Aprèn - Pere Andreu Ubach de Fuentes

Aquest treball final de grau se centra en la simulació de la propagació d'onades i el transport de sediments en una platja de Catalunya, utilitzant models numèrics com SWAN i XBeach. A través de diferents configuracions d'onatge, es modelitza tant la propagació de les onades des de mar obert fins a la costa com el transport sedimentari associat. L'objectiu és estudiar la dinàmica costanera i predir els canvis morfològics a curt i llarg termini, tenint en compte processos com l'erosió i la sedimentació. El model SWAN s'encarrega de simular la transformació de les onades, mentre que XBeach analitza el transport de sediments en la zona costanera, abordant processos tant longitudinals com transversals. Els resultats proporcionen una visió detallada dels canvis en la morfologia costanera i serveixen com a eina per a la gestió i protecció de les zones litorals, especialment en contextos d'alt risc ambiental. El treball ofereix una metodologia modular basada en el nesting de models de diferents resolucions, permetent una simulació precisa a diverses escales espacials i temporals. Els resultats obtinguts es poden utilitzar per desenvolupar estratègies efectives de mitigació contra els efectes negatius de l'erosió i altres riscos costaners, oferint eines per a la presa de decisions en la gestió ambiental.

Este trabajo final de grado se centra en la simulación de la propagación de oleadas y el transporte de sedimentos en una playa de Cataluña, utilizando modelos numéricos como SWAN y XBeach. A través de diferentes configuraciones de oleaje, se modeliza tanto la propagación de las olas desde mar abierto hasta la costa como el transporte sedimentario asociado. El objetivo es estudiar la dinámica costera y predecir los cambios morfológicos a corto y largo plazo, teniendo en cuenta procesos como la erosión y la sedimentación. El modelo SWAN se encarga de simular la transformación de las olas, mientras que XBeach analiza el transporte de sedimentos en la zona costera, abordando procesos tanto longitudinales como transversales. Los resultados proporcionan una visión detallada de los cambios en la morfología costera y sirven como herramienta para la gestión y protección de las zonas litorales, especialmente en contextos de alto riesgo ambiental. El trabajo ofrece una metodología modular basada en el nesting de modelos de distintas resoluciones, permitiendo una simulación precisa a diversas escalas espaciales y temporales. Los resultados obtenidos pueden utilizarse para desarrollar estrategias efectivas de mitigación contra los efectos negativos de la erosión y otros riesgos costeros, ofreciendo herramientas para la toma de decisiones en la gestión ambiental.

This study focuses on the simulation of wave propagation and sediment transport on a beach in Catalonia, using numerical models such as SWAN and XBeach. Through different wave configurations, it models both wave propagation from the open sea to the coast and the associated sediment transport. The aim is to study coastal dynamics and predict morphological changes in the short and long term, taking into account processes such as erosion and sedimentation. The SWAN model is responsible for simulating the transformation of waves, while XBeach analyzes the transport of sediments in the coastal zone, addressing both longitudinal and transversal processes. The results provide a detailed view of changes in coastal morphology and serve as a tool for the management and protection of coastal areas, especially in contexts of high environmental risk. The work offers a modular methodology based on the nesting of models of different resolutions, allowing a precise simulation at various spatial and temporal scales. The results obtained can be used to develop effective mitigation strategies against the negative effects of erosion and other coastal risks, offering tools for decision-making in environmental management.

