Reportaje Especial - Aplicación de ACETube® en Restauración de Playas

               En los últimos años, se deben construir muchas instalaciones o estructuras costeras debido a las necesidades de varias construcciones de infraestructura y desarrollos económicos de los seres humanos durante décadas, lo que lleva a cambios significativos en el medio ambiente costanero. En términos de factores naturales como el calentamiento global, el aumento del nivel de mar, los tifones, las grandes olas y las marejadas ciclónicas también empeoran debido al clima extremo. Los recursos ecológicos marinos están gravemente amenazados, y la costa se ha erosionado gravemente. Se han derivado muchos métodos de protección costera para evitar que la costa retroceda y mantener la estabilidad.

                       Las consideraciones de planificación y diseño de los proyectos tradicionales de protección costera incluyen la prevención de desastres y la seguridad estructural. Los más comúnmente aplicados en las instalaciones de protección costera son los diques de hormigón armado, los revestimientos, los malecones y los rompeolas en alta mar.
                       Aunque estas estructuras pueden desempeñar el papel de prevención de desastres y control de olas, a menudo tienen efectos adversos en el entorno natural, la ecología y el paisaje estético de la costa. Además, debido a problemas de diseño, el método rígido de construcción de protección costera aumenta el reflejo de las olas frente a las estructuras para acelerar la erosión de la playa, lo que provoca numerosas protestas de grupos ecologistas, protección ambiental y paisajistas. Por lo tanto, el desarrollo de la costa gubernamental debe estar a la altura de la tendencia mundial. Significa que además de la función de seguridad nacional, las instalaciones construidas también deben cumplir con los objetivos multifuncionales de protección ambiental, ecología y paisaje estético.
                       Los requisitos de planificación y diseño de las instalaciones costeras para la prevención de desastres no solo deben considerar la seguridad, economía y la función tradicionales, sino también la protección y rehabilitación del entorno ecológico natural, para lograr el mantenimiento y la utilización sostenible del entorno costero.
                       El propósito de la protección costera es principalmente prevenir o mejorar la erosión costera causada por el desequilibrio entre la cantidad de arena suministrada a la costa y la cantidad de arena descargada. Los tipos de erosión costera general se clasifican ámpliamente de la siguiente manera:

1. Erosión de los acantilados marinos: La lutita blanda o la formación geológica sedimentaria cerca de la costa se derrumbó y erosionó, debido a las acciones de las olas a largo plazo y el recargo de la sobrecarga.
2. Reducciones del transporte de sedimentos de los ríos: Los sedimentos descargados de los ríos son la principal fuente de arena derivada a lo largo de la costa. Si la cantidad de sedimentos transportados por el río es mucho mayor que la erosión de las olas, se formará un delta en el estuario. Entonces, se ocurrirá una formación de acumulación a lo largo de la costa. Sin embargo, si la pérdida de suelo en río arriba se reduce por algunos factores, hace que una cantidad menor de arena y grava fluya río abajo, la fuerte reducción de la fuente de arena del estuario da como resultado una acumulación del río, mucho menor que la erosión de las olas, por lo tanto, lleva a la formación de la erosión costera.
3. El impacto de las estructuras costaneras: si las instalaciones costeras tales como: los rompeolas, los embarcaderos y los rompeolas en alta mar no se planifican y diseñan correctamente, pueden bloquear el transporte de sedimentos por las corrientes oceánicas, reduciendo la precipitación de arena derivada, y algunos sedimentos serán arrastrados al mar por las corrientes de resaca, lo que provocará la erosión costera.
4. Efecto de las olas y las corrientes de marea: El flujo de agua generado por las olas y las mareas impulsa el transporte de arena a lo largo de la costa. Cuando la inclinación de la ola es más significativa, o la pendiente de la playa es pronunciada, la velocidad del reflujo aumentará, lo que puede provocar la erosión de la playa.

