UTILIZAÇÃO DE DESCARGAS DE CALDEIRAS DE ANTIGOS MOINHOS DE MARÉ NO DESASSOREAMENTO DE ESTEIROS Estudo em Modelo Matemático

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1 UTILIZAÇÃO DE DESCARGAS DE CALDEIRAS DE ANTIGOS MOINHOS DE MARÉ NO DESASSOREAMENTO DE ESTEIROS Estudo em Modelo Matemático Teresa L. ROSA Mestre em Modelação, Gestão e Ecologia dos Recursos Marinhos, HIDROPROJECTO, Av. Marechal Craveiro Lopes, 6, Lisboa, tsilveira@hidroprojecto.pt Mário TELES Engº Hidrógrafo, HIDROPROJECTO, Av. Marechal Craveiro Lopes, 6, Lisboa, mteles@hidroprojecto.pt RESUMO O assoreamento dos canais em zonas estuarinas e fluviais, sendo responsável pela geração de problemas de navegabilidade, frequentemente exige o recurso à realização, mais ou menos periódica, de dragagens de manutenção. No âmbito do projecto de ordenamento portuário das frentes ribeirinhas dos concelhos do Montijo e Moita foi efectuado um estudo, em modelo matemático, destinado a verificar a possibilidade de contrariar o assoreamento dos esteiros da Moita, Montijo e Sarilhos, na bacia Moita-Montijo (Estuário do Tejo), recorrendo a uma metodologia de descargas à maré provenientes de retenções artificiais, posicionadas nos seus extremos (caldeiras de antigos moinhos de maré). Esta solução considera sistemas de comportas que se fecham no instante de preia-mar após o alagamento das caldeiras, e que se abrem no decurso da vazante em instantes pré-determinados. O estudo recorreu a um modelo matemático de hidrodinâmica e transporte de sedimentos coesivos, bidimensional, e de diferenças finitas, aplicado sobre um domínio, regular, de passo espacial igual a 50 metros. O mecanismo numérico de fecho e abertura das caldeiras foi introduzido nas simulações efectuadas, com base na capacidade do modelo de reter o comportamento de zonas de espraiados de maré, com cálculo de fronteiras terra-água móveis, ao longo do ciclo de maré. A interpretação dos resultados obtidos assentou na comparação dos resultados das simulações de vários cenários para descargas à maré nas caldeiras, com os resultados de uma situação tomada como referência. Foi possível concluir que as correntes de descarga à maré são susceptíveis de produzir efeitos de desassoreamento em extensões apreciáveis nos esteiros mencionados. PALAVRAS-CHAVE Modelação Matemática, Transporte de Sedimentos, Maré, Desassoreamento, Bacia Moita- Montijo 1

