling System (SMS).
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
71
El otro gran grupo son los modelos con licencias de dominio público, estos se caracterizan porque
el soporte está dado por una comunidad de usuarios y el respaldo una entidad sin fines de lucro
(como Universidades, o alguna entidad gubernamental). La mayor parte de la documentación de
los modelos de dominio público, corresponden a manuales que se han ido completando en el
tiempo a partir de distintas publicaciones, comentarios de usuarios, foros, etc. A continuación se
presentan un listado de los modelos públicos más destacados y utilizados en la actualidad.
SMC (Sistema de Modelado Costero)
El Sistema de Modelado Costero es un conjunto de aplicaciones y modelos numéricos
estructurados de acuerdo con las escalas espaciales y temporales de las diversas dinámicas que
afectan a la morfología de una playa. Todas las aplicaciones del Sistema de Modelado Costero
están integradas en el programa SMC; pero también pueden ser ejecutadas de forma autónoma.
En ese sentido, el SMC puede ser visto como una aplicación independiente con una función
concreta. La estructura del SMC y su relación con los documentos temático y de referencia se
resume en la Figura 15.
Figura 15. Estructura del Sistema de Modelado Costero
(Fuente: IH Cantabria http://www.smc.ihcantabria.com/es/index.asp)
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
72
FVCOM (Finite Volume Coastal Ocean Model)
Es un modelo relativamente nuevo (menos de 10 años), quizás a la fecha el mejor modelo
hidrodinámico para ser aplicado a distintos dominios de modelación, posee buenas herramientas y
excelentes prestaciones gráficas (con Visit), una comunidad muy activa. Se pueden acoplar
distintos modelos, para el cierre de las ecuaciones de turbulencia se puede usar el esquema del
modelo GOTM, también existen módulos acoplados para incluir estudios ecológicos y de otras
forzantes como por ejemplo oleaje. Este modelo es utilizado por instituciones prestigiosas a nivel
mundial como es el caso de la (NOAA), tiene una limitación importante en términos de licencia
respecto a que no se puede usar con fines comerciales, por lo cual su uso queda restringido a
usuarios como universidades y ministerios. Su plataforma de preferencia es Linux, en Windows
puede usarse con ciertas dificultades. Existen diferentes adaptaciones del SMC en distintos países,
como es el caso de España, Taiwán, Túnez y más recientemente en Brasil.
MOHID (Modelo Hidrodinámico)
Es un modelo desarrollado por MARETEC (Marine and Environmental Technology Research
Center) en el instituto politécnico de Lisboa. Es un modelo hidrodinámico 3D portugués, que posee
módulos para estimar desde el transporte de sedimentos hasta la calidad de las aguas. Posee una
interfaz que funciona en Windows, y su licencia no posee restricciones. Está en constante
actualización, parte de la comunidad del modelo la integran españoles, lo que hace atractivo la
cercanía del idioma.
Después de analizar todos los modelos anteriormente descritos en cuanto a características y
limitaciones, el sistema de modelado que se propone para el desarrollo de este proyecto es el
Sistema de Modelado Costero (SMC) el cual además de integrar varios tipos de módulos (flujo,
olas, transporte de sedimentos y morfodinámica) ha sido aplicado exitosamente en una gran
variedad de proyectos internacionales y ampliamente validado bajo diversos forzamientos. En el
ámbito de su implementación se hace necesaria la realización del proceso de adaptación a las
condiciones específicas del litoral Caribe colombiano, por lo cual se propone el desarrollo de un
sistema experto de modelación costera conformado por: Bases de datos (Batimetrías, Olas,
Vientos, Nivel del mar) y un paquete de modelos numéricos.
El desempeño de este sistema y el buen ajuste de sus resultados con las condiciones reales en el
Caribe colombiano también dependen en gran medida de la calidad de los datos recolectados en
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
73
campo. Por consiguiente, se dispondrán de equipos con tecnología de punta para la observación
de:
Corrientes: se dispone de un ADCP (fabricado por RD instruments) que opera con una frecuencia
1200Khz y cuenta con un procesador de banda ancha de la señal acústica para reducir la entrada
de ruido y por ende mejorar su desempeño. A través de este equipo es posible medir perfiles de
velocidad desde el lecho marino (autonomías de hasta 90 días), la superficie o desde un bote en
movimiento.