Probabilistic prediction of the sediment balance of a beach

Projecte Final de Màster Oficial

François, Lucie Véronique Marie

Tutor/a - Director/a: Ubach de Fuentes, Pere Andreu; Hermosilla Larrasoaña, Fernando

Fecha de publicación: 2024

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Predir el transport de sediments és essencial per a una gestió costanera eficaç, ja que permet millorar el disseny de les estructures costaneres, la planificació de la regeneració de platges i el control de l'erosió. Els models tradicionals solen mancar de la precisió necessària per a la gestió estacional a curt termini. Aquest estudi introdueix una metodologia computacional per a la predicció del transport de sediments a curt termini, millorant la precisió i l' aplicació pràctica per a les activitats costaneres. La metodologia utilitza dades històriques d'onatge de Ports de l'Estat, centrant-se en l'altura d'onada significativa, el període d'onada màxima i la direcció de l'onada. Aquests paràmetres es propaguen per reflectir amb precisió les condicions properes a la costa. Els balanços de sediments es calculen mitjançant la fórmula de Kamphuis, adaptada per captar els canvis horaris. Per gestionar la complexitat de les dades, l' estudi empra distribucions Metalog, que transformen punts de dades discretes en funcions contínues, fent més manejable la distribució acumulativa dels balanços de sediments. A continuació, s' utilitzen tècniques de convolució per sintetitzar les prediccions setmanals de transport de sediments, tenint en compte els impactes acumulatius al llarg del temps. Aplicat a una platja concreta, aquest enfocament demostra la seva eficàcia a l'hora de proporcionar prediccions a curt termini. Aquest estudi presenta una metodologia per a la predicció contínua del transport de sediments a curt termini, que podria millorar la gestió de les activitats a les platges i garantir un ús sostenible i eficaç dels recursos costaners.

Predecir el transporte de sedimentos es esencial para una gestión costera eficaz, ya que permite mejorar el diseño de las estructuras costeras, la planificación de la regeneración de playas y el control de la erosión. Los modelos tradicionales suelen carecer de la precisión necesaria para la gestión estacional a corto plazo. Este estudio introduce una metodología computacional para la predicción del transporte de sedimentos a corto plazo, mejorando la precisión y la aplicación práctica para las actividades costeras. La metodología utiliza datos históricos de oleaje de Puertos del Estado, centrándose en la altura de ola significativa, el periodo de ola máxima y la dirección de la ola. Estos parámetros se propagan para reflejar con precisión las condiciones cercanas a la costa. Los balances de sedimentos se calculan mediante la fórmula de Kamphuis, adaptada para captar los cambios horarios. Para gestionar la complejidad de los datos, el estudio emplea distribuciones Metalog, que transforman puntos de datos discretos en funciones continuas, haciendo más manejable la distribución acumulativa de los balances de sedimentos. A continuación, se utilizan técnicas de convolución para sintetizar las predicciones semanales de transporte de sedimentos, teniendo en cuenta los impactos acumulativos a lo largo del tiempo. Aplicado a una playa concreta, este enfoque demuestra su eficacia a la hora de proporcionar predicciones a corto plazo. Este estudio presenta una metodología para la predicción continua del transporte de sedimentos a corto plazo, que podría mejorar la gestión de las actividades en las playas y garantizar un uso sostenible y eficaz de los recursos costeros.

Predicting sediment transport is essential for effective coastal management, enabling better design of coastal structures, beach nourishment planning, and Erosion control. Traditional models often lack the precision needed for short-term, seasonal management. This study introduces a computational methodology for short-term sediment transport prediction, enhancing precision and practical application for coastal activities. The methodology uses historical wave data from Puertos del Estado, focusing on significant wave height, peak wave period, and wave direction. These parameters are propagated to reflect nearshore conditions accurately. Sediment balances are calculated using Kamphuis' formula, adapted to capture hourly changes. To manage the complexity of the data, the study employs Metalog distributions, which transform discrete data points into continuous functions, making the cumulative distribution of sediment balances more manageable. Convolution techniques are then used to synthesize weekly sediment transport predictions, accounting for cumulative impacts over time. Applied to a specific beach, this approach demonstrates its effectiveness in providing actionable short-term predictions. This study presents a methodology for continuous short-term sediment transport predictions, which could enhance the management of beach activities and ensure sustainable and effective use of coastal resources.