2 1. INTRODUÇÃO 1.1. Objectivo As margens da Bacia da Moita-Montijo, como aliás as das restantes reentrâncias em forma de esteiro que fazem parte do limite sul do estuário do Tejo, são muito recortadas e com fronteiras nem sempre bem definidas, constituindo uma rede de sapais, caldeiras e terrenos alagadiços, com ciclos biofísicos, cujo equilíbrio determinou, em anos passados, a subsistência de grande parte das comunidades ribeirinhas. A manutenção diária de numerosas actividades (moinhos de maré, aquicultura, arrozais, salinas, etc.) dependia do alagamento e da descarga, periódicos e à maré, de substanciais áreas delimitadas por diques, comportas, canais e eclusas, envolvendo no seu conjunto, a movimentação significativa de massas de água e consequentes caudais de descarga, o que por si só, funcionava como garantia de desassoreamento dos esteiros e do equilíbrio das fronteiras terra-água. Progressivamente abandonadas essas actividades, por razões de ordem social, económica e demográfica, as condições de acessibilidade a determinados locais das bacias, foram-se degradando devido ao assoreamento crescente, provocado principalmente por acumulação de sedimentos já não movimentados pelos antigos caudais. Genericamente, o assoreamento dos canais em zonas estuarinas e fluviais, sendo responsável pela geração de problemas de navegabilidade, frequentemente exige o recurso à realização, mais ou menos periódica, de dragagens de manutenção. Este tipo de solução acaba por estar sempre associada a uma série de impactos negativos, em menor ou maior grau, na medida em que constitui sempre uma solução com custos económicos e ambientais, que poderão ser mais ou menos acentuados e/ou permanentes. Na bacia da Moita-Montijo as condições de acessibilidade a alguns dos locais, têm sido mantidas pela realização de dragagens pontuais, como no Canal do Montijo até ao Cais dos Vapores. No entanto, tudo leva a crer que o restabelecimento, mesmo artificial, de algumas das estruturas remanescentes ligadas às anteriores actividades nos esteiros, recuperando algumas caldeiras, reconstruindo determinados diques de retenção, confinando outras bacias a reter massas de água para descarga controlada, contribuirá significativamente, se não para a reposição da antiga situação de há meio século, ao menos para a manutenção pouco dispendiosa de uma situação hidrográfica navegável para embarcações de recreio. O trabalho aqui apresentado surge na sequência das considerações expostas, inseridas no âmbito do projecto de ordenamento portuário das frentes ribeirinhas dos concelhos do Montijo e Moita, e Sarilhos, na bacia Moita-Montijo. Consiste na elaboração de um estudo em modelo matemático, destinado a verificar a possibilidade de contrariar o assoreamento dos esteiros da Moita, Montijo e Sarilhos, na bacia Moita-Montijo (Estuário do Tejo), recorrendo a uma metodologia de descargas à maré provenientes das retenções artificiais, posicionadas nos seus extremos, vulgarmente designadas por caldeiras de antigos moinhos de maré. A solução estudada considera sistemas de comportas que se fecham no instante de preia-mar após o alagamento das caldeiras, e que se abrem no decurso da vazante em instantes pré-determinados. A metodologia do estudo teve por base a utilização de um modelo matemático de hidrodinâmica e de transporte de sedimentos coesivos, da Bacia da Moita-Montijo, aplicado como ferramenta de previsão da dinâmica sedimentar associada às descargas de caldeiras colocadas nos extremos de esteiros da Bacia Moita-Montijo. O modelo utilizado faz parte do sistema MEGA utilizado e desenvolvido na Hidroprojecto, cuja formulação se baseia no modelo numérico desenvolvido por 2

3 Leendertse (1975, 1977, 1989), tendo por base cálculos efectuados sobre um domínio de simulação representando com suficiente rigor a zona estudada. O estudo apresentado assentou na comparação dos resultados obtidos após simulação do transporte e balanço de sedimentos em suspensão numa situação sem a consideração das caldeiras, designada por Situação de Referência, e os resultados obtidos em presença de descargas efectuadas após retenção em caldeiras, consideradas nos extremos dos esteiros da Moita, Sarilhos Grandes e Montijo Enquadramento Na bacia da Moita-Montijo, identificam-se facilmente as áreas onde potencialmente se pode praticar uma retenção artificial de massas de água, com possibilidade de realização de uma descarga controlada, com velocidades suficientemente elevadas que possam possibilitar a manutenção do desassoreamento dos esteiros adjacentes. Para o trabalho apresentado, foram seleccionados para teste em modelo matemático, os seguintes esteiros e respectivas caldeiras: Moita: constitui uma bacia com uma área de cerca de 15 ha, delimitada por um dique com eclusa e comportas, obra parcialmente executada e que permite o estabelecimento de um plano de água com níveis pré-determinados, onde se poderão efectuar descargas periódicas controladas. A aplicação no modelo, por limitações do passo espacial, considerou uma caldeira com uma área de 5 ha. Sarilhos: caldeira de antigo moinho, mais tarde utilizada para fins agrícolas e industriais com um área de cerca de 2-3 ha, embora com alguns sapais de permeio. Possui uma comporta sobre a via pedonal que une Sarilhos Grandes a Sarilhos Pequenos e está actualmente a ser utilizada, com êxito, para manutenção do acesso fluvial aos estaleiros Jaime Ferreira da Costa & Irmão, que são os proprietários do alagadiço e da comporta. A sua área molhada situa-se, em parte no Concelho da Moita, em parte no do Montijo. Montijo: constitui uma bacia situada perto do termo do respectivo canal, com uma área simulada de cerca de 10 ha. Além dos esteiros mencionados seleccionados para o estudo, julga-se importante referir que, ao longo da margem, existem antigas salinas e compartimentações com outras funções originais, algumas delas actualmente utilizadas como tanques de aquicultura e piscicultura, que poderão desempenhar também um contributo significativo para o desassoreamento dos canais, desde que as suas operações de enchimento e descarga sejam devidamente coordenadas e controladas. De referir, em particular, o esteiro de Alhos Vedros onde existe uma caldeira de um antigo moinho de maré, cujo funcionamento cessou em Possui uma área de cerca de 1 ha e estrutura de retenção (diques, muretes e comportas) bem delimitadas, com recuperação para funcionamento que não se prevê muito onerosa, mas cuja consideração não foi incluída no estudo apresentado. A bacia da Moita-Montijo constitui uma zona onde, predominando os espraiados de maré, as profundidades fora dos canais são muito reduzidas. Dado o grande contributo aluvionar das vias de água e dos esteiros que confluem na bacia, aliado à crescente ocupação urbana das margens, os fundos são predominantemente constituídos por areias, lodos e vazas. Os detritos resultantes da ocupação humana e de algumas indústrias existentes na zona, bem como os numerosos bancos conquíferos resultantes de antigas colónias de moluscos e a variada vegetação aquática existente, tornam a acumulação sedimentar num fenómeno que constitui constante preocupação. 3

