UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI. CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA

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1 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA AVALIAÇÃO DE DOIS TIPOS DE OBRAS DE ENGENHARIA COSTEIRA COMO ALTERNATIVAS DE CONTENÇÃO/MITIGAÇÃO DO PROCESSO EROSIVO NA ENSEADA DO ITAPOCORÓI SC, UTILIZANDO MODELAGEM NUMÉRICA CAROLINA ALCANTARA OLPE Itajaí, 12/2012

2 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO AVALIAÇÃO DE DOIS TIPOS DE OBRAS DE ENGENHARIA COSTEIRA COMO ALTERNATIVAS DE CONTENÇÃO/MITIGAÇÃO DO PROCESSO EROSIVO NA ENSEADA DO ITAPOCORÓI SC, UTILIZANDO MODELAGEM NUMÉRICA CAROLINA ALCANTARA OLPE Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia da Universidade do Vale do Itajaí. Orientador: Rafael Sangoi Araujo, MSc Itajaí, 12/2012

3 NOTA O presente documento Trabalho de Conclusão de Curso faz parte do processo de avaliação da disciplina Projeto de Graduação do curso de Oceanografia da UNIVALI, a qual tem os seguintes objetivos: Proporcionar aos acadêmicos, condições complementares de atividades de aprendizagem teóricas e práticas nos diferentes campos de atuação profissional; Proporcionar condições para que os acadêmicos formados desenvolvam atitudes e hábitos profissionais, bem como adquiram, exercitem e aprimorem seus conhecimentos; Estimular a especialização em um campo de atividade específica; Promover a integração entre o acadêmico formado e o mercado de trabalho. O TCC é resultado do trabalho do aluno, executado sob orientação de um professor orientador. Por ter como finalidade documentação de aprendizado, não se trata de uma publicação científica estrito senso, sendo que os métodos empregados, resultados e conclusões obtidas, devem ser consideradas nesse contexto. Maiores informações sobre o conteúdo específico do documento podem ser obtidas com o autor ou professor orientador do trabalho.

4 i DEDICATÓRIA... Aos maiores amores da minha vida, Vannilda Alcantara Olpe e Mauro Lucio Olpe, dedico...

5 ii AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por todas as oportunidades, por me iluminar todos os dias, por toda orientação e força que me deu. Agradeço aos meus pais por toda a confiança, por acreditarem em mim, pelo amor e carinho, pela educação que me deram e todos os valores que me passaram agradeço do fundo do meu coração. Agradeço aos meus irmãos, Gabi e Murilo, por sempre estarem ao meu lado e por toda a amizade. Aos meus avós por serem tão maravilhosos, a minha querida tia Cidinha e a toda minha família por todo apoio e força que me deram, eu amo vocês. Ao Bob, obrigada pela paciência nesses últimos tempos, por todo apoio, toda ajuda, todo o companheirismo, amor e carinho, sem você teria sido muito mais difícil, muito obrigada. Família Filipim e Moraes obrigada por todas energias positivas, sei que foram muitas, agradeço por terem vocês ao meu lado. As filhas queridas, Lilinho e Malibu por todo companheirismo e por fazerem meus dias mais felizes e engraçados. Ao meu orientador Sangoi, agradeço por toda ajuda, paciência e amizade; Professor Thadeu por ter clareado todas as minhas dúvidas, por toda paciência e tempo dedicado; Professor João Luiz, pelas dúvidas retiradas, muito obrigada à todos. A todo pessoal do LOG, por todas as risadas, toda ajuda, por alegrarem ainda mais aquele laboratório, com certeza todos vocês foram muito importantes. Professores Gustavo e Inês, muito obrigada pelos conselhos e paciência, Marquinhos muito obrigada por toda ajuda em campo. Meu casal preferido, Bruna e Zé não sei nem como agradecer toda ajuda que me deram sei que foi de coração, vocês são grandes amigos. Bru muito obrigada pela paciência, sem você com certeza não teria conseguido. Todos os grandes amigos que fiz durante o curso, Elo por todo o companheirismo e amizade, Guigui, Japinha, Rafa, Aninha, Maiara, Rhuan, Shirly, Marina, Mama, Charline, Baianas (Sheyla e Clarinha), Renan, Zé, Diego, Bauru, e a todos os outros que não foram citados, mas estiveram presentes no meu dia a dia muito obrigada. Aos queridos agregados, desde sempre e pra sempre, Olis, Bri, Paulas Nolli e Gomes e Morjana, vocês são grandes amigas.

6 iii Obrigada também para Associação Atlantis, pela oportunidade, por todo o financiamento e ajuda na conclusão deste trabalho.

7 iv RESUMO O estudo do dinamismo do ambiente costeiro é de fundamental importância, pelo fato deste determinar sua evolução. A erosão costeira é um processo natural, sendo a taxa de remoção de sedimentos maior que a de deposição, apresentando como resultado a migração da linha de costa em direção ao continente. Obras de engenharia costeira são medidas eficientes para conseguir um equilíbrio morfodinâmico praial, alterando a dinâmica local do ambiente onde são implementadas. Para a implementação destas obras de maneira adequada e com máxima eficiência após a sua conclusão, é fundamental o entendimento dos processos dinâmicos ocorrentes na área de estudo, por isso, a modelagem numérica é uma ferramenta frequentemente utilizada nestes casos. Baseado neste contexto, o presente trabalho visa entender e analisar os processos dinâmicos ocorrentes na Enseada do Itapocorói Santa Catarina, e as suas modificações após a implementação das obras costeiras propostas. Avaliando assim, sua eficiência na contenção da erosão ocorrente na região utilizando o modelo Delft 3D desenvolvido pela Deltares juntamente com a Delft University Of Technology (TU Delft). A partir deste modelo foram simuladas as alturas significativas de ondas, os campos de correntes, as taxas de transporte sedimentar e as variações de morfologia erosão e sedimentação. Para os três cenários diferentes: sem e com a implementação dos espigões na linha de costa, e com a alimentação artificial e presença dos espigões na linha de costa, foram propagados cinco casos de ondas, com diferentes direções, alturas significativas e períodos de pico. Os resultados alcançados de alturas significativas de ondas foram semelhantes entre os três cenários analisados, assim como os padrões de correntes, que demostraram três padrões diferenciados, apresentando correntes longitudinais direcionadas para sul ou norte e correntes perpendiculares à costa. O transporte sedimentar seguiu o mesmo padrão das correntes, apresentando transporte longitudinal a costa e cross-shore com direções off-shore e on-shore, apresentando uma deriva litorânea para norte no transporte sedimentar cross-shore perpendicular e direcionado a costa. Verificou-se também que o transporte sedimentar sofre modificações de cenário para cenário. Foram observadas alterações na morfologia na região junto aos espigões, caracterizando deposições sedimentares em suas adjacências Observou-se que a implementação dos espigões e da alimentação artificial na linha de costa foram eficientes em relação à acumulação sedimentar em seu entorno, se mostrando mais eficiente em relação ao padrão morfodinâmico da região a alternativa com a alimentação artificial e presença dos espigões na linha de costa. Palavras-chave: Erosão. Espigões. Alimentação artificial.