S14: Tallant

Apuntes

Ubach de Fuentes, Pere Andreu; Ryzhakov, Pavel

Fecha de publicación: 2024

Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC)

ESTRUCTURAS Y RESISTENCIA DE LOS MATERIALES - 300245

Acceso al texto completo

S0: Before we begin...

Apuntes

Ubach de Fuentes, Pere Andreu; Ryzhakov, Pavel

Fecha de publicación: 2024

Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC)

ESTRUCTURAS Y RESISTENCIA DE LOS MATERIALES - 300245

Acceso al texto completo

Anàlisi del transport de sediments a les platges de Badalona-Montgat

Trabajo final de grado

Ivars Folch, Elena

Tutor/a - Director/a: Ubach de Fuentes, Pere Andreu

Fecha de publicación: 2024

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest treball té com a objectiu caracteritzar la dinàmica litoral de les platges de Badalona i Montgat mitjançant simulacions numèriques d'alta resolució utilitzant els models SWAN i XBeach. S'han analitzat diferents combinacions d'onatges (direccions, altures significatives i períodes) per avaluar el transport sedimentari tant en suspensió com pel llit. Els resultats obtinguts s'han carregat en un servidor GIS per analitzar de forma qualitativa el balanç de sediments de les cel·les de control associades a cada tram de platja fins a la profunditat de tancament. L'estudi revela que l'anàlisi preliminar dels resultats de SWAN estalvia temps de càlcul significant, permetent identificar errors en les simulacions abans de córrer XBeach, que és un procés més llarg. Les conclusions destaquen que els climes d'onatge amb períodes llargs i altures d'onada altes allunyen la profunditat de tancament de la costa, i que el transport en suspensió depèn directament de l'energia de l'onada, mentre que el transport de fons es veu afectat per l'altura de l'onada i el període. A més, l'estudi ha identificat les zones més vulnerables a l'erosió i la inundació, destacant la importància de planificar mesures de gestió adequades per minimitzar els riscos, sobretot en les platges de Montgat, que presenten major volum de transport longitudinal de sediments. Aquestes dades són fonamentals per a la predicció de danys i la implementació de mesures de protecció eficaces en la zona estudiada. Les eines desenvolupades, incloent els codis en MATLAB, han demostrat ser útils per agilitzar les adaptacions necessàries en les simulacions, proporcionant una metodologia robusta per a la gestió sostenible de les zones costaneres.

This study aims to characterize the coastal dynamics of the beaches of Badalona and Montgat through high-resolution numerical simulations using the SWAN and XBeach models. Various wave climate combinations (directions, significant wave heights, and periods) were analyzed to assess sediment transport both in suspension and along the seabed. The results were loaded into a GIS server to calculate the sediment balance of control cells associated with each beach segment up to the closure depth. The study reveals that preliminary analysis of SWAN results saves significant computation time by allowing errors in the simulations to be identified before running XBeach, which is a longer process. The conclusions highlight that wave climates with long periods and high wave heights push the closure depth further from the coast, and that suspended sediment transport directly depends on wave energy, while bedload transport is influenced by wave height and period. Additionally, the study identified the most vulnerable areas to erosion and flooding, emphasizing the importance of planning adequate management measures to minimize risks, especially on the beaches of Montgat, which show a higher volume of longitudinal sediment transport. This data is crucial for damage prediction and the implementation of effective protection measures in the studied area. The developed tools, including MATLAB codes, have proven useful in streamlining the necessary adjustments in the simulations, providing a robust methodology for the sustainable management of coastal areas.

