IV MODELAGEM COMPUTACIONAL DA BAÍA DE VITÓRIA (ES) CONSIDERANDO A ÁREA DE MANGUEZAL

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina IV MODELAGEM COMPUTACIONAL DA BAÍA DE VITÓRIA (ES) CONSIDERANDO A ÁREA DE MANGUEZAL Julio Tomás Aquije Chacaltana (1) Graduação em Ingenieria Mecânica de Fluidos pela Universidad Nacional Mayor de San Marcos, UNMSM, Lima-Perú. Mestre e Doutor em Engenharia Mecânica dos Fluidos pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (PEM-COPPE/UFRJ). Professor do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (PPGEA/UFES). Andressa Curto Marques Graduada em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (PPGEA/UFES). Daniel Rigo Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). Professor do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (PPGEA/UFES). Endereço(1): GEARH-DEA-CT/UFES. C.P Av. Fernando Ferrari s/n, Goiabeiras - Vitória Espírito Santo - CEP: Brasil Tel/Fax: +55 (27) e- mail: juliotac@npd.ufes.br RESUMO

2 Neste trabalho é realizada a modelagem computacional da hidrodinâmica do sistema estuarino no entorno da Ilha de Vitória, utilizando-se o modelo DIVAST. Resultados para correntes modeladas são apresentados considerando dois casos. No primeiro, para efeitos de comparação, não é considerado o alagamento do manguezal e no segundo considera-se seu alagamento. A hidrodinâmica do sistema estuarino se mostrou bastante influenciada pela presença do manguezal, ocasionando uma assimetria nas elevações do nível d água e um aumento substancial nas velocidades, principalmente durante a maré vazante. Palavras-chave: Modelagem Computacional, Hidrodinâmica, Manguezal, Alagamento/Secamento, Sistema Estuarino. INTRODUÇÃO No Brasil, muitas regiões costeiras com presença de manguezais sofrem lançamentos de efluentes. Vitória, capital do Estado de Espírito Santo, é um caso típico desta situação. A capacidade de autodepuração desses corpos d água está intimamente relacionada com seu padrão de escoamento, que influencia diretamente nos tempos de residência dos efluentes. Assim, o conhecimento desta hidrodinâmica é fundamental para a avaliação do impacto de efluentes, sejam tratados ou não. A modelagem computacional tem se mostrado uma poderosa ferramenta para auxiliar no gerenciamento da qualidade das águas costeiras. No caso de Vitória, alguns trabalhos têm sido direcionados para estudar o escoamento desse complexo sistema, chamado doravante de sistema estuarino da Ilha de Vitória (Figura 1). Nos trabalhos realizados nesta região até o presente momento ainda não foram considerados os efeitos do alagamento/secamento do manguezal. Wolanski et al (1980) propôs um modelo numérico, bidimensional e integrado na vertical, 2DSWAMP, para estudar o padrão de escoamento em regiões com a presença do manguezal. Verificou-se que as correntes induzidas pela maré variam consideravelmente em direção e intensidade com a maré tanto na região da floresta do manguezal quanto na região permanentemente alagada. Constataram também que o efeito da assimetria de maré ocorre devido à presença do manguezal. Mazda et al (1995) modelaram as equações de águas rasas para estudar a assimetria de maré induzida pelo manguezal. A região de aplicação do modelo foi idealizada como sendo um canal estreito circundado por vegetação de mangue. Nesse modelo, o efeito do manguezal foi inserido no coeficiente de arrasto. Barros (2002), usando dados experimentais de maré e velocidade, coletados no sistema estuarino da Ilha de Vitória, mostrou a dominância da maré durante a vazante. Neste trabalho é estudado o padrão de escoamento do sistema estuarino do entorno da Ilha de Vitória considerando duas situações. Na primeira situação, para efeitos de comparação,