8 v SUMÁRIO Resumo... iv Sumário... v Lista de Tabelas... xv 1 INTRODUÇÃO ÁREA DE ESTUDO CLIMA... 3 ONDAS... 4 MARÉS... 5 MORFOLOGIA... 5 HISTÓRICO EROSIVO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA PRAIAS PRAIAS DE ENSEADA MORFODINÂMICA PRAIAL TRANSPORTE DE SEDIMENTOS BALANÇO SEDIMENTAR... 17

9 vi EROSÃO COSTEIRA OBRAS DE ENGENHARIA COSTEIRA ESPIGÕES ALIMENTAÇÃO ARTIFICIAL MODELO UTILIZADO DELFT 3D DELFT 3D FLOW DELFT 3D WAVE METODOLOGIA ETAPA 1: AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DOS DADOS DE BATIMETRIA E LINHA DE COSTA BATIMETRIA LINHA DE COSTA ETAPA 2: COMPOSIÇÃO DOS CENÁRIOS ETAPA 3: SELEÇÃO DOS CASOS DE ONDAS E CONFECÇÃO DAS GRADES NUMÉRICAS SELEÇÃO DOS CASOS DE ONDAS GRADES NUMÉRICAS ETAPA 4: CONFIGURAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO E DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS E CONFIGURAÇÃO DO MODELO DE ONDAS CONFIGURAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO E DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS... 31

10 vii CONFIGURAÇÃO DO MODELO DE ONDAS ETAPA 5: EXECUÇÃO DOS MODELOS RESULTADOS CENÁRIO 1: SEM A PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) DINÂMICA DAS CORRENTES TRANSPORTE SEDIMENTAR VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA CENÁRIO 2: COM A PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) DINÂMICA DE CORRENTES TRANSPORTE SEDIMENTAR VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA CENÁRIO3: COM ALIMENTAÇÃO ARTIFICIAL e PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) DINÂMICA DE CORRENTES TRANSPORTE SEDIMENTAR VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA DISCUSSÃO CONCLUSÕES

11 viii 8 9 CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

12 ix LISTA DE FIGURAS Figura 1: Localização da área de estudo (UTM WGS84) Figura 2: Efeitos gerados pela ressaca de Figura 3: Gabiões construídos para proteger as benfeitorias na região Figura 4: Espigão em bolsacreton com cerca de 25m de extensão construído em Figura 5: Execução do aterro hidráulico realizado na praia de Piçarras Figura 6: Construção espigões localizados na praia de Piçarras Figura 7: Zonação hidrodinâmica e morfológica tipicamente observada em uma praia arenosa (Adaptada: Hoefel, 1998) Figura 8: Formas das praias de enseada, mostrando a linha de controle da forma da enseada, a zona de sombra do promontório e a seção retilínea da praia Figura 9: Esquema representativo de um ciclo fechado e retroalimentado que mostra a interação entre as ondas incidentes, o transporte de sedimentos e a morfologia da praia Figura 10: Histograma de alturas significativas (Hs) e período de pico (Tp), divididos em quatro direções de origem: (A) e (B) Leste-Nordeste (70 ); (C) e (D) Leste (90 ); (E) e (F) Sudeste (130 ); e (G) e (H) Sul-Sudeste (150 ) Figura 11: Grades numéricas, hidrodinâmica local (A) e de ondas regional (B) Figura 12: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para Caso 1:Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 13: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 14:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s

13 x Figura 15:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 16:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 17:Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 18: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 19: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 20: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 21: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 22: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 23: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 24: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 25:Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 26: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s

14 xi Figura 27: Variação da morfologia no Cenário 1para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 28: Variação da morfologia no Cenário 1 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 29: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 30: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 31: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 32: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 33: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 34: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 35: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 36: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 37: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 38: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s

15 xii Figura 39: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 40: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 41: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 42: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 43: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 44: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 45: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 46: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 47: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 48: Variação da morfologia no Cenário 2 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 49: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 50: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s

16 xiii Figura 51: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 52: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 53: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 54: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 55: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 56: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 57: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 58: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 59: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 60: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 61: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 62: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s

17 xiv Figura 63: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 64: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 65: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 66: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Figura 67: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s Figura 68: Variação da morfologia no Cenário 3 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s Figura 69: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Figura 70: Variação da morfologia para o no Cenário 3 Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s Figura 71: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s

18 xv LISTA DE TABELAS Tabela 1: Características dos quatro tipos de mar identificados por Alves & Melo (2001)... 4 Tabela 2: Características dos quatro casos de onda utilizados no presente trabalho Tabela 3: Parâmetros utilizados no modelo hidrodinâmico e de Transporte de sedimentos Tabela 4: Características das frações de sedimento utilizadas no modelo Tabela 5: Processos e parâmetros representados pelo modelo de ondas

19 1 1 INTRODUÇÃO Praias são ambientes altamente dinâmicos, e estão constantemente sofrendo alterações morfológicas resultantes de variações no regime energético incidente (clima de ondas), na variação do nível d água (eventos de tempestade), e desequilíbrios no suprimento sedimentar local (SHORT, 1999, KLEIN, 2004). Além destas, as pressões antrópicas apresentam grande influência sobre estes ambientes como, por exemplo, a ocupação urbana desordenada e a atividade turística, sendo que este último apresenta grande importância econômica na zona costeira. Contudo, esta importância é constantemente ameaçada pela erosão costeira, que segundo Souza (2009) consiste em um fenômeno muito comum que afeta grande parte das costas do planeta. A fim de evitar a erosão costeira algumas medidas devem ser tomadas para que o ambiente praial retorne ao seu equilíbrio morfodinâmico, sendo as obras de engenharia costeira de grande utilidade nestes casos, pois quando efetuadas de maneira adequada estes problemas podem ser mitigados ou mesmo solucionados. De acordo com Alfredini (2005), estas obras de proteção costeira consistem em intervenções estruturais, que defendem a linha de costa contra o ataque direto de ondas, agindo no balanço do transporte de sedimentos favorecendo a estabilização da linha de costa, defendo-a contra a erosão. Já o termo proteção costeira se refere às classes de atividades de engenharia costeira que reduzem os riscos de enchente, inundação da costa e estruturas ou erosão (CEM, 2002). Erosão costeira pode ser definida como um balanço sedimentar negativo dentro de uma célula sedimentar litorânea (NUBER, 2008). De acordo com Pilkey e Cooper (2004), existem diversos fatores responsáveis por esse processo, sendo eles a obliquidade com a qual as ondas atingem a costa e a variação de sua energia, a ação de tempestades, o tipo sedimentar, a relação suprimento e transporte sedimentar desbalanceada, as correntes de maré, processos de deflação e o aumento do nível médio dos oceanos. Em escala instantânea os processos erosivos estão relacionados com os hidrodinâmicos ocorrentes em intervalos de segundos, minutos ou horas causados primariamente por ondas e correntes, e em menor frequência por ventos (ARAUJO, 2008). A Enseada do Itapocorói, foco deste trabalho apresenta praias que encontram-se em equilíbrio dinâmico, ou seja, as ondas incidentes quebram com um certo ângulo em relação a linha de costa, gerando correntes ao longo da praia capazes de transportar sedimentos. Assim,

20 2 se a entrada de sedimento no sistema diminui ou não acontece, a praia tende a se mover em direção ao equilíbrio estático, possivelmente causando erosão da linha de costa (KLEIN, 2004; SILVEIRA et al., 2010). Esta região vem sofrendo constante erosão ao longo dos últimos anos, apresentando uma situação preocupante. Embora, as obras de engenharia costeira apresentarem um papel importante em solucionar estes casos, elas provocam alterações nos padrões hidrodinâmicos e consequentemente agem no transporte de sedimentos, causando alterações morfológicas no local. Logo, modelos numéricos podem ser utilizados como ferramentas para o conhecimento da dinâmica costeira antes e depois da implementação das obras, sendo então fundamental para estudos de engenharia costeira fornecendo subsídios para mitigar futuros impactos. A contribuição do presente trabalho está em avaliar dois tipos de obras de engenharia costeira, visando conter a erosão constante da Enseada do Itapocorói, localizada no litoral centro-norte do Estado de Santa Catarina, analisando também as condições dinâmicas da região, assim como o transporte de sedimentos com a presença e ausência destas obras, através da modelagem numérica. 1.1 ÁREA DE ESTUDO A praia de Piçarras localiza-se no município de Balneário Piçarras, situada no litoral centro-norte de Santa Catarina e é considerada um importante ponto turístico principalmente nos meses de verão. Apresenta 8 Km de extensão, delimitada ao Norte pela praia de Itajuba e ao Sul pela desembocadura do rio Piçarras, ao Sul desta está localizada a praia Alegre com cerca de 1 Km de extensão, pertencente ao município de Penha, que em conjunto com o Balneário Piçarras e a praia de Itajuba, pertencentes a Barra Velha, formam a Enseada do Itapocorói (Figura 1) (ARAUJO, 2008).

21 3 Figura 1: Localização da área de estudo (UTM WGS84). Km CLIMA O clima na região é subtropical com temperatura média anual de 20Cº, apresentando elevados níveis de precipitação, sendo de mm em média (HOEFEL, 1998). O quadro atmosférico típico da região é caracterizado pelo regime de ventos provenientes do quadrante nordeste durante o ano todo, combinados localmente com o efeito das brisas marinhas. Estes sofrem influência pela propagação de ciclones extratropicais, que são intensificados nos meses de inverno e primavera, alterando consequentemente a meteorologia local, em que essa alteração gera um crescimento na importância dos ventos provenientes do quadrante sul (TRUCCOLO et al., 2000).