Oleaje: se cuenta con un sensor WHWDS-050 (RD instruments) que se acopla con el ADCP y
posibilita la medición multidireccional del oleaje a través de varias técnicas (velocidades orbitales,
rastreo acústico de la superficie y sensor de presión). La calidad de las observaciones puede
determinarse indirectamente a través de la similitud en los resultados de estas tres técnicas
independientes.
Nivel del mar: el ADCP tiene integrados sensores de presión y rastreadores de la superficie del
agua, a través de los cuales es posible determinar las variaciones del nivel del mar en forma
simultánea a las mediciones de velocidad y oleaje direccional.
Sedimentos en suspensión: el "backscatter" de la señal acústica registrada por el ADCP es
proporcional a la concentración de sedimentos en suspensión. Observaciones simultaneas de las
concentraciones a través del ADCP y de muestreos mecánicos hacen posible la definición de una
relación funcional entre el "backscatter" y la concentración de material en suspensión. Un equipo
óptico (OBS) será utilizado en las campañas de medición para determinar perfiles de
concentraciones, de tal forma que se complemente y valide la información obtenida por el ADCP.
10.1 MARCO NORMATIVO
La Política Nacional del Océano y de los Espacios Costeros (PNOEC) propende por el desarrollo
de los espacios oceánicos y las zonas costeras mediante su ordenamiento ambiental y manejo
integrado, de forma que contribuya al mejoramiento de la calidad de vida de la población
colombiana y a la conservación de los ecosistemas y los recursos marinos y costeros. Para esto,
la PNOEC plantea unas líneas de acción para estas áreas temáticas, entre las cuales se destaca
que El Estado, a través del Ministerio del Interior y de Justicia y la Dirección de Prevención y
Atención de Desastres (DPAD), en coordinación con el Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial (MAVDT), la DIMAR, las Corporaciones Autónomas Regionales costeras
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
74
(CAR), el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), el Instituto de
Investigaciones Marinas y Costeras “José Benito Vives de Andréis” (INVEMAR) y el apoyo de los
entes territoriales y demás entidades del orden nacional que se requieran, desarrollará e
implementará herramientas que reduzcan la vulnerabilidad del océano y los espacios costeros ante
los efectos del cambio climático global, especialmente los relacionados con el aumento del nivel
medio del mar y sus efectos (PNIEC, 2009).
A pesar de estas normatividades en Colombia actualmente no se cuenta con un documento de
referencia para estudios y diseños, por lo tanto se requiere de la elaboración de una metodología
que comprenda desde la caracterización de la zona, el levantamiento de la información base, el
diseño de las diferentes alternativas, la evaluación de estas alternativas, el desarrollo de los planes
de monitoreo y control hasta el seguimiento del impacto de estas obras. Estas metodologías de
referencia se han implementado en otros países, tal es el caso de los Estados Unidos que cuenta
con el Coastal Engeniering Manual (CEM) el cual es un documento técnico único y completo que
incorpora herramientas y procedimientos para planificar, diseñar, construir y mantener proyectos
costeros. Este manual de configuración se incluye los principios básicos de los procesos costeros,
los métodos para el cálculo de la planificación costera y parámetros de diseño y orientación sobre
cómo formular y llevar a cabo estudios en apoyo de las inundaciones costeras, la protección de la
costa, y los proyectos de navegación.
Por su parte en España se implementó el programa de Recomendaciones para las Obras
Marítimas (ROM) el cual se inició en 1987 por orden del Director General de Puertos y Costas del
Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, mediante la constitución de una Comisión Técnica con
el mandato de redactar un conjunto de Recomendaciones, o Normas Técnicas, que reunieran la
tecnología más avanzada en el campo de la ingeniería marítima y portuaria y que se constituyeran
en instrumento técnico para proyectistas, constructores y administraciones portuarias, facilitando a
todos el acceso a la información especializada, la disponibilidad de un conjunto ordenado de
criterios que contribuyan a la optimización de sus actuaciones profesionales e institucionales, el
progresivo desarrollo del prestigio internacional de la tecnología portuaria española y asimismo a
fomentar la exportación de dicha tecnología.