Provisions of Earth Observation data sources for use by a GIS content management system and online marketplace

Projecte Final de Màster Oficial

Lomascolo Pujadó, Paula

Tutor/a - Director/a: Ubach de Fuentes, Pere Andreu; Sigler Leibowitz, Laurence

Fecha de publicación: 2023

Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC)

Ver detalle Acceso al texto completo

The objective of this investigation was to provide PIKSEL with EO data sources. Several steps were followed to achieve this goal. The initial phase of the research involved the identification and compilation of EO data sources available. The selection process aimed to encompass a wide range of geospatial, environmental, and climatic data to cater to the diverse needs of the PIKSEL use cases and its users. Subsequently, the EO data available was subjected to an evaluation to determine its relevance to the specific application and objectives of the PIKSEL platform. This assessment considered factors such as data accuracy, spatial and temporal resolution and data format. Once the relevant EO data sources were identified, the next step involved a detailed analysis of the data downloading procedures associated with each source. Each provider often presents unique requirements, access protocols, and data delivery formats, necessitating a thorough understanding of the technical intricacies and obtaining the necessary credentials for data acquisition. To streamline and automate the data retrieval process, a custom Python script was developed for the specific case of the evolution of the coastline. Recognizing the importance of user experience, a user-friendly interface was designed to facilitate straightforward data management. The interface aims to simplify the process of accessing and querying, ensuring that users, irrespective of their technical expertise, can efficiently interact with the platform's resources. However, various hurdles were encountered during the project, including diverse data access procedures, lack of standardization among data channels, and challenges in obtaining and understanding Copernicus data. Despite these challenges, this work presents a valuable resource for non-programming experts seeking to manage EO data with ease. The work also explores future opportunities to expand the platform, integrate other Copernicus services, include diverse relevant sources, and implement the user interface on the PIKSEL website.

S8: Variant de l'exercici 8.3

Ejercicio de prácticas

Ubach de Fuentes, Pere Andreu

Fecha de publicación: 2022

Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC)

ESTRUCTURAS Y RESISTENCIA DE LOS MATERIALES - 300245

Acceso al texto completo

Desarrollos para una herramienta computacional de predicción del perfil en planta y transversal de la playa

Trabajo final de grado

François Beaufour, Lucie

Tutor/a - Director/a: Ubach de Fuentes, Pere Andreu; Hermosilla Larrasoana, Fernando

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Aquest treball ha requerit una revisió exhaustiva de la literatura sobre la geometria en planta d'una platja amb espigó en equilibri estàtic. En conseqüència, es presenta de forma ordenada i coherent tot aquest coneixement. Al mateix temps, ha estat necessari revisar i millorar alguns coeficients publicats en la literatura per a poder estendre l'ús de la formulació parabòlica de Hsu& Evans al màxim de corbes de nivell possible. També s'ha modificat la fórmula de Dean per al perfil transversal d'una platja per a poder fer l'ajust, conegudes la posició del cim de la berma i de la profunditat de tancament. Finalment es presenta tota la formulació per a una integració numèrica dels volums de totes les zones d'una platja amb només una variable, diferent en cada zona.

Este trabajo ha requerido una revisión exhaustiva de la literatura acerca de la geometría en planta de una playa con saliente en equilibrio estático. En consecuencia, se presenta de forma ordenada y coherente todo ese conocimiento. Al mismo tiempo, ha sido necesario revisar y mejorar algunos coeficientes publicados en la literatura para poder extender el uso de la formulación parabólica de Hsu & Evans al máximo de curvas de nivel posible. También se ha modificado la fórmula de Dean para el perfil transversal de una playa para poder hacer el ajuste conocidas la posición de la cima de la berma y de la profundidad de cierre. Finalmente se presenta toda la formulación para una integración numérica de los volúmenes de todas las zonas de una playa con solo una variable, diferente en cada zona.

This study has required an exhaustive review of the literature on the plan geometry of a headland-bay beach in static equilibrium. Consequently, all this knowledge is presented in an orderly and coherent manner. At the same time, it has been necessary to revise and improve some coefficients published in the literature in order to extend the use of the parabolic formulation of Hsu & Evans to as many contour lines as possible. The Dean formulation for the transverse profile of a beach has also been modified to make the adjustment knowing the position of the top of the berm and the depth of closure. Finally, the whole formulation for a numerical integration of the volumes of all the zones of a beach with only one variable, different for each zone, is presented.