4 2. MODELO NUMÉRICO 2.1. Hidrodinâmica As simulações efectuadas tiveram por base um modelo hidrodinâmico, bidimensional, no plano horizontal. O método numérico de resolução dos sistemas de equações é de diferenças finitas, semiimplícito, de duplo varrimento e direcções alternantes (ADI- Alternated Direction Implicit ), segundo o algoritmo de Leendertse (1975,1976, 1989). Nele são utilizadas grades deslocadas ( staggered ) no espaço e no tempo. O modelo simula a variação da altura de água e da velocidade média da corrente num domínio bidimensional. É constituído pelas equações de Navier-Stokes e da continuidade do volume, numa formulação bidimensional no plano horizontal e pelas leis que traduzem a variação das condições de fronteira oceânicas (marés, vento ou correntes induzidas pelas ondas) e lagunares (caudais). Inclui também a possibilidade de introdução de diversas descargas ou tomadas de água. As equações que regem o modelo são: Equação de balanço da quantidade de movimento (Navier Stokes): v 1 + v v = p + g 2 Ω x v +. υ v + a t υ. (1) Equação da continuidade do volume: ρ t r =. (2) ( ρv) onde, v r é o vector velocidade, cujas componentes são as velocidades u e v, segundo OX e OY, respectivamente, ρ - massa volúmica da água, p é a pressão, g r é o vector intensidade do campo gravítico,ω r é o vector velocidade angular da Terra, a r representa o vector resultante das acelerações exteriores e υ é a viscosidade cinemática. As equações anteriores, são referidas a um sistema de eixos rectangulares directo, OXYZ, onde OXY é o plano horizontal e as direcções OX e OY são respectivamente para Este e para Norte. Da integração segundo a vertical, resulta que as equações que constituem o modelo da hidrodinâmica e do balanço de massa - são resolvidas em termos das variáveis de campo na coluna de água. São representados os fenómenos mais importantes que intervêm na propagação da maré, designadamente: a advecção da quantidade de movimento, o atrito no fundo, o atrito lateral devido à difusão horizontal da quantidade de movimento, o efeito de rotação da Terra (efeito de Coriolis) e os gradientes de pressão. O modelo incorpora a acção do vento, podendo assim simular os fenómenos de sobre-elevação temporária do nível médio junto à costa que ocorrem para determinadas condições de vento. O modelo bidimensional de Leendertse (1975, 1977, 1989) é um dos modelos matemáticos mais completos, pois retém todos os termos que figuram nas equações gerais, simulando também a variação temporal das fronteiras na zona de espraiados de maré. 4