22 ONDAS Dados referentes a medições do espectro direcional de ondas geradas pelo vento foram coletados em 1996 por Alves & Melo (2001), a partir de um ondógrafo fundeado a 20 metros de profundidade na região de São Franscisco do Sul (SC). Foram identificados quatro estados de mar predominantes no litoral de Santa Catarina: vagas de Leste-Nordeste; vagas de Sul- Sudeste; Leste; e ondulações de Sudeste. As porcentagens de ocorrência, períodos de pico (Tp) e alturas significativas (Hs) das ondas de cada tipo de mar estão representadas na Tabela 1. Tabela 1: Características dos quatro tipos de mar identificados por Alves & Melo (2001). Vagas de L-NE Vagas de S-SE Lestada Ondulação de SE Ocorrência (%) Tp (s) Hs (m) 0,5 1,5 1 3,5 0,5 1,5 0,5 2,0 Os períodos de outono e inverno apresentam a maior frequência de tempestades, pois nesta época a incidência de ondas com grande período e altura foram elevadas, devido às frentes polares que ocasionam os giros ciclônicos no oceano, geradores das grandes ondulações, principalmente dos quadrantes Leste-Sudeste e Sul (ARAUJO et al., 2003). Posteriormente através da análise de dados de um ondógrafo fundeado a 80 metros de profundidade, localizado a cerca de 35km da Ilha de Santa Catarina, Araujo et al. (2003), relataram a ocorrência de um espectro bi-modal bem definido, desenvolvido por ondas do tipo vagas (ondas geradas por ventos locais, desordenadas e de pequena amplitude) provenientes do quadrante Leste, apresentando período de 8s e Hs de 1,25m, e ondas do tipo swell (ondas de maior amplitude e com forma mais regular, geradas à grandes distâncias), com período de 12s e Hs variando de 1,25m no verão até 2m no inverno, com direção predominante do quadrante Sul. Alturas superiores a 4m podem ocorrer com baixa frequência e associada a eventos extremos em todas as estações do ano.

23 MARÉS A região possui um regime de micro-marés dominado pela componente semi-diurna (DAVIES, 1964; KLEIN, 2004). Apresenta uma oscilação média de cerca de 70 cm, com valores máximos de aproximadamente 106 cm (TRUCCOLO & SCHETTINI, 1999). É comum na região predominância de ventos do quadrante norte, o que influencia a ocorrência da maré meteorológica, tanto negativa quanto positiva (TRUCCOLO et al., 2004), aumentando até um metro os valores de maré astronômica (SCHETTINI et al., 1996) MORFOLOGIA A região localizada da desembocadura do rio Piçarras em direção ao norte contêm uma alta variabilidade morfodinâmica, por estar fortemente exposta ao regime energético de ondas incidentes. Já a porção sul referente à Praia Alegre apresenta uma baixa dinâmica, e por ser mais abrigada uma menor mobilidade do perfil praial e uma menor largura, sendo caracterizada por uma praia dissipativa. Em relação ao estágio morfodinâmico, a praia é definida como variando entre reflectivo e intermediário, em que a porção sul se encontra mais abrigada das ondas de sul e sudeste, sendo caracterizada como uma região reflectiva e a parte central e norte, se encontram mais expostas à chegada das ondas apresentando um estágio intermediário. (KLEIN & MENEZES, 2001; ARAUJO, 2008) HISTÓRICO EROSIVO Durante os últimos anos, mais precisamente nas três ultimas décadas, a praia de Piçarras sofre com uma grande erosão localizada principalmente na sua fração sul, consequentemente até 1998 ela perdeu cerca de m³ de sedimento em uma extensão de 1,5 km de orla. Esta grande perda de areia gerou prejuízos tanto econômicos como ambientais para a região, o que fez a administração pública, simultaneamente com o apoio da iniciativa privada, realizar uma obra de recomposição da faixa de areia por meio de um aterro hidráulico (ABREU et al., 2000; REID et al., 2005). Como consequência do grande crescimento da cidade na década de 70 através principalmente do desenvolvimento turístico que gerou um aumento de edificações próximas à costa e construção de novas obras de benfeitoria, iniciou-se um lento processo erosivo em virtude da canalização dos esgotos domésticos e de águas pluviais. (INPH, 1986).

24 6 Em 1974, foi realizada a retificação do canal e fixação da barra através da construção de dois guia-correntes com cerca de 15m de extensão, devido à instabilidade da foz e um padrão migratório aparente em direção ao norte, o que começou a causar regulares inundações nas regiões adjacentes e posteriormente a laguna foi aterrada. O projeto inicial dos guiacorrentes estimava a construção da estrutura da margem norte com um comprimento de 100 metros, mas esta e o guia-corrente da porção sul tiveram seu comprimento reduzido para cerca de 15 metros. A partir deste momento um comportamento erosivo da linha de costa ao norte da desembocadura começou a ser observado (HOEFEL, 1998). No ano de 1983, ocorreu na região sul do país o evento El Niño, sendo o mais intenso do século XX ocasionando grandes enchentes em toda essa região. Uma forte ressaca alagou completamente a Avenida Beira-Mar da Praia de Piçarras, provocando diversos danos ao longo da orla (Figura 2). Por consequência, um muro de contenção foi construído na região do pós-praia, estendendo-se verticalmente da cota +2,0 a -1,0m segundo o nível zero do IBGE (INPH, 1984). Figura 2: Efeitos gerados pela ressaca de Fonte: Acervo LOG/UNIVALI Nos anos de 1984 e 1985 novamente novas ressacas ocorrem e destroem algumas benfeitorias deixando alguns trechos da orla com perda total da praia emersa, fazendo com que o poder publico construísse um novo muro de contenção em frente às casas atingidas e contratasse os serviços do Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias (INPH) para

25 7 elaboração de um projeto de contenção do processo erosivo. Em 1986 é apresentado o relatório do INPH 05/86, referente ao projeto de proteção as benfeitorias da praia de Piçarras, que propõe a construção de 5 gabiões espaçados a cada 100m a partir de 50 metros ao norte do início da Avenida Beira-Mar (HOEFEL, 1998). Em 1989, de acordo com as recomendações propostas pelo relatório do INPH 05/86, são construídos os gabiões, com espaçamento de cerca de 100m entre si (Figura 3). Nos anos de 1990 e 1991, foi apresentado o relatório final do projeto Feasibility Study on the Flood Control Project in the Lower Itajaí River Basin, Japan International Cooperation Agency (JICA, 1990), que apresentou diversos dados topobatimétricos e hidrográficos coletados na Enseada do Itapocorói, e ocorreu também o estabelecimento do convênio entre o governo do Estado e o INPH para realização de novos estudos para prever a recuperação da praia. Figura 3: Gabiões construídos para proteger as benfeitorias na região. Fonte: Acervo LOG/UNIVALI. Em 1992 é apresentado o relatório INPH 14/92, referente ao projeto de recuperação da praia, em que são propostas duas alternativas de mitigação: a alternativa I previa um aterro de m³ ao longo de 2 Km do arco praial e o prolongamento do guia-correntes da margem sul do rio em 95 metros. A alternativa II previa um aterro de m³, juntamente com a construção de um espigão com comprimento de 110 metros, posicionado a 400 metros ao norte da foz do rio Piçarras, além do prolongamento do guia-correntes sul do rio em 35 metros e do norte em 45 metros.

