Estudio del transporte de sedimentos para protegerse de los efectos del cambio climático
El transporte de sedimentos en los ríos y estuarios y a lo largo del litoral puede ocasionar notables cambios morfológicos que provoquen una mayor incidencia de inundaciones y marejadas ciclónicas. Además, los cambios morfológicos ocurridos en presas y en las proximidades de otras estructuras artificiales pueden causar daños en las redes de suministro hídrico y energético y aumentar notablemente el riesgo de fallos estructurales. Todo ello, a su vez, puede generar pérdidas económicas, poner en peligro la vida de la población, trastocar el tejido social y dañar ecosistemas naturales. Cabe añadir que el cambio climático aumentará el transporte de sedimentos, y por ello es indispensable contar con conocimientos avanzados sobre ese transporte y formar a la próxima generación de ingenieros especializados en este campo. El proyecto financiado con fondos europeos SEDITRANS (Sediment transport in fluvial, estuarine and coastal environment) sirvió para formar una red europea destinada a coordinar actividades de investigación y formación que abordasen todos los retos planteados por el transporte de sedimentos. Dicha red se compuso de seis socios académicos y cuatro socios industriales y estableció un programa interdisciplinar exhaustivo de formación mediante investigación en el cual participaron doce investigadores noveles y otros cuatro ya experimentados. El programa constó de talleres, escuelas de verano e invierno, conferencias, sesiones sobre redacción de directrices y estancias en las instalaciones de los socios industriales. Los investigadores centraron su atención en los flujos fluviales y litorales y en la sedimentación en presas, así como en la interacción de todo ello con estructuras artificiales. «El propósito era profundizar el conocimiento sobre los mecanismos de transporte de sedimentos y su relación con la hidrodinámica de flujos, a fin de entender con más exactitud y pronosticar la evolución de la morfología fluvial, estuarina y costera», informó el profesor Athanassios Dimas, coordinador del proyecto. Una colaboración para elaborar mejores modelos Las entidades asociadas al proyecto crearon algoritmos con los que modelizar el transporte de sedimentos en las corrientes fluviales y costeras y también los flujos de detritus y las corrientes turbias, tanto en aguas interiores como mar adentro. Se crearon modelos que mostraban tres perspectivas. En primer lugar, un modelo continuo en dos fases y un modelo resuelto del movimiento de partículas en el transporte de sedimentos por el lecho. El transporte de sedimentos en suspensión se simuló empleando modelos avanzados y acoplados del transporte de sedimentos y los flujos de fluidos en los que se aplicó el método de simulación de grandes torbellinos (LES) para el cierre de turbulencia. Finalmente, se acopló una modelización en dos capas de los flujos en canal abierto o las corrientes por gravedad con el transporte de sedimentos y la morfodinámica del lecho. «La modelización se basó en métodos numéricos avanzados, por ejemplo, el método de fronteras inmersas (immersed-boundary method) para imponer condiciones de frontera a geometrías complejas y realizar computaciones paralelas», explicó el profesor Dimas. También se realizaron experimentos sobre el transporte de sedimentos en ríos y costas y sobre las corrientes subacuáticas con densidad por carga de sedimentos en presas y cañones submarinos. Empleando computación de alto rendimiento, estas cuestiones fueron examinadas conjuntamente por los socios académicos e industriales en aplicaciones de ingeniería reales. Las herramientas de previsión precisas son beneficiosas para la sociedad Los resultados obtenidos se integraron en herramientas de previsión de la morfología para su uso en el campo de la ingeniería por profesionales cualificados a tal efecto. Además, los frutos de los experimentos de campo permitieron realizar avances cruciales en los modelos conceptuales en los que se basaron las herramientas de simulación elaboradas. Según el profesor Dimas, los nuevos modelos y datos experimentales serán beneficiosos de forma directa para el campo de la ingeniería. «Por efecto del cambio climático, es probable que se incrementen la frecuencia y la magnitud de los desastres causados por dinámicas morfológicas excesivas o, al menos, relacionados con ellas. Por ello puedo afirmar que las herramientas de previsión creadas en este proyecto para las autoridades de planificación serán profundamente beneficiosas para el conjunto de la sociedad». SEDITRANS apoyó la coordinación de actividades de investigación y formación sobre el transporte de sedimentos a nivel europeo y, de ese modo, contribuyó a incrementar la competitividad de Europa en estos campos científico-técnicos de tanta importancia. El profesor Dimas concluyó así: «La mayor atención prestada a los modelos numéricos y los datos experimentales dará un impulso a la investigación y la ingeniería centradas en el transporte de sedimentos, y ello ayudará a remediar problemas de gran envergadura que afectan a la planificación y la protección contra las inundaciones y la erosión».
Palabras clave
SEDITRANS, transporte de sedimentos, río, cambio climático, costero, estuarino, hidrodinámico, algoritmos