A partir de amenaza de erosión costera caracterizada es necesario del desarrollo de estudios y
mapas de vulnerabilidad y riesgo para sectores críticos, El riesgo es definido como el daño o
pérdida esperado a partir de la probabilidad de ocurrencia de eventos de origen natural o humano
peligrosos y de la vulnerabilidad de los elementos expuestos en un determinado sitio y en un
período de tiempo dado. La amenaza o peligrosidad está representada por un peligro latente
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
75
asociado a un fenómeno físico de origen natural o tecnológico, externo al sujeto, que puede
presentarse en un sitio y en un tiempo de exposición determinados y producir efectos adversos
sobre bienes materiales y personas. Por su parte, la vulnerabilidad es definida como la
característica de una persona o grupo en base a su capacidad para anticipar, sobrevivir, resistir y
recuperarse del impacto de una amenaza natural (Blaikie et al. 1996).
Las evaluaciones del riesgo demandan un análisis de sus dos componentes, la peligrosidad y la
vulnerabilidad (Cardona, 1993; Bennett y Doyle,1997). Por un lado, deben estudiarse las
características físicas y particularidades de la amenaza o peligro y por otro, las de la población e
infraestructura expuesta al mismo (Cutter, 1996; Boruff et al., 2005; Birkmann, 2007; Del Río y
Gracia,2009). Posteriormente de la combinación de ambos, se obtiene el riesgo del área frente a
un determinado evento que se puede cartografiar (Bennett y Doyle, 1997). El método más utilizado
para la evaluación del riesgo consiste en la elaboración de un índice cuantitativo de peligrosidad y
uno de vulnerabilidad compuestos por indicadores o variables, los cuales al combinarse
constituyen el riesgo (Cutter et al., 2000; Cardona, 2001; Wu et al., 2002; Boruff et al., 2005;
Birkmann, 2007; Hegde y Reju, 2007; Del Río y Gracia, 2009).
11 BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
Abessa, D.M.S., Sousa, E.C.P.M., Rachid, B.R.F., Mastroti, R.R., 2001. Sediment toxicity in
Santos estuary, SP-Brazil: preliminary results. Ecotoxicology and Environmental Restoration 4 (1),
6–9.
American Public Health Association (APHA), 2006. Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater, 19th ed. APHA, Washington, DC.
Artioli, Y., Bendoricchio, G., Palmeri, L. Defining and modelling the coastal zone affected by the
Po river (Italy). Ecological Modelling 184, 55–68, 2005
Ascough, J.C. Maierb, H.R., Ravalico, J.K., Strudley, M.W. Future research challenges for
incorporation of uncertainty in environmental and ecological decision-making. ecological modelling
21 9 , 383–399, 2008.
Bald, J., Sinquin, A., Borja, A., Caill-Milly, N., Duclercq, B., Dang, C., de Montaudouin, X. A
system dynamics model for the management of the Manila clam, Ruditapes philippinarum (Adams
and Reeve, 1850) in the bay of Arcachon (France). Ecological Modelling.
doi:10.1016/j.ecolmodel.2009.03.031.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
76
Bell K and Ray P (2004) North Atlantic Hurricanes 1977-99: Surface Hurricane-Force Wind Radii
Atlantic Sea Surface Temperatures and Tropical Cyclone Formation. Monthly Weather Review. Vol.
132; 1167-1189.
Bleck, R. An oceanic general circulation model framed in hybrid isopycnic-cartesian coordinates,
Ocean Modell., 4, 55– 88, 2002
Booij, N., Holthuijsen, L.H. 1987, Propagation of ocean waves in discrete spectral wave models,
Journal of Computational Physics, 68, 307-326.
Borja, A., Bricker, S.B., Dauer, D.M., Demetriades, N.T., Ferreira, J.G., Forbes, A.T., Hutchings,
P., Jia, X., Kenchington, R., Marques, J.C., Zhu, C. Overview of integrative tools and methods in
assessing ecological integrity in estuarine and coastal systems worldwide. Marine Pollution Bulletin
56, 1519–1537, 2008.
Bricker, S.B., Ferreira, J.G., Simas, T. An integrated methodology for assessment of estuarine
trophic status. Ecological Modelling 169, 39–60, 2003.
Chassignet, E. P., et al. (2007), The HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model) data assimilative
system, J. Mar. Syst., 65, 60 – 83.
Contestabile, P., Aristodemo, F., Vicinanza, D., y Ciavola, P. 2012. Laboratory study on a beach
drainage system. Coastal Engineering 66 (2012) 50–64.