5 Em estuários como Tejo, onde a acção da maré se faz sentir de forma significativa, existem muitas zonas de espraiados de maré, com cobertura de água na preia-mar e descobertura na baixamar. O modelo numérico utilizado prevê esta situação a partir da consideração da fronteira terra-água como função do valor actual da profundidade, simulando assim as fronteiras móveis durante a enchente e a vazante da maré Formulação das trocas de sedimentos entre a água e o fundo: transporte de sedimentos Os mecanismos de transporte de sedimentos variam de acordo com as propriedades associadas ao próprio sedimento e com as características do escoamento. O modelo considerado refere-se ao transporte de sedimentos coesivos, cuja dimensão inferior a 62 micrómetros. O módulo do transporte referente à matéria sólida em suspensão é estabelecido a partir da equação do balanço de massa de sedimentos, fazendo uma definição adequada do termo que representa as fontes e os sumidouros. Na formulação bidimensional, a equação do balanço de massa escreve-se: ( h p) ( hu p) ( hv p) p p + K p hs t + t + t h D x h D x y x x y + (3) em que, h - profundidade (m) u - componente da velocidade segundo OX v - componente da velocidade segundo OY p - concentração dos constituintes Dx e D y - coeficientes de macro-difusão turbulenta K - matriz de reacção dos constituintes S - fontes e sumidouros O termo hs caracteriza as fontes e os sumidouros, estando relacionado com a estrutura da camada limite. Na parametrização dos processos que ocorrem na camada limite em conexão com os processos de erosão e de deposição, admitiu-se que a tensão no fundo pode expressar-se em função da velocidade da coluna de água a uma certa distância do fundo. Desta forma os fluxos das trocas de sedimentos entre a água e o fundo, são estimados recorrendo às seguintes expressões: Taxa de erosão para os sedimentos coesivos (Formulação de Parthenaides (1965)): m t erosão = M τ τ e 1 (4) Taxa de sedimentação para os de sedimentos coesivos (Formulação de Krone (1962)): 5

6 m t se dim entação = Cw1 τ τ s (5) em que, m erosão - fluxo de sedimentos entre o fundo e a água (kg/m 2 ) m dim - fluxo de sedimentos entre a água e o fundo (kg/m 2 ) se entação M - Constante de erosão (kg/ m 2 /s) C - concentração de sedimentos em suspensão na água sobre o fundo (kg/m 3 ) w - velocidade de queda das partículas (m/s) τ - tensão tangencial junto ao fundo (Pa) τ - tensão critica de erosão (N/m 2 =Pa) e τ d - tensão critica de deposição (N/m 2 =Pa) t - tempo (s) Ambas as equações anteriores relacionam as taxas de sedimentação com a tensão de corte na camada limite do fundo. A velocidade de queda das partículas finas é determinada com base na formulação de Stokes, função da concentração, seguindo uma formulação do tipo: w m m = k C para partículas floculadas (6) w m γ = w( 1 C) para partículas não floculadas (7) em que: w m - velocidade de queda das partículas na mistura fluido-sedimento w - velocidade de queda das partículas individualizadas C - concentração do volume m - coeficiente ( entre 1 e 2) k - coeficiente γ - coeficiente ( entre 3 e 5) O modelo utilizado permite ainda considerar a acção das correntes e das ondas no transporte de sedimentos. 3. CONDIÇÕES DE SIMULAÇÃO O estudo numérico efectuado assentou na comparação dos resultados das simulações do transporte e do balanço de sedimentos em suspensão na presença de descargas das caldeiras do Montijo, Moita e Sarilhos, com os resultados de uma situação tomada como referência, aplicável aos três esteiros considerados. O domínio de cálculo utilizado na simulação representa a designada bacia da Moita-Montijo, numa malha de 225 por 150 células de cálculo, com dimensões de 50x50 metros tal como mostrado na figura 1. A batimetria utilizada resultou, numa primeira abordagem, da digitalização de cartas náuticas da região, publicadas pelo IH (Instituto Hidrográfico). Os troços de implementação das caldeiras foram objecto de modificações adicionais na batimetria, de forma a garantir a menor secção de escoamento 6