26 8 Em 1994, com a intenção de dar início às obras pertinentes à alternativa II, 25 dos 110 metros previstos do espigão de bolsacreton (Figura 4) são construídos, mas a obra é interrompida pela prefeitura por falta de verbas. Depois da construção deste espigão, a erosão é intensificada ao norte do mesmo. Figura 4: Espigão em bolsacreton com cerca de 25m de extensão construído em Fonte: (a) Rafael Sangoi e (b) João Dobrochinski - (2007). Em meados do ano de 1997, a Faculdade de Ciências do Mar (FACIMAR) da Universidade do Vale do Itajaí, hoje incorporada ao Centro de Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar (CTTMar), emite um parecer técnico sobre as potencialidades da Enseada do Itapocorói e adjacências como áreas fonte de sedimento para as obras de recuperação da praia (HOEFEL & KLEIN, 1997). De acordo com o estudo, a jazida proposta (localizada em frente à Praia Alegre) não seria apropriada como fonte para a Praia de Piçarras, e sua utilização poderia gerar um desequilíbrio morfológico pela alta concentração de sedimentos finos. O parecer recomendou a realização de novos furos de sondagem e pesquisa de novas áreas de empréstimo. No mesmo ano, a prefeitura municipal aprovou um projeto juntamente com o Ministério do Meio Ambiente para exploração da jazida inapta pelo parecer técnico, porém considerada apta pela empresa responsável pelo estudo de impacto ambiental/relatório de impacto ambiental (EIA-RIMA). Em 1998 a situação da região sul da enseada encontrava-se grave, apresentando prejuízos visivelmente causados pela ação direta das ondas sobre a avenida beira mar e construções, o que gerou uma severa diminuição do fluxo turístico causada principalmente pela diminuição da beleza cênica local. Todos estes fatos fizeram com que a prefeitura local decidisse firmar uma parceria publico-privada para com a intenção de realizar as obras

27 9 necessárias para proteger a faixa de areia, principalmente na região atingida. A população foi chamada à debate para conscientização e esclarecimento dos benefícios diretos e indiretos gerados pelas obras, sendo proposta uma contribuição financeira na forma de taxas e impostos, que serviriam para pagar metade dos gastos necessários, ficando a outra metade em responsabilidade do poder publico local e Governo Estadual (ARAUJO, 2008). De acordo com Reid et al. (2005), a população mostrou-se consciente dos benefícios que seriam trazidos para a região, sendo então favorável a execução do projeto, mas desfavorável em relação a contribuição financeira. Através de uma decisão judicial, foi acordado que a população arcasse com metade dos custos, conforme o projeto inicial proposto pelo poder publico. Foi realizada, então, no ano de 1999 a recuperação da faixa de areia pela empresa belga (Jan De Nul Group ), através da reposição de m³ de sedimento em 2.100m de faixa de areia (419m³/m) (Figura 5). O material sedimentar foi retirado de uma jazida marinha localizada próxima à costa (cerca de 15km), a uma profundidade de 20m. Este foi transportado por tubulações flutuantes sendo depois espalhado sobre a praia para atingir o aspecto do perfil de desenho do projeto (ARAUJO, op.cit). Figura 5: Execução do aterro hidráulico realizado na praia de Piçarras. Fonte: Araujo, Na Praia Alegre também em 1999, foi realizado um aterro hidráulico através do bombeamento e deposição de m³ de sedimento (70m³/m) retirado de uma jazida

28 10 localizada em frente a praia, na parte abrigada da Enseada do Itapocorói. A obra foi realizada por uma draga da Companhia Integrada de Desenvolvimento Agrícola de Santa Catarina (CIDASC) segundo especificações do Departamento de Edificações e Obras Hidráulicas (DEOH) do governo do estado. A jazida explorada foi a mesma avaliada pelo parecer técnico de 1997, devido à característica abrigada do local e das características sedimentares da praia, sendo areia fina (ARAUJO, 2008). Diversos benefícios foram trazidos para a região, como aumento da atividade turística, aumento no valor dos imóveis, melhorias nas condições sócio-econômicas e aumento na oferta de empregos principalmente nos meses de verão, após a conclusão das obras em Piçarras (REID et al., 2005). Embora mesmo depois da realização de todas estas obras e das benfeitorias, após cerca de 9 anos, a praia de Piçarras novamente apresenta uma diminuição do pacote sedimentar, evidenciando mais uma vez um processo erosivo, sendo isto consequência de que nenhum plano de manutenção foi realizado após a elaboração do aterro, mesmo com a garantia da empresa de vida útil da obra em cinco anos (ARAUJO, op cit). Devido à continuidade do processo erosivo, em 2008 a prefeitura municipal de Piçarras deu inicio a um processo licitatório para o cumprimento de um novo projeto de recomposição e manutenção do depósito sedimentar na faixa de areia para reestabelecer a largura prevista no ano de O projeto buscava a realização de um novo aterro hidráulico e a construção de dois espigões com 115 metros, dispostos de forma perpendicular ao longo da enseada. Contudo, no dia 27 de dezembro de 2011 a primeira etapa da recuperação da praia foi iniciada, caracterizada por obras de contenção de areia, sendo finalizada no mês de julho. Os dois espigões em forma de T foram construídos com o intuito de reduzir a retirada de areia pelas correntes marinhas que atuam na região (Figura 6). O espigão norte apresenta cerca de 125m de comprimento na sua faixa vertical e 60m no seu trecho transversal, já o espigão sul apresenta cerca de 160m de comprimento na sua faixa vertical e também 60m no seu trecho transversal, com uma distancia de cerca de 800m entre eles.

29 11 Figura 6: Construção espigões localizados na praia de Piçarras. Fonte: Prefeitura Municipal de Balneário de Piçarras < (2012). Posteriormente será iniciada a segunda etapa do projeto que visa recompor a faixa de areia através de um aterro hidráulico que terá uma extensão de m a partir do molhe do rio Piçarras até o espigão norte. A draga do tipo hopper irá retirar sedimento a uma distancia de cerca de 12 Km da costa, em que o material será bombeado ate a praia, sendo posteriormente moldado sobre a praia por escavadeiras, o aterro visa então apresentar um volume estimado de ,51m³. (Prefeitura Municipal de Balneário Piçarras, 2012).

30 OBJETIVOS OBJETIVO GERAL Avaliar dois tipos de obras de engenharia costeira como alternativas de contenção/mitigação da erosão na Enseada do Itapocorói SC, sendo elas alimentação artificial e implementação de espigões transversais. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Modelar o transporte de sedimentos com a presença e ausência das obras na área de estudo; Avaliar qualitativamente a eficiência das obras (adição sedimentar e acumulação), utilizando o Modelo Numérico Delft 3D; Propor a melhor alternativa de acordo com o padrão morfodinâmico da região, utilizando o Modelo Numérico Delft 3D.

31 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA PRAIAS Praia é um depósito de sedimentos encontrado entre a base modal de ondas e o limite superior oscilante, sendo que a base de onda é a profundidade máxima em que as ondas podem transportar material em direção a praia, e o limite oscilante, é o limite sub-aéreo da praia que sofre ação de ondas e transporte de sedimentos, sendo totalmente dependentes destes. Elas ocorrem em todas as linhas de costa sedimentares expostas a ondas, em todas as latitudes, climas e tipos de costas. Praias arenosas oceânicas são os sistemas mais dinâmicos encontrados sobre a superfície terrestre, cujo os depósitos sedimentares são ativamente retrabalhados por ondas, correntes e marés (SHORT, 1999). De acordo com Hoefel (1998), uma praia é caracterizada por distintas zonas hidrodinâmicas e morfodinâmicas (Figura 7) sendo composta hidrodinamicamente por: Zona de arrebentação: fração do perfil praial caracterizado pela quebra de onda, que sofre com a dissipação energética da onda sobre a praia; Zona de surfe: fração da praia limitada pela dissipação da energia de onda, após sua quebra. Sendo que sua caracterização depende diretamente do tipo de quebra da onda. Em praias de baixa declividade, as ondas quebram e modificam-se como vagalhões, estendendo-se ao longo da zona de surfe com a diminuição da altura, ate atingirem a linha de costa; Zona de espraiamento: fração da praia delimitada entre o percurso máximo e mínimo da onda sobre a face da praia, após sua quebra. E morfologicamente apresenta as seguintes zonas: Antepraia: porção do perfil dominada por processos de empinamento de onda, entendendo-se em direção a terra, a partir da profundidade de fechamento externa, ou seja, profundidade em que as ondas começam a interagir com o fundo, até a profundidade de fechamento interna, região em que as ondas começam a quebrar; Praia média: porção do perfil praial sobre em que ocorrem os processos da zona de arrebentação e da zona de surfe; Face da praia: porção do perfil praial, limitada entre o inicio do limite superior e o limite inferior, ou seja, zona de ocorrência de marés altas e baixas, sobre a qual ocorrem os processos da zona de espraiamento;

32 14 Pós-praia: porção subaérea do perfil praial que se entende desde o limite superior do espraiamento até o inicio das dunas fixadas por vegetação ou de qualquer outra mudança fisiológica brusca. Figura 7: Zonação hidrodinâmica e morfológica tipicamente observada em uma praia arenosa (Adaptada: Hoefel, 1998) PRAIAS DE ENSEADA Praias de enseada (Figura 8) são caracterizadas por serem limitadas por promontórios rochosos ou outros obstáculos físicos, em que na maioria das vezes formam um arco com curvatura acentuada e cujo contorno tende a exibir forma de um meio coração ou de uma lua crescente, desenvolvendo na maioria das vezes formas assimétricas. São caracterizadas por uma zona de sombra que se localiza próxima ao promontório rochoso, sendo protegida da energia de ondas e fortemente curvada. A parte central é levemente curvada, e a outra extremidade é relativamente reta, sendo normalmente paralela a direção dominante dos trens de onda da região (HOEFEL, 1998; SHORT, 1999).