                       En los últimos años, se han desarrollado muchos métodos de protección innovadores debido a la tecnología moderna en la industria de la ingeniería civil que puede tener en cuenta las características costeras, el medio ambiente ecológico y los paisajes estéticos, por ejemplo, alimentación artificial de playas, rompeolas sumergidos y valla para arena. Entre ellos, la alimentación artificial de las playas es la más acorde con el principio de la naturaleza. La playa es un absorbente natural de olas. La regeneración artificial de la playa, es una tecnología que mueve el tamaño de partícula adecuado del recurso de arena al área erosionada, a través del transporte hidráulico o mecánico para equilibrar la oferta y la demanda a lo largo de la costa para lograr la estabilidad. Alternativamente, utiliza soluciones de ingeniería para mejorar o mantener las playas frente a la erosión. Es un método de control de la erosión costera no estructural para ayudar a prevenir la erosión de las playas. En comparación con otros métodos antierosivos, las ventajas de la nutrición artificial de las playas son:

1. La perturbación del proceso de evolución de la playa natural es mínima, y tiene un efecto de protección positivo en el área aguas abajo del transporte de arena.
2. Todavía puede mantener el paisaje original de la playa y las funciones recreativas.
3. Para consideraciones a largo plazo, si hay una fuente de arena adecuada, tiene un mejor beneficio económico.

                       La regeneración de la playa se requiere un análisis de la dirección dominante de la deriva de la arena, cantidad y las características de la arena que se va a reponer la pendiente topográfica de la playa. Además, se necesita más que nutrir la playa para resolver permanentemente el problema de la pérdida de la línea de playa. Si todavía hay una tendencia a la pérdida de suelo y arena después de nutrir la playa, es necesario continuar con el suplemento de suelo y arena para nutrir la playa. Alternativamente, se puede tratar con estructuras artificiales apropiadas, como un malecón, rompeolas separado, rompeolas sumergido, promontorio artificial y otras instalaciones.
                       En los últimos años, la tecnología de tubos geotextiles se ha utilizado ámpliamente para la protección costera, como: estructuras costeras temporales y/o permanentes junto con playas artificiales. Funciona para frenar la pérdida de arena y crear un espacio costero que satisface simultáneamente las necesidades de seguridad, medio ambiente, paisaje estético y amenidad frente al mar.
                       ACETube^®, fabricado por ACE Geosynthetics, son bolsas tejidas tubulares hechas de polipropileno tejido de alta resistencia a la tracción (PP), con excelente resistencia a los rayos ultravioleta, permeabilidad y durabilidad. En los últimos años, ha sido ámpliamente utilizado a nivel nacional e internacional para varios tipos de estructuras frente al mar (espigón, rompeolas separado, rompeolas, rompeolas sumergido), en la protección ribereña, construcción marina, instalaciones hidráulicas y otras aplicaciones relacionadas. También se puede aplicarlo para servicios asociados, como ataguías temporales, protección costera, dunas artificiales, regeneración artificial de playas y otras aplicaciones relacionadas. Los siguientes son los casos de éxito de las aplicaciones con ACETube^® de nuestra empresa para la protección costanera:

Casos de estudio

1. Protección Costera para Aeropuerto Kinmen, Kinmen

Descripciones de proyecto
                       Este proyecto está ubicado en el aeropuerto de Kinmen, cuya pista, pista de arcén y áreas de desbordamiento están adyacentes a la costa. Durante la construcción del aeropuerto anterior, la parte costera del área de la pista estaba blindada con un revestimiento de protección de escollera. Sin embargo, debido a la ubicación geográfica y los frecuentes ataques de mareas vivas, olas y fuertes lluvias acompañadas de tifones y temporadas de inundaciones en los últimos años, los cimientos del área de la pista han sido severamente arrasados. Así, parte de los diques o taludes han sido dañados por el agua de mar, formando profundos barrancos y desniveles que han puesto en peligro la seguridad, por cuál razón se necesitan urgentemente mejoras y reparaciones de la pista.