Dias, J.M., Sousa, C.M., Bertin, X., Fortunato, X. and Oliveira, V., Numerical modeling of the
impact of the Ancão Inlet relocation (Ria Formosa, Portugal), Environmental Modelling and
software, 24, pp. 711–725, 2009.
Ferreira, J.G., Hawkins, A.J.S., Monteiro, P., Moore, H., Service, M., Pascoe, P.L.,Ramos, L.,
Sequeira, A. Integrated assessment of ecosystem-scale carrying capacity in shellfish growing
areas. Aquaculture 275, 138–151, 2008
Fortes, J., Silva, C., Cardoso, A. Validation of a water quality model for the Ria de Aveiro lagoon,
Portugal. Environmental Modelling & Software 23, 479-494, 2008.
Garcia, F., Palacio, C., Chang, G. Modelo 3D para la Simulación del patrón de circulación en Área
Costera de Santa Marta (COLOMBIA). Revista Faculta de Ingeneiria, 62, 177 - 188, 2012
Garcia, F., Palacio, C., Garcia, U. Simulation of hydrodynamic condictions at santa marta coastal
area (COLOMBIA). Dyna, 174, 119-126,2012.
Garcia, F., Palacio, C., Garcia, U. Uso de un modelo regional para el mar Caribe para obtener
condiciones fronteras abiertas en un modelo local para la bahía de Santa Marta – Colombia,
Boletín Científico CIOH, 26, 33-46, 2008.
García, F.F., Chang, G., Palacio, C. Calibración y validación de un modelo 3D para el área
costera de Santa Marta (Colombia). Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, 62, 177-188, 2012a.
Garcia, F.F., Palacio, C., Garcia U. Simulation of hydrodynamic condictions at Santa Marta
coastal area (Colombia), Dyna, 174, 119-126, 2012b.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
77
Gray W (1984) Atlantic Seasonal Hurricane Frequency. Part I: El Niño and 30 mb Quasi-Biennial
Oscillation Influences. Mon. Weather Rev., 112: 1649-1668.
Halliwell, G. (2004), Evaluation of vertical coordinate and vertical mixing algorithms in the HYbrid
Coordinate Ocean Model (HYCOM), Ocean Modell., 7, 285 – 322
Hofmann, J., Behrendt, H., Gilbert, A., Janssen, R., Kannen, A., Kappenberg, J.,Lenhart, H., Lise,
W., Nunneri, C., Windhorst, W. Catchment-coastal zone interaction based upon scenario and model
analysis: Elbe and the German Bight case study. Regional Environmental Change 5, 54–81, 2005.
Hoyos, I., Florville, T., Palacio, C. Caracterización del patrón de Circulación de las bahías
Sapzurro y Capurganá mediante la implementación de un modelo hidrodinámico en dos
dimensiones. Boletín Científico CIOH, 26, 47 - 58, 2008
Jørgensen, S.E., Bendoricchio, G. Fundamentals of Ecological Modelling. In:Developments in
Environmental Modelling, third ed., vol. 21. Elsevier, Netherlands, 530 pp, 2001.
Ledoux, L., Beaumont, N., Cave, R., Turner, R.K. Scenarios for integrated river catchment and
coastal zone management. Regional Environmental Change 5,82–96, 2005.
Li, M., Zhong, L. and Boicourt, W., Simulations of Chesapeake Bay estuary: sensitivity to
turbulence mixing parameterizations and comparison with observations, Journal of Geophysical
research, 110, pp. 27-36, 2005.
Liu, C.L., Chen, H.T., Ren, H.B., Zhang, G.S. Nutrient elements in wet deposition (precipitation)
from the Yellow Sea and the East China Sea regions. Marine Environmental Science (China) 22,
26–30, 2003.
Long, E. R., MacDonald, D. D., Smith, S. L. and Calder, F. D. (1995) Incidence of adverse
biological e€ects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments.
Environmental Management 19, 81±97.
Lonin, S., Anduckia, J.C. Asimilación de datos de temperatura superficial del mar en el modelo
hidrodinámico de pronóstico de las condiciones oceanográficas del mar Caribe. Boletín Científico
CIOH, 21, 38 – 50, 2003.
Lonin, S., Calero, LA., Tuchkovenko. Modelo numérico de calidad de aguas para la Ciénaga
Grande de Santa Marta. Ingeniería del Agua, 10(4), 479 - 492, 2003
Lonin, S., Empleo de los datos de la NOAA-NODC-WOA en el modelo hidrodinámico del Caribe.