7 na zona de retenção, compatível com o passo espacial de 50 metros adoptado para o domínio de cálculo, e o funcionamento do mecanismo de abertura e fecho das comportas. O objectivo deste procedimento, consistiu na obtenção da melhor aproximação possível da intensidade das correntes de descarga, dentro das limitações impostas pelas dimensões de cálculo do modelo. Como condição fronteira de forçamento foi utilizada a série temporal de alturas de água representada na figura 2. As simulações partiram de um estado inicial de repouso com concentração inicial de sedimentos em suspensão igual a 0.1 kg/m 3. De forma a assegurar o transporte para o exterior do domínio o valor de concentração foi retomado nas fronteiras após intervalos de cerca de 3 horas. 4,50 4,00 Altura de água (m) 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Tempo (dias hh:mm) Figura 1 Domínio de cálculo. Figura 2 Condição fronteira de maré. A escala temporal das simulações abrangeu um período de lunação, período mínimo de recorrência das marés de águas vivas e mortas, com a duração aproximada de 29 dias. Não foi considerado forçamento do vento. O estudo efectuado deparou-se com uma dificuldade, relativa à ausência de observações de campo na bacia Moita-Montijo, que permitiriam uma calibração mais rigorosa do modelo de transporte e balanço de sedimentos. Procurou-se ultrapassar esta dificuldade recorrendo a experiências de calibração efectuadas noutros locais (Hidroprojecto, 1992) e a informação publicada sobre o estuário do Tejo. Relativamente às trocas com o fundo, e na ausência de dados de campo, foi estabelecida uma parametrização partindo do pressuposto que na bacia da Moita-Montijo ocorre tendência aproximada para assoreamento em quase todo o domínio, com taxas médias de deposição a variar entre 1 cm/ano e 3 cm/ano: constituem zonas de excepção a essa tendência os canais de entrada, junto à Ilha do Rato, bem como os trechos de canal nas proximidades do Cais do Seixalinho e da entrada do estreito da Moita na vizinhança do Rosário (Castanheiro e Relvas, 1985). Também se exceptuam as zonas intervencionadas por dragagens, onde os processos de deposição são muito intensos, nomeadamente nos períodos que se seguem às intervenções. Foi adoptada a seguinte parametrização dos processos de troca de sedimentos entre a água e o fundo lodoso: τ d = N/m 2 (tensão crítica de deposição) τ = N/m 2 (tensão crítica de erosão) e M = kg/m 2 /s (constante de erosão) Espessura da camada limite = m As ondas no interior da Bacia Moita-Montijo foram parametrizadas pelos seguintes ' valores médios: H = 0.01 e T = 1.0 s. S 7