                       Debido al ataque de las olas y la socavación a largo plazo de los cimientos del revestimiento, el revestimiento de escollera diseñado inicialmente en la costa ha perdido su función protectora, destruyendo la estructura de revestimiento de escollera. Después de la evaluación, el diseñador planeó usar ACETube^® para proteger la punta del revestimiento donde resiste el impacto de las olas y reducir la erosión.
        El primer paso de la construcción fue colocar ACETube^® y el separador de geotextil frente a la base del revestimiento de escollera propuesto, y luego se construyó el nuevo revestimiento de escollera hacia la pista del aeropuerto. Finalmente, se construyó un muro de gravedad de concreto sobre el revestimiento adyacente a las áreas desbordadas, con propósito de mejorar aún más la función de protección del revestimiento.
                       La función principal del ACETube^® instalado, era resistir el impacto de las olas en la punta del revestimiento, y evitar el efecto de la retirada de la costa sobre la seguridad de la pista. ACETube® fue diseñado sobre la base de un análisis de tensión, teniendo en cuenta los requisitos de durabilidad del servicio y las condiciones de máxima tensión en el sitio. Como se muestra en la Figura 1, la circunferencia del ACETube^® fue de 13 m con una longitud total de 1.868 m. Se fabricó con ACETex^®, un geotextil tejido PP con una resistencia bidireccional de 175x175 kN/m.

Figura 1.1 Diagrama esquemático del ACETube^® en el aeropuerto Kinmen

Características
                       Dos años después de la finalización del proyecto, las observaciones en el sitio han demostrado que ACETube^® eliminó efectivamente el daño en la base del revestimiento, como se muestra en la Figura 1.2. El área cerca de la costa detrás de ACETube^® ha desarrollado dunas, lo que indica que ACETube^® ha mejorado sustancialmente la alimentación de la playa, la fijación y el almacenamiento de arena.

Figura 1.2 Antes y después de la aplicación de ACETube^®

2. Restauración de banco de arena en la entrada de marea, Tainan, Taiwán

Descripciones de proyecto
                       Este proyecto está ubicado en el puerto Wangye, distrito de Beimen, ciudad de Tainan. Una entrada de marea que se desarrolló progresivamente, debido al viento y las olas se habían provocado que desapareciera la función de la resistencia del banco de arena natural para las mareas vivas, lo que representaba una grave amenaza para la industria pesquera de lagunas interiores. Por lo tanto, se necesita una remediación urgente.
                       En los primeros años, la autoridad utilizó pilas de bambú y sacos de arena cúbicos para fijar la arena. Aunque tuvieron efectos positivos específicos en algunas áreas, pero no repararon de manera efectiva el área de entrada de la marea debido a fenómenos oceanográficos adversos. Según el análisis de imágenes satelitales, el banco de arena más severamente erosionado del puerto de Qingshan es el distrito de Cigu, ha retrocedido un promedio de 50 m anual durante las últimas dos décadas.
                       La restauración de la entrada de la marea, lo primero debe superar los desafíos de las corrientes oceánicas turbulentas. En segundo lugar, también se debe considerar el impacto de la viabilidad del proyecto, la economía general, el medio ambiente ecológico y la reducción sostenible de carbono del proyecto en general. Después de las evaluaciones de múltiples esquemas, el proyecto adoptó el ACETube^® como solución de reparación. ACETube^® se puede personalizar seleccionando las dimensiones apropiadas según las condiciones del sitio. Se puede construir rápidamente y lograr la restauración a corto plazo de la entrada de marea dañada. La longitud total del ACETube^® fue 420 m. La arena de mar in-situ se bombeó al ACETube^® para construir una estructura apilada de tres capas. Se colocaron pilotes de bambú en ambos lados del ACETube^® para brindar protección y fijación.

 Figura 2.1 Diagrama esquemático de ACETube^® en puerto Wangye, distrito de Beimen

Características
                En los últimos años, el ACETube^® construido ha experimentado los ataques de olas y oleajes de hasta 10 metros provocados por fuertes tifones después de la finalización de este proyecto, pero la estructura general se mantuvo estable y el efecto de atrapamiento de arena también fue notable. De 2003 a 2012, la tasa de retroceso de la costa se redujo significativamente a 6 m por año. Al comparar los cambios de 2012 a 2020, la línea de costa ha mostrado una tendencia estable, lo que demuestra que la restauración del banco de arena ha logrado el objetivo inicial para la restauración del banco de arena y el desarrollo sostenible de la laguna.
                       La planificación general de ingeniería de este proyecto se llevó a cabo con base en el principio de utilizar materiales locales, que se ajustan al estándar método de ingeniería natural y logran la reducción de carbono. La construcción con pilotes de bambú natural combinados con ACETube^® , no solo sirvió como fijaciones temporales para proteger ambos lados del ACETube^®, sino también aumentó el efecto para atrapar arena y estabilizar el proyecto en general. Además, este proyecto utilizó muchos materiales naturales in-situ para la construcción, evitando el uso de estructuras rígidas de hormigón armado. Tales consideraciones han logrado la máxima posibilidad de reducir el efecto y el impacto de las instalaciones de ingeniería en el entorno ecológico general.
 