Boletín Científico CIOH, 22, 45 – 55, 2004.
Marinov, D., Galbiati, L., Giordani, G., Viaroli, P., Norro, A., Bencivelli, S., Zaldivar, J.M. An
integrated modelling approach for the management of clam farming in coastal lagoons. Aquaculture
269, 306–320,2007.
Marinov, D., Galbiati, L., Giordani, G., Viaroli, P., Norro, A., Bencivelli, S., Zaldivar, J.M. An
integrated modelling approach for the management of clam farming in coastal lagoons. Aquaculture
269, 306–320. 2007.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
78
Ministry for the Environment. 2003. Microbiological Water Quality Guidelines for Marine and
Freshwater Areas. Wellington, New Zealand.
Montoya, L., Toro, F.M. Calibración de un modelo hidrodinámico para el estudio de los patrones
de circulación en el Golfo de Urabá, Colombia. Avances en Recursos Hidráulicos, 13, 37-54, 2006.
Nobre, A.M., Ferreira, J.G., Newton, A., Simas, T., Icely, J.D., Neves, R. Management of coastal
eutrophication: integration of field data, ecosystemscale simulations and screening models. Journal
of Marine Systems 56, 375–390, 2005.
Nunneri, C., Hofmann, J. A participatory approach for integrated River Basin management in the
Elbe catchment. Estuarine, Coastal and Shelf Science 62, 521–537, 2005.
Palacio, C., Garcia, F.F. y Garcia, U. Calibración de un modelo hidrodinámico 2D para la bahía de
Cartagena, DYNA, 164, 152166, 2010.
Ranasinghe, R., Turner, I.L., 2006. Shoreline response to submerged structures: a review.
Coastal Engineering 53, 65–79.
Ranasinghe, R., Hacking, N., Evans, P., 2001. Multi-functional artificial surf breaks: a review,
Report No. CNR 2001.015, NSW Dept. of Land and Water Conservation, Parramatta, Australia.
Ranasinghe, R., Turner, I., Symonds, G., 2006. Shoreline response to multi-functional artificial surfing
reefs: A numerical and physical modelling study
Restrepo, J. D. y B. Kjerfve. Oceanografía del Delta del San Juan: Mareas, Circulación, Dispersión Salina y
Relaciones Ambientales. En: Correa, I. D. y J. D. Restrepo (eds.), Geología y Oceanografía del Delta del Río
San Juan, Litoral Pacífico de Colombiano. Fondo Editorial U. EAFIT y COLCIENCIAS, 57-90. 2002a.
Restrepo, J. D. y B. Kjerfve. The San Juan Delta, Colombia: Tides, Circulation, and Salt Dispersion.
Continental Shelf Research, 22, 1249-1267, 2002b.
Restrepo, J., Otero, L. Aplicación de modelos hidrodinámicos para evaluar la dinámica del oleaje y el nivel
del mar en el sistema deltaico del río mira (colombia): bases para la gestión costera. Boletín Científico CCCP,
14, 31 – 48, 2007.
Roebeling, P.C., Bohnet, I., Smith, M., Westcott, D., Kroon, F., Hartcher, M.,Hodgen, M., Vleeshouwer, J.,
2005. Landscapes Toolkit for triple-bottom-line assessment of land use scenarios in Great Barrier Reef
catchments. December 2005. In: MODSIM 2005 International Congress on Modelling and Simulation.
Modelling and Simulation Society of Australia and New Zealand, pp. 711–717
Roebeling, P.C., Bohnet, I., Smith, M., Westcott, D., Kroon, F., Hartcher, M., Hodgen, M., Vleeshouwer, J.,
2005. Landscapes Toolkit for triple-bottom-line assessment of land use scenarios in Great Barrier Reef
catchments. December 2005. In: MODSIM 2005 International Congress on Modelling and Simulation.
Modelling and Simulation Society of Australia and New Zealand, pp. 711–717, 2005
Schiff, K., Luka, B., Gregorio, D., Gruber, S., Ecological forecasting in Chesapeake Bay: Using a mechanistic–
empirical modeling approach. Marine Pollution Bulletin 62., 2780–2786, 2011.
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
79
Shchepetkin, A. F., McWilliams, J.C. The regional oceanic modeling system (ROMS): a split-explicit, free-
surface, topography-following-coordinate oceanic model. Ocean Modelling, vol. 9, pp. 347-404, 2004.