8 3.1. Implementação das caldeiras no modelo No modelo foram aplicadas 3 caldeiras localizadas nos extremos dos esteiros da Moita, Sarilhos e Montijo. As potencialidades do modelo levaram à consideração de três condições distintas de descargas à maré nas três caldeiras mencionadas: 1. Condição de descarga completa nas bacias de retenção Nesta condição - simulada com o objectivo de estabelecer a comparação de uma condição limite com as condições de descarga parcial adiante descritas - o regime de abertura e fecho das comportas foi o seguinte: a água que alaga a bacia de retenção durante a enchente é retida no instante da preiamar, até começar a ser descarregada duas horas antes da baixa-mar. A bacia de retenção permanece aberta até à preia-mar seguinte. Este regime pode visualizar-se na figura 3, que, a título exemplificativo, mostra os resultados do modelo no que se refere às alturas de água obtidas em duas estações posicionadas, respectivamente, no exterior e no interior da caldeira do esteiro da Moita, no decurso de parte das simulações efectuadas. Condições de descarga parcial: 2. Condição de descarga parcial com nível mínimo de 2 metros no interior das caldeiras 3. Condição de descarga parcial com nível mínimo de 1 metro no interior das caldeiras No prosseguimento da investigação do efeito da descarga de água de retenções, sobre a manutenção das profundidades nos esteiros da bacia Montijo-Moita, procedeu-se à simulação de condições de descarga parcial nos três esteiros em estudo. Foram simuladas duas condições, designadamente, até os níveis de água no interior da retenção atingirem 2.0 m e 1.0 m, respectivamente. Procurou-se, desta forma, garantir a permanência no interior das bacias de retenção de um plano de água com aquelas alturas mínimas, referidas ao ZH. O regime da abertura e fecho das comportas adoptada nestas duas condições considerou, durante a fase final da enchente, a abertura permanente das comportas, de forma a permitir o alagamento das bacias de retenção. Na preia-mar e, quando o nível da água no interior da bacia de retenção atinge os níveis limites pré-estabelecidos para o plano de água, as comportas voltam a fechar. Para cada nível limite a duração da descarga depende do nível da preia-mar e do caudal de escoamento. A abertura volta a ocorrer durante a enchente seguinte, quando os níveis de água no exterior e interior da retenção se igualam. O mecanismo descrito encontra-se bem representado, para a caldeira da Moita, na figura 3 nos gráficos c) e d) e e) e f), relativos, respectivamente, às alturas de água, nas descargas parciais com nível mínimo de 2 metros, e de 1 metro. Os mecanismos de descarga descritos foram igualmente aplicados nas 3 caldeiras em estudo. Contudo, foram especificadas capacidades de retenção diferenciadas em cada esteiro, de forma a adquirir, com economia de cálculo, sensibilidade aos volumes descarregáveis. As áreas atribuídas às retenções foram 10, 5 e 2 hectares respectivamente para os esteiros do Montijo, da Moita e de Sarilhos. 8

9 ESTEIRO DA MOITA Estação #1 (fora da caldeira) Estação #2 (dentro da caldeira) CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 0, :24 7:12 #1 Situação de Referência #1 Descarga Completa CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 0, :24 7:12 #2 Situação de Referência #2 Descarga Completa a) b) CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 2:24 #1 Situação de Referência #1 Descarga Parcial: nível mínimo = 2 m 7:12 CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 0, :24 #2 Situação de Referência #2 Descarga Parcial: nível mínimo = 2 m 7:12 c) d) CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 0, :24 #1 Situação de Referência #1 Descarga Parcial: nível mínimo = 1 m 7:12 CALDEIRA DA MOITA 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 2:24 #2 Situação de Referência #2 Descarga Parcial: nível mínimo = 1 m 7:12 e) f) Figura 3 Mecanismo de abertura e fecho das caldeiras. Resultados do modelo: comparação de alturas de água (m), na Situação de Referência e nos 3 cenários simulados: 1. Descarga completa; 2. Descarga parcial com manutenção de um nível mínimo de 2 metros: 3. Descarga parcial com manutenção de um nível mínimo de 1 metro. Estação #1, posicionada fora da Caldeira da Moita. Estação #2, posicionada dentro da Caldeira da Moita. 4. ANÁLISE DE RESULTADOS: BALANÇO SEDIMENTAR Foi tomada como Situação de Referência, a situação com as caldeiras desactivadas. As figuras 4 e 5 representam dois campos de velocidade, obtidos, respectivamente, em fase de vazante e de enchente. Estas figuras permitem visualizar o funcionamento do modelo, com dominância dos espraiados da maré, fortemente condicionadores da dinâmica em toda a bacia da Moita-Montijo. 9

10 Figura 4 Resultados do modelo: Situação de Referência. Campo da velocidade após horas de simulação. Maré Viva. Vazante. Figura 5 Resultados do modelo: Situação de Referência. Campo da velocidade após horas de simulação. Maré Viva. Enchente. 10

