Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin
Fuente:
Redalyc · Ciencias Marinas
Our ability to predict beach erosion above the still water level (SWL) is still not satisfactory due to the lack of adequate technology to accurately measure the sediment concentration and velocity in very shallow water, including the swash zone where the beach face is intermittently covered with wa...
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| Veröffentlicht in: | Ciencias Marinas |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artículo científico |
| Veröffentlicht: |
Universidad Autónoma de Baja California
2008
|
| Schlagworte: | |
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|---|---|
| author | A Payo |
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| collection | Ciencias Marinas |
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| contents | Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin A Payo N Kobayashi F Yamada J Muñoz-Pérez Ciencias de la Tierra 2008 artículo científico 0185-3880 https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48034104 http://www.redalyc.org/revista.oa?id=480 Ciencias Marinas application/pdf Universidad Autónoma de Baja California Ciencias Marinas (México) Num.1 Vol.34 |
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| description | Our ability to predict beach erosion above the still water level (SWL) is still not satisfactory due to the lack of adequate technology to accurately measure the sediment concentration and velocity in very shallow water, including the swash zone where the beach face is intermittently covered with water and exposed to the atmosphere. A simple procedure is proposed here to improve our predictive capability for the particular case of scarping erosion caused by wind-generated waves above the SWL. If the slope at the steep scarp is larger than the limiting slope of the internal sediment friction, the steep face is assumed to be eroded due to the computed offshore sediment transport at the toe of the scarp. The bedload and suspended sediment transport at the toe of the scarp was computed using a time-averaged model that includes the steep bottom slope effect. The model was validated against a novel experiment in a multidirectional wave basin, where scarping was reproduced. The water level was raised in four steps to reproduce the shoreface erosion, berm overwash and berm erosion, successively. Horizontal and tilted berms were tested against similar normal incident irregular waves to compare the performance of the profile without and with ponding, respectively. For the tilted case, ponding appeared when the tilted berm was overtopped. No ponding was observed for the horizontal berm test even when the berm was overtopped. The predictability was estimated using the Brier skill score (BSS). The predictability of the scarping was good (BSS ≥ 0.6) for the horizontal berm test and fair (BSS ≥ 0.4) for the tilted berm test. This decrease in the predictability may be related to the ponding, which is not included in the model.
Nuestra capacidad de predecir la erosión de la playa por encima del nivel medio del mar en reposo se encuentra todavía en desarrollo. Esto es principalmente debido a la falta de tecnología que permita medir con la precisión necesaria la concentración de sedimentos y la velocidad del flujo en aguas poco profundas, incluyendo la zona de swash que es intermitentemente sumergida y expuesta a la atmósfera. En un intento de mejorar nuestra capacidad de predicción, se propone un modelo sencillo para el caso particular de la formación de escarpe por encima del nivel medio del mar en reposo debido al ataque del oleaje generado por el viento. Si la pendiente del escarpe es superior a la pendiente de equilibrio del sedimento, la tasa de erosión del frente de arena se supone igual a la erosión estimada al pie del escarpe. El transporte de fondo y en suspensión al pie del escarpe es calculado empleando un modelo promediado en el tiempo al que se ha incluido el efecto de la pendiente del fondo sobre el transporte. El modelo es validado con un experimento en un tanque multidireccional de oleaje, donde se reprodujo la formación del escarpe. El nivel del agua en el tanque se elevó en cuatro pasos para reproducir la erosión del frente de playa, el rebosamiento y la erosión de la berma sucesivamente. Las bermas horizontal e inclinada hacia tierra se sometieron a oleajes irregulares similares de incidencia normal para examinar la influencia de la acumulación de agua tras la berma sobre la evolución del perfil de playa. En el caso de la berma inclinada se observó una acumulación esporádica de agua tras la cresta de la berma cuando ésta era rebasada. No se observó acumulación de agua tras la berma horizontal. La capacidad predictiva del modelo fue estimada en base a la escala de Brier (BSS por sus siglas en inglés), resultando buena (BSS ≥ 0.6) para el caso de la verma horizontal y justa (BSS ≥ 0.4) para el caso de la berma inclinada. Esta disminución en la predictibilidad puede estar relacionada con el rebosamiento sobre la berma, el cual no ha sido considerado en el modelo. |
| format | Artículo científico |
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| institution | Redalyc Ciencias Marinas |
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| publishDate | 2008 |
| publisher | Universidad Autónoma de Baja California |