Sierra,J.P., Mösso, C., Gonzalez del Río, J., Mestres, M., Cupul, L., Sánchez-Arcilla, A., Rodilla, M., Falco, S.,
Romero, I., González-Marco, D., and Puigdefábregas, J. Sources and Sinks of Nutrients and Pollutants in
Cullera Bay. Journal of Coastal Research: Special Issue 47: pp. 31 – 39, 2007.
Simionato, C., Meccia, V., Dragani, W. and Nuñez, M., On the use of the NCEP/NCAR surface winds for
modeling barotropic circulation in the Río de la Plata, Estuarine Coastal Shelf Sci., 70, pp. 195-206, 2006.
Toro, M., BERNAL, G. La complejidad de la dimensión física en la problemática costera del Golfo de Urabá,
Colombia. Gestión y Ambiente, 8(1), 123 – 135, 2005
Toro, M., ESCOBAR, C. Aplicación de un esquema 2-D en la solución de ondas de marea. Revista
Universidad Eafit, 132, 33 - 43,2003.
U.S. Environmental Protection Agency (EPA) 1998. Guidelines for technological J Risk. Assessment. Risk
Assessment Forum. US EPA. Washington. D.C. EPAl63OfR·9SIOO2F.
Volk, M., Hirschfeld, J., Dehnhardt, A., Schmidt, G., Bohn, C., Liersch, S., Gassman, P.W.
Integrated ecological-economic modelling of water pollution abatement management options in the
Upper Ems River Basin. Ecological Economics 66, 66–76, 2008.
Whalen, J., Uljee, I., White, R., Neis, B., Engelen, G. An Individual Based Model of the Lobster
Fishery in St. John Bay, Newfoundland, Canada. Research Institutefor Knowledge Systems,
Maastricht, 87 pp. 2004.
Whitall, D., Bricker, S., Ferreira, J., Nobre, A., Simas, T., Silva, M. Assessment of eutrophication
in estuaries: pressure-State-Response and nitrogen source Apportionment. Environmental
Management 40, 678–690, 2007.
Dirección General del Observatorio Ambiental. Ministerio del Medio Ambiente y Recursos
Naturales. El Salvador
Stanley R. Riggs, Dorothea Ames and Karen Dawkins Estuarine shorelines behind complex
barrier islands. Provided by North Carolina Sea Grant.
Geagar Prasetya.2007. Coastal protection in the aftermath of the Indian Ocean tsunami : What
role for forests and trees. Bangladesh.RAP . Chapter 4 p.p. 219
INGEOMINAS.1998. Geomorfología y aspectos erosivos del litoral Caribe Colombiano.
Geomorfología y aspectos erosivos del litoral Pacífico colombiano. Publicación Geológica Especial
No 21 Bogotá 111p. y 32 mapas
IVEMAR.2002. Informe del estado de los ambientes marinos y costeros en Colombia : Año 2001.
Santa Marta, Colombia
INVEMAR. 2007 . Diagnostico de la erosión en la zona costera del Caribe colombiano. Blanca
Oliva Posada Posada, William Henao Pineda
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
80
INVEMAR. En preparación 2007. Geomorfología y clima de la zona costera aledaña a la Sierra
Nevada de Santa Marta. Martínez J.O. 1993. Geomorfología y amenazas geológicas de la línea de
costa de Caribe central colombiano (sector Cartagena-Bocas de Ceniza). Publicaciones Geológicas
Especiales de INGEOMINAS No 10 p.p. 1.62
Molares. Cañón M.L y Gonzales M.F 2001. Caracterización oceanográfica y meteorológica del
Caribe colombiano. Caso de estudio área de Cartagena de indias. Centro de investigaciones
Oceanográficas e hidrográficas. Dirección General Marítima Armada Nacional de Colombia
Cartagena. 106 p
Monterey Bay Sanctuary Foundation and the Southern Monterey Bay Coastal Erosion Working .
2012. Evaluation of erosion mitigation alternatives for Southern Monterey Bay
Nicholls, J.R et al. 1995. Impacts and Responses to Sea-Level Rise : Qualitative and Quantitative
Assessments. En: Journal of Coastal Research Special Issue No.14 pp 26-43
Ortiz J.C., Huracanes y tormentas en el Caribe Colombiano desde 1900. Boletín Científico CIOH,
No. 25, ISSN 0120-0542, Cartagena de Indias, Colombia, diciembre de 2007.
