Citation

Malvarez GC, Cooper JAG. J. Coast. Res. 2000; 16(3): 800-815.

Copyright

(Copyright © 2000, The Coastal Education and Research Foundation)

DOI

10.2307/4300090

PMID

unavailable

Abstract

Studies of the theoretical relationships between wave characteristics, nearshore topography and beach dynamics are common in coastal engineering and coastal geomorphology studies. Frequently, these studies use spatially averaged values of dynamic variables (waves, tides) and spatially-averaged nearshore topography. Such an approach reduces the accuracy and introduces errors when the relationships between variables are considered. High-resolution surfzone input and output which are needed to simulate the complex relationships between waves, tides, winds and sediments for both modal and high energy/low frequency events can, however, be achieved by adapting and extending existing approaches. This paper introduces a method to investigate and characterise wave-induced processes using a whole-surf-zone approach (i.e. an integrated rather than an averaged approach) and produce useful output for geomorphological interpretation of beach morphodynamics. This involves the following steps: (i) Extraction of spatially-referenced hydrodynamic data from a 2-D numerical wave propagation model. The geographical and hydrodynamic data is then written to a secondary file, (ii) Creation of a surf-zone map and hydrodynamic database, (hi) Calculation of (a) local slopes within the surf-zone to characterise nearshore processes and (b) average slopes for application of beach classification formulae (e.g surf scaling parameter).(iv) Calculation of nearshore parameters (e.g. potential currents, sediment transport, wave setup etc), (v) Extraction of G.I.S. compatible output for further analyses. This approach, while still a simplification of surf-zone processes, avoids the surf-zone averaging or single-point data limitations inherent in earlier approaches and offers the opportunity for more robust and detailed investigations of nearshore processes. It also avoids the bathymetric updating of other models, which tend to multiply errors. Several examples are discussed in which the use of this approach as an aid to morphodynamic interpretation has been demonstrated. The approach is presented as an aid to interpretation of field observations through simulation of relevant morphodynamic parameters which would be difficult to obtain through field measurement. /// Los estudios de las relaciones teoricas entre el oleaje, la topografia de los fondos someros y la dinamica de las playas son recursos frecuentes para en la investigacion del medio fisico litoral. Con frecuencia, estas investigaciones utilizan metodos en los que se incorporan valores medios del oleaje, mareas y/o vientos y se relacionan con estimaciones espaciales de la zona cercana a la costa (topografia sumergida de la franja litoral). Esta aproximacion teorica provoca la profusion de errores en estimaciones cuantitativas que resultan en proyecciones de la evolucion de las playas de escasa utilidad para investigadores o que induce a graves errores en los calculos de ingenieros de costas. En su mayor parte, los errores se producen por el abuso de valores medios y el limitado conocimento sobre la evolucion no-lineal de los procesos litorales. En este articulo se presenta un metodo para investigar y caracterizar procesos inducidos por los agentes marinos en la zona de surf y que se reflejan en la evolucion potencial de la play a emergida y sumergida. Se enfoca el estudio desde el punto de vista de la integracion de los resultados calculados para puntos en la zona de surf. Esta aproximacion evita el uso de valores medios en los parametros hidrodinamicos y hace uso de unas parrillas topograficas de alta resolucion que permiten el calculo mas adecuado de las pendientes que afectan el oleaje en todos los puntos de la zona de surf. El metodo implica una serie de pasos: (i) Extraccion de los datos hidrodinamicos tras la ejecucion de un programa de ordenador para propagacion de oleaje. (ii) Creacion de una base de datos geo-referenciados de informacion hidrodinamica exclusivo para la zona de surf, (iii) Calculo geometrico de las pendientes internas y caracterizacion de la topografia de la zona de surf, (iv) Calculo de parametros morfodinamicos en la zona de surf (surf-scaling-parameter, corrientes de deriva, transporte ortogonal, etc.) (v) Produccion de salidas graficas y tabuladas compatibles con programas de SIG. El metodo, aunque aun sufre de la simplificacion inherente a la reproduccion analitica de sistemas naturales, intenta solucionar problemas habituales en estudios anteriores, como la utilizacion de datos extraidos de instrumentos instalados en areas puntuales de la zona de surf o aquellos derivados de la simulacion computerizada repetida sobre valores actualizados de batimetrias sinteticas (e.g. GENESIS, SBEACH). Los resultados se presentan como ejemplos de utilizacion del modelo para dos casos de estudio paradigmaticos, que se desarrollan en dos ambientes de oleajes y topografias muy dispares. En los casos planteados el modelo se presenta como una herramienta util para la caracterizacion y estudio de procesos litorales mas accesible y flexible que la aproximacion empirica alternativa.