33 15 Figura 8: Formas das praias de enseada, mostrando a linha de controle da forma da enseada, a zona de sombra do promontório e a seção retilínea da praia. Fonte: Menezes, O estado de equilíbrio de uma praia de enseada pode ser determinado a partir do suprimento de sedimentos necessário para manter sua forma estável. Desta forma Hsu et al. (1987) classificou este equilíbrio em quatro grandes categorias: Equilíbrio dinâmico: apresenta suprimento de sedimento continuo e um equilíbrio entre o aporte de sedimento e a deriva litorânea, sendo isto que mantem a forma original da praia; Equilíbrio estático: onde a entrada e saída de sedimento são praticamente nulas. De acordo com Menezes (1999), em praias que apresentam um equilíbrio estático, as ondas tendem a quebrar simultaneamente sobre toda a enseada, não acontecendo assim deriva litorânea, consequentemente nem erosão e acreção de longo período; Instável: quando a enseada apresenta um balanço sedimentar negativo; Praia com reformulação natural: quando ocorre um reposicionamento ou ampliação de um promontório ou estrutura costeira. 3.2 MORFODINÂMICA PRAIAL Como dito anteriormente, praias são ambientes significativamente dinâmicos que apresentam grandes relações com as variações energéticas e com as características morfológicas do ambiente.

34 16 Baseado neste conceito compreende-se por morfodinâmica praial o resultado da interação entre as ondas incidentes, o sedimento e a morfologia antecedente da praia, formando um ciclo fechado e retroalimentado, no qual as ondas incidentes irão atuar sobre os sedimentos modificando a morfologia da praia que por sua vez modificará as ondas incidentes (Figura 9) (SHORT, 1999). Figura 9: Esquema representativo de um ciclo fechado e retroalimentado que mostra a interação entre as ondas incidentes, o transporte de sedimentos e a morfologia da praia. Os principais processos que irão promover alterações no sistema praial são a ação de ondas, marés e de correntes que como já dito anteriormente influenciam o transporte sedimentar e consequentemente a morfologia praial. (FRITZGERALD & DAVIS, 2004). Cowell e Thom (1994) subdividiram os processos morfodinâmicos em quatro diferentes escalas, estas que podem ocorrer tanto espacialmente, quanto temporalmente, sendo elas: Escala instantânea: em que irá envolver a ocorrência de um simples ciclo que rege mudanças morfológicas primarias pela ação de ondas e marés; Escala de eventos: envolve a formação de estruturas sedimentares sequencias deposicionais; Escala histórica: envolve a evolução sobre diversas alterações morfológicas que levam a alterações no transporte de sedimentos; Escala geológica: caracterizada pela escala temporal atuante em décadas e milênios TRANSPORTE DE SEDIMENTOS De acordo com Van Rijn (1993), sedimentos podem ser transportados pela ação das ondas, maré e correntes, ou seja, pelo movimento oscilatório da água propriamente dito. Em

35 17 águas costeiras os processos de transporte de sedimentos são fortemente afetados pelas ondas de alta frequência que introduzem movimentos oscilatórios, atuando sobre as partículas. As ondas geralmente agem como agentes agitadores do sedimento, os quais são transportados pelas correntes. Desta forma, o transporte de sedimentos ocorre quando forças estabilizadoras do grão em repouso são excedidas por forças desestabilizadores geradas pelo fluido (ar, água, gelo) em movimento. O atrito gerado entre eles é chamado de tensão de cisalhamento. Assim, quando a força gerada pelo atrito é maior que a força de inercia da partícula, ocorrerá à movimentação da mesma, seja por suspensão, saltação ou rolamento. O transporte de sedimentos por ação das ondas ocorre tanto na direção longitudinal e perpendicular a praia, os quais são chamados de transporte longitudinal e transversal respectivamente (HOEFEL, 1998). De acordo com Usace (2002), Allen (1985), SEPM (1977), Fred e Deigaard (1992), as principais características que influenciam nos transporte são: as características do fluído como, viscosidade, densidade, velocidade, tipo de fluido, entre outros; e as características do sedimento, sendo tamanho, densidade, composição, velocidade de queda, forma do grão, permeabilidade, entre outros BALANÇO SEDIMENTAR Segundo Alfredini (2005), balanço sedimentar é um balanço volumétrico do transporte de sedimentos para uma seção distinta da costa. Ele é baseado na quantificação do transporte de sedimentos, erosão e deposição para um determinado espaço onde ocorre troca de sedimento, sendo então o resultado a quantidade de sedimentos que entra e sai de um sistema (USACE, 1984). Neste sentido, o seu estudo é largamente importante para se calcular taxa de acresção e erosão em praias, principalmente quando se trata de estudos de engenharia costeira, com o intuito de conhecer as fontes e perdas sedimentares, principalmente pelo fato dessas obras interferirem no balanço natural de sedimentos, podendo ocasionar uma quebra deste, consequentemente afetando o estoque natural de areia nas praias (SOUZA et al, 2002) EROSÃO COSTEIRA As praias arenosas exibem uma dinâmica peculiar devido a sua alta dinâmica principalmente dos seus sedimentos constituintes, que são transportados pelas ondas,

36 18 correntes litorâneas, marés e ventos. Como consequência desta dinâmica, processos de acresção e/ou erosão praial podem ocorrer (SIMÓ et al, 2004). De acordo com Menezes (2008), os processos erosivos ocorrem em uma praia quando a quantidade de sedimento que sai do seu sistema supera a quantidade que entra gerando assim um balanço sedimentar negativo, o processo oposto, ou seja, deposição sedimentar, gera um balanço sedimentar positivo consequentemente causando uma progradação da linha de costa. São diversos os fatores que induzem a erosão costeira como, a elevação do nível do mar, diminuição da quantidade de sedimentos fornecidos ao litoral, degradação antropogênica das estruturas naturais e implantação de obras de engenharia costeira, mas embora muitos agentes causadores da erosão sejam naturais, a sua maioria é gerada por atividades antrópicas direta ou indiretamente, sendo que uma gama destes processos podem interagir em diferentes escalas temporais e espaciais. Causas da rápida erosão podem estar relacionadas a grandes alturas de ondas e fortes correntes litorâneas associadas a eventos de tempestade e outros fatores como variação na pressão atmosférica, que influenciam na sobrelevação do nível do mar, ou ação simultânea de estruturas de engenharia costeira, que podem concentrar ou dispersar a ação de ondas de tempestade podendo influenciar o surgimento localizado de focos erosivos (ALVEIRINHO DIAS, 1993; SHERMAN et al., 1994; GRACIA et al, 2005). Estes focos erosivos podem ser zonas de erosão acentuada (ZEA), sendo regiões caracterizadas por apresentar um desiquilíbrio no balanço sedimentar, ou seja, sofrem um transporte potencial de sedimentos sem apresentar um suprimento adequado, consequentemente regiões que erodem mais rápido (BRIDGES, 1995). 3.3 OBRAS DE ENGENHARIA COSTEIRA Dentre a gama de obras de engenharia costeira se enquadram as obras de defesa dos litorais, conceituadas como intervenções estruturais tendo como função, agir no balanço do transporte sólido favorecendo a estabilização ou a ampliação da linha de costa com o objetivo de defendê-las da erosão. Muitos são os fatores que devem ser levados em consideração no projeto destas obras como: análise custo x benefício; fatores ambientais, ecológicos e estéticos; influencia nas áreas adjacentes, entre outros, fatores estes que senão estudados podem agravar a erosão na sua área ou adjacências e causar enormes danos econômicos e ambientais (ALFREDINI, 2005).