| spelling | Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin Predictibilidad de la formación de escarpe en playas de arena en un tanque multidireccional de oleaje Payo, A Kobayashi, N Muñoz-Pérez, J Yamada, F bedload bottom slope effect beach profile model erosion transporte de fondo efecto de la pendiente del fondo erosión del perfil de playa Our ability to predict beach erosion above the still water level (SWL) is still not satisfactory due to the lack of adequate technology to accurately measure the sediment concentration and velocity in very shallow water, including the swash zone where the beach face is intermittently covered with water and exposed to the atmosphere. A simple procedure is proposed here to improve our predictive capability for the particular case of scarping erosion caused by wind-generated waves above the SWL. If the slope at the steep scarp is larger than the limiting slope of the internal sediment friction, the steep face is assumed to be eroded due to the computed offshore sediment transport at the toe of the scarp. The bedload and suspended sediment transport at the toe of the scarp was computed using a time-averaged model that includes the steep bottom slope effect. The model was validated against a novel experiment in a multidirectional wave basin, where scarping was reproduced. The water level was raised in four steps to reproduce the shoreface erosion, berm overwash and berm erosion, successively. Horizontal and tilted berms were tested against similar normal incident irregular waves to compare the performance of the profile without and with ponding, respectively. For the tilted case, ponding appeared when the tilted berm was overtopped. No ponding was observed for the horizontal berm test even when the berm was overtopped. The predictability was estimated using the Brier skill score (BSS). The predictability of the scarping was good (BSS ≥ 0.6) for the horizontal berm test and fair (BSS ≥ 0.4) for the tilted berm test. This decrease in the predictability may be related to the ponding, which is not included in the model. Nuestra capacidad de predecir la erosión de la playa por encima del nivel medio del mar en reposo se encuentra todavía en desarrollo. Esto es principalmente debido a la falta de tecnología que permita medir con la precisión necesaria la concentración de sedimentos y la velocidad del flujo en aguas poco profundas, incluyendo la zona de swash que es intermitentemente sumergida y expuesta a la atmósfera. En un intento de mejorar nuestra capacidad de predicción, se propone un modelo sencillo para el caso particular de la formación de escarpe por encima del nivel medio del mar en reposo debido al ataque del oleaje generado por el viento. Si la pendiente del escarpe es superior a la pendiente de equilibrio del sedimento, la tasa de erosión del frente de arena se supone igual a la erosión estimada al pie del escarpe. El transporte de fondo y en suspensión al pie del escarpe es calculado empleando un modelo promediado en el tiempo al que se ha incluido el efecto de la pendiente del fondo sobre el transporte. El modelo es validado con un experimento en un tanque multidireccional de oleaje, donde se reprodujo la formación del escarpe. El nivel del agua en el tanque se elevó en cuatro pasos para reproducir la erosión del frente de playa, el rebosamiento y la erosión de la berma sucesivamente. Las bermas horizontal e inclinada hacia tierra se sometieron a oleajes irregulares similares de incidencia normal para examinar la influencia de la acumulación de agua tras la berma sobre la evolución del perfil de playa. En el caso de la berma inclinada se observó una acumulación esporádica de agua tras la cresta de la berma cuando ésta era rebasada. No se observó acumulación de agua tras la berma horizontal. La capacidad predictiva del modelo fue estimada en base a la escala de Brier (BSS por sus siglas en inglés), resultando buena (BSS ≥ 0.6) para el caso de la verma horizontal y justa (BSS ≥ 0.4) para el caso de la berma inclinada. Esta disminución en la predictibilidad puede estar relacionada con el rebosamiento sobre la berma, el cual no ha sido considerado en el modelo. Universidad Autónoma de Baja California, Instituto de Investigaciones Oceanológicas 2008-03-11 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Peer-reviewed Article Artículo Arbitrado application/pdf https://cienciasmarinas.com.mx/index.php/cmarinas/article/view/1265 10.7773/cm.v34i1.1265 Ciencias Marinas; Vol. 34 No. 1 (2008); 45-54 Ciencias Marinas; Vol. 34 Núm. 1 (2008); 45-54 2395-9053 0185-3880 eng https://cienciasmarinas.com.mx/index.php/cmarinas/article/view/1265/1855 ['Redalyc'] redalyc_48034104 Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin ['Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin', 'A Payo', 'Ciencias de la Tierra', 'Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin A Payo N Kobayashi F Yamada J Muñoz-Pérez Ciencias de la Tierra 2008 artículo científico 0185-3880 https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48034104 http://www.redalyc.org/revista.oa?id=480 Ciencias Marinas application/pdf Universidad Autónoma de Baja California Ciencias Marinas (México) Num.1 Vol.34'] ['A Payo'] ['A Payo'] ['Artículo científico'] ['2008'] ['Universidad Autónoma de Baja California'] [''] ['Ciencias de la Tierra'] ['https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48034104'] ['Scarping predictability of sandy beaches in a multidirectional wave basin A Payo N Kobayashi F Yamada J Muñoz-Pérez Ciencias de la Tierra 2008 artículo científico 0185-3880 https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=48034104 http://www.redalyc.org/revista.oa?id=480 Ciencias Marinas application/pdf Universidad Autónoma de Baja California Ciencias Marinas (México) Num.1 Vol.34'] |
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