11 A análise dos resultados simulados, relativos ao balanço sedimentar na bacia da Moita-Montijo, assentou na comparação com os mesmos obtidos após simulação da situação de referência, cujos resultados estão representados na figura 6. Figura 6 Balanço sedimentar. Resultados do modelo após 28 dias de simulação. Situação de referência (caldeiras desactivadas). Conforme a hipótese de trabalho considerada, os resultados do modelo traduzem a predominância das tendências de assoreamento em grande parte do domínio de cálculo. Exceptuamse as zonas assinaladas a amarelo e a laranja, que coincidem com as zonas onde se conhece a tendência para a manutenção de profundidades elevadas (Castanheiro e Relvas, 1985), tais como os canais junto à ilha do Rato, ao cais do Seixalinho e ao Rosário (zonas onde predomina a tendência para erosão). Nas figuras 7, 8 e 9 apresentam-se os campos de tendências de deposição e erosão que traduzem o efeito do funcionamento das três caldeiras, para as situações de descarga simuladas. Na condição de descarga completa das caldeiras ocorre inversão da tendência de deposição de sedimentos no fundo em cada um dos esteiros da Moita e do Montijo sobre uma extensão de aproximadamente 2000 metros. Para o esteiro de Sarilhos os resultados em descarga completa são semelhantes aos obtidos para a condição de descarga parcial até 1 metro o que reporta ao facto de no interior desta caldeira, só em condições de marés vivas os níveis atingirem valores inferiores a 1 metro. Na condição de descarga parcial com interrupção no nível de 2 metros, pode considerar-se que, embora em extensão inferior, os efeitos nas três caldeiras consideradas, são semelhantes aos obtidos nas duas outras condições de simulação. No interior da caldeira do esteiro do Montijo ocorre tendência para assoreamento nas condições de descarga completa e de descarga parcial com interrupção no nível de 1 metro, ao contrário do que acontece nas outras caldeiras para qualquer condição. Estes resultados podem estar associados à maior capacidade da caldeira do Montijo, que determina acréscimos significativos dos fluxos de enchente dessa caldeira naquelas duas condições. Na condição de interrupção ao nível de 2 o volume de água que entra na caldeira em cada ciclo semi-diurno da maré, é mais reduzido, condicionando também a entrada de sedimentos para o interior da bacia. Por outro lado, tal como apresentado nos gráficos das velocidades para uma estação posicionada dentro 11

12 da caldeira do Montijo (figura 10) no interior da bacia de retenção, estabelecem-se picos de velocidade na abertura das comportas, com valores mais elevados, o que poderá dar origem a menos deposição. No exterior da caldeira a situação é inverte-se, com maior erosão nas situações de descarga completa e parcial a 1 metro. Figura 7 Balanço sedimentar. Resultados do modelo após 28 dias de simulação. Descarga completa das caldeiras. Figura 8 Balanço sedimentar. Resultados do modelo após 28 dias de simulação. Descarga parcial das caldeiras (nível mínimo no interior = 2 m (ZH)). 12

13 CALDEIRA DO MONTIJO Figura 9 Balanço sedimentar. Resultados do modelo após 28 dias de simulação. Descarga parcial das caldeiras (nível mínimo no interior = 1 m (ZH)). CALDEIRA DO MONTIJO #12 Situação de Referência #12 Descarga Completa CALDEIRA DO MONTIJO #12 Situação de Referência #12 Descarga Darcial: nível mínimo = 2m 2,000 2,000 Intensidade da Corrente (m/s) 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 Intensidade da Corrente (m/s) 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0, CALDEIRA DO MONTIJO #12 Situação de Referência #12 Descarga Parcial: nível mínimo=1m 2,000 Intensidade da Corrente (m/s) 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0, Figura 10: Resultados do modelo: comparação de velocidades, no interior da CALDEIRA DO MONTIJO, na Situação de Referência e nos 3 cenários simulados: 1. Descarga completa; 2. Descarga parcial com manutenção de um nível mínimo de 2 metros: 3. Descarga parcial com manutenção de um nível mínimo de 1 metro. Os volumes médios de cada retenção nas três condições simuladas estão indicados no Quadro 1: 13