37 19 De acordo com Dean et al (1997), obras de engenharia costeira podem ser classificadas em: - Estruturais: estruturas na maioria das vezes rígidas, sendo estruturas paralelas a costa como paredões, diques, promontórios artificiais, quebra-mares..., ou estruturas normais como espigões ou molhes (VAN RIJN, 2005); - Não estruturais: projetos de alimentação artificial ESPIGÕES Espigões são estruturas estreitas e longas dispostas perpendicular ou ligeiramente obliqua a linha de costa, se estendendo para a zona de surf com o intuito de reduzir as correntes de deriva litorânea e consequentemente à deriva litorânea na zona de arrebentação e podem ser aplicadas isoladamente ou em conjunto. Estas estruturas têm como objetivo principal estabilizar o sedimento disposto em projetos de alimentação artificial e estender seu tempo de vida (VAN RIJN, 2005). Basicamente, espigões atuam como uma represa parcial de sedimento, interceptando uma parte do material da deriva litorânea. A utilização de um espigão isolado propicia um aumento local da praia a barlamar, fixa a embocadura a sotamar e delimita uma unidade morfológica existente ou criada Já a utilização de um campo de espigões, pode criar ou proteger uma extensa faixa de areia, formar um praia com o transporte litorâneo natural e formar uma praia alimentada artificialmente, reduzindo os volumes perdidos da alimentação (VAN RIJN, 2005; ALFREDINI, 2005). Normalmente quando se constrói um campo de espigões, uma erosão a sotamar ocorre, mas em uma taxa aproximadamente igual à deposição que ocorrerá no sistema. Para se prevenir esta erosão natural, algumas medidas devem ser tomadas como, alimentar com areia o campo de espigões permitindo um transito natural do transporte litorâneo; reduzir o comprimento dos espigões; colocar o último espigão em uma região não propicia a erosão, já que é normal que a erosão se desloque para o ultimo espigão do campo (ALFREDINI, 2005) ALIMENTAÇÃO ARTIFICIAL Alimentação artificial consiste na colocação mecânica de grandes quantidades de sedimento de boa qualidade dentro do sistema perto da costa, sendo realizada geralmente em

38 20 resposta a erosão costeira, podendo ser esta causada natural ou antropogenicamente. Durante a avaliação de uma praia com erosão, para possível implantação de um projeto de alimentação artificial deve ser identificada a causa desta erosão, que pode ser natural, mas na maioria das vezes é causada antropogenicamente, como por exemplo pela interrupção do transporte de sedimentos ao longo da costa por estruturas construídas na praia como molhes ou espigões, ou construção de infraestruturas muito perto da costa, para uma boa compreensão de todos os processos associados a ela que tem levado a necessidade de uma alimentação artificial. Esta obra permite com que as praias que sofrem erosão sejam estabilizadas ou ampliadas, permitindo até que novas praias sejam criadas (KIM, 2010; DEAN, 2001; ALFREDINI, 2005). Para realização deste tipo de projeto, sedimento compatível ao original da praia deve ser colocado no local para que este seja concluído de uma forma eficiente, ou seja, sedimento que apresente uma granulometria semelhante a original, sendo compatível principalmente em relação ao tamanho de grão. Este sedimento deve ser retirado de áreas de empréstimo, ou seja, área a partir da qual é removido sedimento, podendo estar localizada em ambiente terrestre ou em ambiente marítimo, desde que possua quantidades e qualidade de areia. Os objetivos principais de uma alimentação artificial são basicamente, formar ou restaurar uma praia com a intenção de aumentar sua recreação/lazer; realizar manutenção da linha de costa devido à ocorrência de uma erosão crônica; proteger estruturas costeiras; reduzir a incidência das ondas que atingem a praia; fechar canais de maré perto da costa; acelerar o preenchimento de campos de espigões ou sistemas de quebra-mares destacados; agir no balanço de sedimentos transformando-o em positivo ou nulo; reestabelecer o transporte se sedimentos interrompido por algum obstáculo presente na costa (VAN RIJN, 2005; ALFREDINI, 2005). As vantagens de se realizar uma alimentação artificial é que se esta for feita com sedimento compatível ao original da praia, mantem o sistema praial em uma condição perto da natural podendo proporcionar muitos benefícios ao ambiente e a comunidade, pois a praia ficará protegida contra grandes tempestades, ficando esteticamente mais bonita podendo aumentar o turismo na região, e trará também benefícios à biota, pois seu habitat irá aumentar. Mas algumas restrições também ocorrem nestas obras, sendo as mais importantes: disponibilidade de sedimento compatível ao original; custo econômico para encontrar uma área de empréstimo satisfatória; manutenção a longo prazo (KIM, 2010, ALFREDINI, 2005) De acordo com Alfredini (2005), alimentação artificial em praias é reconhecida mundialmente como sendo a melhor defesa contra a erosão costeira, pois não necessita da

39 21 implementação de obras fixas, desconhecidas pelo ambiente natural que podem causar efeitos negativos em suas adjacências, ao contrário de engordamentos que podem até favorecer as praias adjacentes pelo transporte em excesso de sedimento em alguns casos, sendo que este tipo de obra só se adapta bem em trechos extensos da costa. 3.4 MODELO UTILIZADO Neste item, os subitens apresentados a seguir, foram descritos com base nos seus respectivos manuais do usuário de 2011: Delft 3D, Delft 3D FLOW, Delft 3D WAVE DELFT 3D A Deltares juntamente com Delft University of Technology (TU Delft), desenvolveu um sistema de modelagem com o fim da realização de uma análise multi-disciplinar permitindo compreender zonas costeiras, lagos, rios e estuários. Este sistema abrange diversos módulos que integrados permitem a execução de simulações hidrodinâmicas, através de fatores como maré, gradientes de vento, densidade e correntes de ondas induzidas; propagação de ondas sobre batimetrias irregulares; advecção e dispersão de efluentes; evolução morfológica; transporte de sedimentos coesivos e não-coesivos; modelagem de qualidade de água e processos ecológicos. Os módulos que compõe este sistema são: hidrodinâmicos (FLOW), de onda (WAVE), qualidade de água (WAQ), transporte de sedimentos (SED), morfologia (MOR), monitoramento de partícula (PART), eutrofização (Eco) e análises e predições de maré (TIDE). Estes módulos possuem também ferramentas de pré-processamento como o gerador de grade RGFGRID e o gerador de batimetria QUICKIN; e também ferramentas de pósprocessamento como o GPP e o QUICKPLOT, em que o primeiro é um programa de pósprocessamento geral, tendo como função, ler a maioria dos arquivos de resultados produzidos pelos módulos Delft3D, e o segundo pode ser usado para visualizar e animar resultados numéricos produzidos pelos módulos do Delft3D. No presente trabalho foram utilizados principalmente dois destes módulos sendo, o módulo hidrodinâmico Delft3D FLOW e Delft3D WAVE, que serão resumidamente descritos a seguir.

40 DELFT 3D FLOW O FLOW é o principal módulo do sistema de modelagem Delft3D, sendo capaz de rodar em modo bidimensional (profundidades médias) e tridimensional, resolvendo equações de águas rasas e calculando fenômenos hidrodinâmicos não-estacionários, como fluxo de transporte e fenômenos resultantes da maré ou forçantes meteorológicas através de grades curvilíneas ou retilíneas. Os módulos que compreendem o modelo hidrodinâmico, são basicamente: hidrodinâmica; transporte de sedimentos e morfologia, em que estes podem operar integrados representando processos de retroalimentação observados nos ambientes naturais. Nas fronteiras abertas do Delft3D-FLOW, o fluxo é forçado pela maré e na superfície livre pela força do vento através de gradientes de pressão (barotrópico) e gradientes de densidade (baroclínicos). O sistema de equações do módulo hidrodinâmico consiste nas equações horizontais de movimento momentum, além de resolver as equações de Navier Stokes para um fluido incompressível levando em consideração os pressupostos para águas rasas de Boussinesq. A equação vertical de momentum é reduzida à relação de pressão hidrostática e as acelerações verticais são assumidas como sendo pequenas em relação à aceleração da gravidade, fazendo com que o Delft3D-FLOW seja ajustado para a simulação de fluxos em águas rasas, áreas costeiras, estuários, lagos, rios e lagoas. Pelo fato de normalmente os contornos de rios, zonas costeiras ou estuários serem curvos, estes não são bem representados por grades retangulares. Os contornos então se tornam irregulares podendo levar a erros de discretização. Com o intuito de reduzir estes erros ocorrentes em contornos ortogonais, são usadas coordenadas curvilíneas. Desta forma, as equações são formuladas em coordenadas ortogonais curvilíneas. O movimento dos fluidos é governado pelas leis da continuidade (Equação 1) e da conservação do movimento (Equações 2 e 3) e a escala da velocidade se encontra no espaço físico tendo componentes perpendiculares as faces das células da grade curvilínea, assim a transformação da grade introduz termos de curvatura na equação de movimento. A equação da continuidade é dada por:,( ) -,( ) - (1)