3. Alimentación de la playa en parque eólico Qijin, Kaohsiung, Taiwán

 Descripciones de proyecto
                       En el pasado, el área de la playa a lo largo de la costa Qijin situado en Kaohsiung, se reducía cada año debido a la erosión de las olas. Además, la expansión del puerto Kaohsiung, la construcción del Proyecto ¨South Star¨, el desarrollo de la Terminal Intercontinental de Contenedores y otros factores relacionados hicieron que se reduciera la reposición de las fuentes costeras de arena, lo que resultó en una mayor erosión costera. Las investigaciones mostraron que la costa ha retrocedido casi 100 m en la última década. En 2011, la autoridad construyó un rompeolas sumergido en alta mar con bloques de hormigón prefabricado para reducir el oleaje y la velocidad. Además, se ha extraído arena del mar para reponer severamente la playa Qijin, pero el efecto fue peor de lo esperado a través de la alimentación artificial de la playa. Aunque la erosión de la costa se ha frenado, pero la playa no se restauró por completo con éxito.
        Con base en evaluaciones de esquemas múltiples, el diseñador aplicó ACETube^® en paralelo al rompeolas sumergido existente para mejorar su función de diseño original en restaurar la playa. Tal arreglo desarrolló un área similar a un ataguía, preferiblemente como una trampa de arena para almacenar la arena bombeada del mar. Después de completar el relleno, el ACETube^® y la zona de la trampa de arena pueden prevenir y proteger eficazmente la socavación del lecho marino costero. La dirección de la arena derivada de la costa de sur a norte también ha favorecido que la regeneración de la playa se complete de manera efectiva en un corto período.

Figura 3.1 Diagrama esquemático del ACETube^® en parque eólico Qijin, Kaohsiung

Características       
                       La cantidad real de relleno de arena hidráulica en este proyecto fue 13.600 m³. El resultado del monitoreo del área de relleno ha indicado que, después de dos meses de la finalización, no se observó pérdida de arena en el sitio. ACETube^® también ha sido casi cubierto por arena. Además, se han recuperado aproximadamente 17.500 m³ de arena de la playa fuera del ACETube^®, mostrando resultados notables para la nutrición de la playa.

Figura 3.2 El efecto de construcción del ACETube^® en parque eólico Qijin

Conclusión 

        La erosión costera y el retroceso de la costa han causado un problema de pérdida de tierras cada vez más grave. Debido a la necesidad de las construcciones nacionales sigan la tendencia mundial; la planificación y el diseño de proyectos de protección costera deben satisfacer la función de seguridad nacional y cumplir con los objetivos multifuncionales de protección ambiental, ecología y paisaje estético. Los métodos tradicionales de protección para la construcción no han podido mejorar y cumplir con los requisitos anteriores. Solo técnicas y materiales innovadores con pensamiento ecológico pueden completar los objetivos de construcción del proyecto: ahorro de energía, reducción de carbono y desarrollo sostenible.
        Con base en los tres estudios de casos presentados anteriormente, ACETube^® se puede aplicar con éxito para el revestimiento costero, la restauración de entradas de marea y la regeneración artificial de playas. Debido a las situaciones en las que el método tradicional de protección costera no puede lograr correctamente el propósito de protección, la aplicación de ACETube^® puede mejorar con éxito el objetivo que el diseño original no puede alcanzar. Además, el uso de ACETube^® solo adquiere materiales in-situ y elimina la necesidad de estructura de hormigón armado. Su construcción ha reducido el impacto sobre el entorno ecológico general y el paisaje natural en la mayor medida posible. Cumple a cabalidad con los objetivos de emisiones Cero Neto de ahorro energético, reducción de carbono y desarrollo sostenible exigidos por las construcciones nacionales en los últimos años. Es digno de mayor promoción y aplicación.