14 Quadro 1 Volumes médios de retenção nas caldeiras (1) Caldeiras D. C. (m 3 ) D/1 m (m 3 ) D/2 m (m 3 ) Montijo Moita Sarilhos (1) D.C. descarga completa. D/1 m descarga parcial com manutenção do nível mínimo = 1 m. D/2 m descarga parcial com manutenção do nível mínimo = 2 m. 5. CONCLUSÕES Recorreu-se à simulação em modelo matemático do transporte e do balanço de sedimentos coesivos (finos ou lodos) na bacia Moita-Montijo visando analisar comparativamente o comportamento do sistema na presença de descargas à maré provenientes de retenções artificiais caldeiras - posicionadas nos termos dos esteiros da Moita, do Montijo e de Sarilhos. Arbitrou-se uma Situação de Referência relativa às tendências de assoreamento e de erosão baseada no conhecimento empírico da evolução dos principais sectores da bacia, a partir da qual se procedeu à parametrização das trocas de sedimentos entre a água e o fundo. Os resultados na situação de referência, relativos quer ao balanço de sedimentos, quer à hidrodinâmica, foram em seguida comparados com os correspondentes resultados obtidos na presença das descargas à maré das três caldeiras mencionadas. A simulação do mecanismo de abertura e de fecho das caldeiras teve por base as potencialidades numéricas do modelo, de incluir fronteiras móveis ao longo do tempo de simulação. Foram simuladas diferentes capacidades de retenção, consoante o esteiro, visando obter a sensibilidade dos efeitos das descargas à variação da capacidade das retenções: retiveram-se três condições de descarga descarga completa e duas condições de descarga parcial. Os resultados obtidos permitem afirmar que a utilização de descargas à maré de retenções marginais constitui uma solução exequível para a manutenção permanente de extensões apreciáveis dos esteiros da Moita do Montijo e de Sarilhos, a jusante dos locais onde foram posicionadas as caldeiras. Contudo, uma quantificação rigorosa das taxas de erosão encontra-se prejudicada pela imprecisão associada ao método empírico de calibração do módulo de transporte e balanço de sedimentos a que houve necessidade de recorrer. Finalmente é de referir que, embora o modelo de hidrodinâmica tenha sido testado em variadíssimas aplicações no estuário do Tejo (e.g., Rodrigues et al.,1982, Hidroprojecto, 1985), podendo ser considerado como bem calibrado, o modelo do transporte de sedimentos exige ajustamentos que só poderão ser efectuados após comparação com dados obtidos localmente, relativos, tanto à fase de suspensão dos sedimentos na coluna de água (medição da concentração de sólidos em suspensão) como em fase de deposição (medição da granulometria dos sedimentos do fundo). Torna-se evidente que uma concretização dos projectos mencionados, passará necessariamente por uma, mais rigorosa, actualização hidrográfica dos esteiros em estudo, bem como pela execução de uma campanha observacional de sedimentos. 14

15 BIBLIOGRAFIA CASTANHEIRO, G.; RELVAS, P. Evolução dos Fundos do Estuário do Tejo. Estudo Ambiental do Estuário do Tejo, Lisboa, Secretaria de Estado do Ambiente, HIDROPROJECTO Avaliação de Impactes Ambientais Associados ao Dimensionamento de Emissários Submarinos, in Jornadas Técnicas Sobre Controle de Descargas de Esgotos Urbanos em Zonas Costeiras, Direcção Geral de Saneamento Básico, HIDROPROJECTO Modelo Numérico Hidromorfológico das Águas Circundantes de Macau, Relatório Final, LEENDERTSE, J. J.; LIU S.-K. A Three-Dimensional Model for estuaries and Coastal Sea s, Vol. II, Aspects of Computation. Rand Corporation, LEENDERTSE, J. J.; LIU S.-K. A Three-Dimensional Model for estuaries and Coastal Seas, Vol. IV, Turbulent Energy Computation. Rand Corporation, LEENDERTSE, J. J. A New Approach to Three-Dimensional Free - Surface Flow Modeling, Rand Corporation, KRONE, R.B. Flume Studies of the Transport of Sediment in Estuarial Shoaling Processes, Hyd. Eng. Laboratory, Univ. of California, Berkeley, PARTHENIADES, E. Erosion and Deposition of Cohesive Soils, Journal of Hydraulic Division, Amer. Soc. Civil Eng., 91, No. HY1, 1965, RODRIGUES, D.A.; TELES, M.; LEENDERTSE, J.J. Numerical Modeling of the Estuary for Currents and Water Quality Predictions, in Estuarine Processes: An Application to the Tagus Estuary, Lisbon (Portugal), Dez.,