41 23 Onde: Q = a contribuição por unidade de área devido à descarga; d = profundidade de água abaixo do plano de referencia; = elevação da superfície livre acima do plano de referencia; e = coeficientes utilizados para transformar coordenadas curvilíneas em coordenadas retangulares; U e V = componentes da velocidade integrada verticalmente na direção ξ e η respectivamente. As equações do movimento nas direções ξ e η são dadas por:. / (2) e:. / (3) Onde: u e v = velocidade do fluido das direções ξ e η respectivamente; e = coeficientes utilizados para transformar coordenadas curvilíneas em coordenadas retangulares; H = profundidade total da água; σ = coordenada vertical; e = fluxos turbulentos, desequilíbrio na tensão horizontal de Reynolds; e = gradientes de pressão hidrostática; e = contribuições devido a fontes externas;

42 24 w = velocidade vertical; O transporte de sedimentos em suspensão na coluna d água é calculado usando a equação de advecção-difusão (Equação 4) na sua forma tridimensional, da mesma forma que constituintes conservativos, como salinidade e calor, com algumas diferenças como: fluxo de sedimento entre o fundo e a coluna d água e velocidade de queda do sedimento sobre a ação da gravidade, ou até efeitos da influencia do sedimento na densidade da água e a redução turbulenta. Estes processos dependem do tipo de sedimento envolvido, pois diferentes formulas serão utilizadas para os cálculos das velocidades de queda, erosão e deposição. A equação da advecção-difusão é dada por: ( ) ( ) ( ) ( ( ) ) ( ). ( ) ( ) /. ( ) ( ) /. ( ) ( ) / (4) Onde: ( ) = concentração de fração de sedimento e (kg/m³); u, v e w = componentes do vetor velocidade (m/s); ( ), ( ) e ( ) = coeficientes de difusão turbulenta da fração de sedimento (m²/s); ( ) = velocidade de queda da fração de sedimento em suspensão (m/s). Resumindo então, os processos hidrodinâmicos e de ondas, alimentam o módulo de transporte de sedimentos, que suporta transporte por suspensão e por carga de tração para sedimentos não-coesivos e suspensão para sedimentos coesivos. À medida que o cálculo do transporte por tração é solucionado pela transferência de momento do fluido para o sedimento, aquele referente à carga em suspensão é formulado por equações de advecção e difusão DELFT 3D WAVE O WAVE é o módulo de ondas do Delft3D que simula basicamente a propagação de ondas; geração a partir o vento; interações não lineares entre onda-onda e dissipação de

43 25 energia, para uma determinada topografia de fundo, campo de vento, nível de água e campos de correntes, em águas rasas intermediárias e profundas. Este módulo apresenta atualmente dois modelos de ondas (ambos de fase média), a segunda geração do modelo de ondas HISWA e seu sucessor, a terceira geração do modelo de ondas SWAN (Simulating Waves Nearshore), sendo este segundo utilizado no presente trabalho SWAN O modelo de ondas SWAN é a opção padrão dentro do Delft3D. Ele calcula a evolução de ondas aleatórias de curto comprimento de onda em regiões costeiras de águas rasas, intermediarias e profundas com influência de correntes, considerando a refração devido a estas correntes e variações de batimetria e reproduz também processos de difração, geração de ondas pelo vento, dissipação e interações não lineares entre onda-onda. Suas formulações se aplicam aos processos de ondas em águas rasas, como fricção com o fundo, difração e quebra de onda. Sua principal característica é a interação dinâmica com o módulo hidrodinâmico Delft3D FLOW, interagindo onda-corrente. Por isso o efeito das ondas em correntes e o efeito do fluxo em ondas são contabilizados. O modelo SWAN se baseia na equação discreta do balanço de ação espectral (Equação 5), sendo totalmente espectral em todas as direções e frequências. Nele as ondas são descritas pelo espectro bidimensional da densidade de ação de ondas (conservada em presença de correntes), inclusive quando fenômenos não lineares predominam, como por exemplo, na zona de surf. As variáveis independentes são a frequência relativa σ (observada em um amplo plano de referencia se movendo com a velocidade da corrente) e a direção da onda θ (direção normal às cristas de ondas de cada componente espectral), lembrando que no SWAN o espectro pode variar no tempo e no espaço. A difração implementada no SWAN é a aproximação da refração-difração com fase desacoplada para modelos de ondas espectrais. A aproximação é baseada na equação da pendente suave para refração e difração, omitindo a informação de fase. A equação discreta do equilíbrio de ação espectral é dada por: (5)

44 26 Onde: = taxa de locais de mudança de densidade em função do tempo; e = propagação no espaço geográfico, com velocidades de propagação e no espaço x e y respectivamente; = oscilação da frequência relativa devido às variações na profundidade e correntes, com velocidade de propagação no espaço ; = profundidade induzida e corrente induzida pela refração, com velocidades de propagação no espaço ; S = termo de densidade de energia, representando o efeito da geração de dissipação e interações não lineares onda-onda. 4 METODOLOGIA A metodologia do presente trabalho será apresentada em 5 etapas, a fim de proporcionar um melhor entendimento da mesma. 4.1 ETAPA 1: AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DOS DADOS DE BATIMETRIA E LINHA DE COSTA BATIMETRIA Primeiramente, foram adquiridos dados de uma batimetria detalhada da Praia de Piçarras coletados pelo Laboratório de Oceanografia (LOG) da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI), em Santa Catarina, no ano de 2011, em seguida estes dados foram tratados e processados através do software Hypack Max e adicionados às informações batimétricas de cartas naúticas presente na base de dados do software SMC Brasil 3.0. Entretanto, cabe destacar que os dados batimétricos devem estar referenciados ao mesmo datum vertical, uma vez que os dados da batimetria detalhada disponibilizada pelo LOG estão referenciados ao datum vertical (zero de Imbituba), definido pelo IBGE, enquanto que

45 27 os dados de cartas náuticas presente no SMC (Sistema de Modelagem Costeira) estão referenciados ao Nível de Redução (NR) da DHN, sendo que o nível zero equivale a média das baixa mares de sizígia para o ponto onde se localiza o NR da Carta Náutica. Desta forma, verificou-se que a diferença entre os dados da batimetria detalhada e a batimetria do SMC são em média de 17 cm de profundidade 300 m de distância. Todavia, para o presente estudo não houve correção dos mesmos, o que não gerou erros nos resultados finais, visto que devido a distancia de uma batimetria em relação a outra ser de 300, esta variação de profundidade ocorreu suavemente. Por fim, com o resultado da junção da batimetria detalhada e a das cartas náuticas presente no SMC, obteve-se a batimetria base LINHA DE COSTA Para a composição da linha de costa da área de estudo, foram utilizadas as linhas de costa das cidades de Barra Velha, Piçarras e Penha, sendo que com exceção de Piçarras, as duas outras linhas de costa foram disponibilizadas pelo LOG provenientes da base de dados da Secretaria do Patrimônio da União SPU na escala de 1:2000, e a de Piçarras foi obtida em campo realizado pelo LOG. O software ArcGis 10 foi utilizado como ferramenta para processar e compor a linha de costa base. 4.2 ETAPA 2: COMPOSIÇÃO DOS CENÁRIOS Após a conclusão da primeira etapa, em que se obteve a batimetria e linha de costa base, foram criados os três cenários: Cenário 1 Sem a presença dos espigões na linha de costa Este cenário é composto pela batimetria base, que foi interpolada utilizando o método de triangulação linear, sendo realizada no módulo gerador de batimetria QUICKIN presente no software Delft 3D, juntamente com a linha de costa base descrita anteriormente. Cenário 2 Com a presença dos espigões na linha de costa Uma saída de campo foi realizada no dia 15/08/2012 destinada a Praia de Piçarras, objetivando a coleta de pontos de elevação dos espigões construídos na região. Estes pontos foram coletados a partir de um DGPS-RTK (coleta de dados a partir de técnicas de posicionamento em tempo real) e posteriormente através do software ArcGis 10, foram