3 não é considerado o alagamento do manguezal e na segunda situação considera-se seu alagamento. O principal objetivo deste estudo é caracterizar o escoamento no entorno da Ilha de Vitória e avaliar a influência de sua área de manguezal no padrão de escoamento da região. MODELO COMPUTACIONAL O modelo DIVAST (Depth Integrated Velocity And Solute Transport) é usado neste trabalho para determinar o padrão do escoamento do sistema estuarino da Ilha de Vitória. Este modelo dá solução às equações de águas rasas pelo método das diferenças finitas, em uma malha com elementos quadrados. Maiores detalhes sobre o modelo podem ser encontrados em Falconer (1976). As condições de contorno adotadas para a fronteira aberta são de elevação do nível d água. Figura 1.- Região de Estudo REGIÃO DE ESTUDO Na Figura 1 é mostrado o corpo d água que circunda a Ilha de Vitória, formando pelas águas da Baía de Vitória, da Baía do Espírito Santo e do Canal da Passagem. A hidrodinâmica desse complexo corpo d água é governada principalmente pela ação da maré. Nesta figura também é mostrada a região de manguezal, cuja capacidade de alagamento/secamento influência com maior ou menor intensidade o escoamento da região, em função da altura da maré. a) b) Figura 2.- Resultados numéricos típicos do campo de velocidades para a região; (a) vazante e (b) enchente.

4 a) b) Figura 3.- Resultados numéricos de velocidades no ponto A (Figura 1), em marés de quadratura (a) e sizígia (b), nos casos "com alagamento" e "sem alagamento" do manguezal. RESULTADOS E DISCUSSÕES Nas Figuras 2.a e 2.b são apresentados os resultados numéricos típicos do campo de velocidades para a região de estudo. A região mostrada nestas figuras corresponde ao retângulo em vermelho da Figura 1. Na Figura 2.a é mostrado um resultado típico de maré vazante e na Figura 2.b é mostrado um resultado típico de maré enchente. Nessas figuras podem-se observar vetores de velocidade na região de alagamento (manguezal). A influência da região alagada no padrão de escoamento pode ser vista em detalhe na Figura 3. Nesta figura apresentam-se os resultados numéricos de velocidades no ponto A (indicado na Figura 1), em marés de quadratura (a) e sizígia (b), nos casos "com alagamento" e "sem alagamento" do manguezal. Nesta figura observa-se que as intensidades das correntes, quando se considera o alagamento do manguezal, são maiores que as velocidades quando o alagamento não é considerado. Também se nota um maior aumento das velocidades nas marés vazantes, principalmente na sizígia, que correspondem na figura aos maiores valores de velocidades apresentados. O primeiro ciclo nesta figura corresponde a uma maré vazante, o segundo a uma enchente e assim sucessivamente. Isso indica a importância do volume de água armazenado na região de inundação do manguezal para a hidrodinâmica da região. CONCLUSÕES

5 Os resultados numéricos mostram que a região alagada do manguezal tem uma influência importante nas correntes, sendo responsável por um aumento de até 45% do valor das velocidades obtidas quando não se considerou o alagamento. Estes resultados demonstram a necessidade de um maior detalhamento na modelagem computacional de regiões com extensas áreas de manguezal, dada a importância da capacidade de armazenamento de água do manguezal influenciar no escoamento das regiões adjacentes. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE BARROS FILHO, G. C., Identificação dos Processos Físicos na Hidrodinâmica das Águas do Entorno da Ilha de Vitória, Dissertação de Mestrado, FALCONER, R.A. Mathematical Modelling of Jet-Forced Circulation in Reservoirs and Harbours. Thesis (Doctor of Philosophy), Dept. of Civil Engineering, Imperial College. London MAZDA, Y., Kanazawa, N., Wolansky, E., Tidal asymmetry in mangrove creeks, Hydrobiologia 295: 51:58, WOLANSKI, E., JONES, M., BUNT, J. S. Hydrodynamics of a Tidal Creek-Mangrove Swamp System. Aust. J. Mar. Freshwater Res., v. 31, p , 1980.