Lizano, O.G. Modelo de vientos ajustado a un modelo de generación de olas para el pronóstico
durante huracanes. Geofísica 1990. Vol. 33, pp. 75-103.
Lizano O.; OCAMPO F.; ALVARADO L.; VEGA R.; PUIG J. (2001) Evaluación de modelos
numéricos de Tercera Generación para el pronóstico del oleaje en Centroamérica y México.
Revista Tópicos Meteorológicos y Oceanográficos Julio 2001 Volumen 8 - Número 1.
Lizano, O.G. 2006. “Simulación de oleaje de huracán usando modelos de viento paramétricos en
un modelo de olas de Tercera Generación- Hurricane wave simulation using parametric wind
models in a Third Generation wave model”. Boletín Científico CIOH. 24: 36.47.
Meisel A (2003) The Continentalization of the Island of San Andrés, Colombia: Panyas, raizales
and tourism, 1953-2003. Working Documents on Local, N° 37, Bank of the Republic, CEER-
Cartagena.
Mo K, Bell G.D and Thiaw W (2001) Impact of Sea Surface Temperature Anomalies on the
Atlantic Tropical Storm Activity and West African Rainfall. J. Atmos. Sci., 58, 3477– 3496.
Ortiz J.C y Mercado A (2006) Preliminary Study of the Impact of Hurricane Swell on the Coast
Line of the Atlantic Department. Scientific Bulletin, CIOH. Vol. 24. 48-59.
Ortiz J.C (2009) Application of a Parametric Wind Model and a Spectral Swell Model for the Study
of Maximum Swell Generated by Hurricane Lenny on the Colombian Caribbean Coast in 1999.
Scientific Bulletin, CIOH, No. 27:29-36
Ortiz J.C, Lopez F, Estrada E and Bacca L (2008) Study and Simulation of Hurricane JOAN on the
Colombian Caribbean Coast Including the Island of San Andrés in 1998. Journal of the Colombian
Physics Society. Vol. 40 No. 2: 444-446
PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN
PARA PROTECCIÓN Y RECUPERACIÓN DE ZONAS COSTERAS
EN EL CARIBE COLOMBIANO
81
Ortiz J.C (2007) Hurricanes and Storms in the Colombian Caribbean since 1900. Scientific
Bulletin, CIOH, No. 25: 54-60
Plazas J, Ortiz J.C and Lizano O (2012) Preliminary Results of the Evaluation of Cyclonic Activity
and the Impact of Swell on the Island of San Andrés from 1851 until 2009. Scientific Bulletin, CIOH,
on press.
Rubiera J (2005) Early Warning for Hurricanes.Thematic Session Cluster 2 World Conference on
Disaster Reduction. Kobe, Japan. January 18 – 22.
Shapiro LL and Goldengerg S.B (1997) Atlantic Sea Surface Temperatures and Tropical Cyclone
Formation. Journal of Climate. Vol. 11; 578-590.
Thompson D (1998). Atmospheric Processes and Systems. London, UK: Routledge. P. 153
Unisys Weather Tropical Data Department [website] [Updated 2007 February 1; Cited February
15, 2006]. Available at: http://weather.unisys.com/hurricane/atlantic/index.html
Zandbergen P (2008) Exposure of US Counties to Atlantic Tropical Storms and Hurricanes, 1851–
2003. Nat Hazards. Springer. May 2008.
Comité Directivo Nacional ICER, “Informe de Coyuntura Económica Regional Departamento de
La Guajira.,” 2006. [Online]. Available:
http://www.banrep.gov.co/documentos/publicaciones/regional/ICER/guajira/2006_1.pdf.
Presidencia de la República, “Diagnóstico Socio-económico Departamento de La Guajira,” 2008.
[Online]. Available:
http:/www.reintegracion.gov.co/Es/proceso_ddr/Documents/pdf_investigaciones/esp_la_guajira.p
df.
E. Balduzz, “Calidad del agua. Desalinización. REUNIÓN INTERNACIONAL SOBRE
TECNOLOGÍAS APROPIADAS EN AGUA Y SANEAMIENTO. Girardot.,” 2006. [Online]. Available:
http://idbdocs.iadb.org/wsdocs/getdocument.aspx?docnum=816008.