46 ligados através de linhas para obtenção um desenho completo das estruturas. Desta forma, a representação dos espigões foi adicionada a linha de costa base, e à batimetria base que foi interpolada da mesma forma do cenário 1, criando-se assim o cenário Cenário 3 Com alimentação artificial e implementação dos espigões na linha de costa Para a criação deste cenário, foi necessária a obtenção de dados da alimentação artificial que será realizada na região de estudo. Estes dados foram adquiridos através do Projeto básico para controle de erosão marinha e engordamento da Praia de Piçarras realizado pela Prefeitura Municipal de Balneário Piçarras em outubro de Deste projeto foram retirados dados de como o perfil praial permanecerá após a alimentação artificial e posteriormente estes dados foram transformados em pontos batimétricos e adicionados a batimetria base. Da mesma forma descrita nos cenário 1 e 2, uma interpolação do tipo triangulação linear foi realizada no módulo gerador de batimetria QUICKIN presente no software Delft 3D. Por fim, esta batimetria descrita, juntamente com a linha de costa obtida no cenário 2, formam o cenário ETAPA 3: SELEÇÃO DOS CASOS DE ONDAS E CONFECÇÃO DAS GRADES NUMÉRICAS SELEÇÃO DOS CASOS DE ONDAS Para a Seleção dos casos de ondas como condições iniciais foram utilizados os dados de altura significativa (Hs), período de pico (Tp) e direção (Dir), apresentados por Alves e Melo (2001). No trabalho de Alves e Melo (2001), foram realizadas medições do espectro direcional de ondas geradas pelo vento, no ano de 1996 na região de São Francisco do Sul, em profundidades de 20m, os autores investigaram o clima de ondas no litoral norte do Estado de Santa Catarina e identificaram quatro estados predominantes de mar nesta região sendo: vagas de Leste-Nordestes, vagas de Sul-Sudeste, Lestada e ondulações de Sudeste, e para cada um destes estados determinaram as porcentagens de ocorrência de Hs, Tp e Dir das ondas (Figura 10).

47 29 Figura 10: Histograma de alturas significativas (Hs) e período de pico (Tp), divididos em quatro direções de origem: (A) e (B) Leste-Nordeste (70 ); (C) e (D) Leste (90 ); (E) e (F) Sudeste (130 ); e (G) e (H) Sul-Sudeste (150 ). Fonte: Modificado de Alves & Melo (2001). Dentre estes dados foram selecionados, para o presente trabalho, quatro grupos de dados com maior porcentagem de ocorrência, um para cada direção de estado de mar, além de um caso extremo correspondente ao caso de maior altura de onda observado pelos autores, com direção de SSE, representados na Tabela 2. Tabela 2: Características dos quatro casos de onda utilizados no presente trabalho. DIREÇÃO Dir ( ) ALTURA SIGNIFICATIVA Hs (m) PERÍODO DE PICO Tp (s) Leste (E) 90 0,81 7,94 Leste-Nordeste (ENE) 0,75 7,06 70 Sudeste (SE) 130 0,60 12,65 Sul-Sudeste (SSE) 150 1,12 5,29 Sul-Sudeste (SSE) 150 3,44 14

48 GRADES NUMÉRICAS Para a simulação da propagação de ondas foram criadas 2 grades numéricas distintas, sendo uma para o domínio hidrodinâmico e outra para o domínio de ondas. As duas malhas foram geradas e editadas em coordenadas cartesianas, no módulo de geração e edição de grades presente no Delft3D, RGFGRID. Para se evitar geração e propagação de ruídos numéricos, as grades curvilineares devem cumprir certos requisitos, sendo os mais importantes: ortogonalidade, proporcional ao cosseno formado entre os elementos da grade; suavidade em x e y, ou relação entre os tamanhos de elementos vizinhos nos dois eixos; razão de aspecto, ou razão do tamanho do elemento de grade em x e y. O manual do usuário Delft3D-RGFGRID (2011) sugere valores máximos para estes parâmetros, de forma a evitar possíveis ruídos numéricos na grade. Desta forma, as duas grades utilizadas nas simulações atendem os limites de ortogonalidade e suavização descritos no Manual. As especificações de cada grade (hidrodinâmica e de ondas) serão descritas mais detalhadamente a seguir: Grade hidrodinâmica: Grade de maior resolução apresentando resolução máxima de 100 m e mínima de 9 m se estende 11,54 km na direção ao longo da costa e 6,57 km na direção transversal à costa. (Figura 11). Seu objetivo é propagar os casos de regiões externas para regiões próximas a área de estudo. Grade regional de ondas: Grade de menor resolução apresentando em média 140 m de resolução. Estende-se 20,45 km na direção ao longo da costa e 10,78 km na direção transversal à costa. (Figura 11).

49 31 Figura 11: Grades numéricas, hidrodinâmica local (A) e de ondas regional (B). 4.4 ETAPA 4: CONFIGURAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO E DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS E CONFIGURAÇÃO DO MODELO DE ONDAS CONFIGURAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO E DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS A seguir serão apresentados os dados de entrada para o modelo (Tabela 3), sendo estes os parâmetros básicos utilizados.

50 32 Tabela 3: Parâmetros utilizados no modelo hidrodinâmico e de Transporte de sedimentos. PARÂMETRO VALOR Fração de sedimento 1 Intervalo de tempo (min.) 0,1 Densidade da água (kg/³) 1025 Rugosidade (Chèzy) 65 De acordo com Sprovieri (2008), a praia de Piçarras é classificada como uma praia de areia média, a qual apresenta na sua face praial valor médio de tamanho de grão de 0,36 milímetros 0,28 milímetros no pós-praia. Para se obter um valor a ser inserido no modelo, foi realizada uma média destes resultando em 0,32 milímetros e transformada para micrometros que é o formato aceito pelo modelo. Desta forma, as características da fração de sedimento utilizadas no modelo podem ser observadas na Tabela 4. Tabela 4: Características das frações de sedimento utilizadas no modelo FRAÇÃO Densidade do leito (kg/m³) Densidade específica (kg/m³) Diâmetro (µm) Sedimento Como mostrado na Tabela 3, o parâmetro intervalo de tempo foi definido como sendo 0,1. Este intervalo de tempo do modelo, ou seja, o passo de tempo para que cada equação seja realizada, foi definido com base no número de Courant (Cr) (Equação 6). O número de Courant é um parâmetro adimensional que indica as instabilidades do modelo. Contudo, quanto menor for o número de Courant, menor é o erro do cálculo e maior é o tempo computacional. Esta variável adimensional é calculada através da relação: * + (6) Onde: = intervalo de tempo; H = profundidade local;

51 33 * + = termo que expressa o tamanho da célula em cada componente direcional da grade numérica. De acordo com o Manual do modelo hidrodinâmico (Delft3D-FLOW, 2011), o valor de Cr não deve exceder 10. Este valor permite que o modelo represente bem os resultados com um esforço computacional considerável. Garantindo a eficiência do modelo o valor máximo de Cr foi utilizado para determinar o intervalo de tempo a ser usado em cada elemento da grade. Como já dito, foi determinado então para o presente trabalho o valor de 0,1 minutos, o que equivale a 6 segundos. As condições de fronteira podem ser de dois tipos segundo Rosman (2011): Contorno aberto, sendo os limites do domínio da modelagem que estão ligados ao oceano, portanto, é neste contorno em que a imposição das forçantes de elevação da superfície livre é prescrita; Contorno fechado, são os contornos de terra, geralmente representando margens do corpo de água e possíveis pontos de afluxo e efluxo, como rios e estuários. Desta forma, no presente trabalho as condições de fronteira, leste, norte e sul, foram condicionadas sendo abertas, com forçantes astronômicas (Anexo 1) e apresentando como seu tipo o nível de água CONFIGURAÇÃO DO MODELO DE ONDAS Como já comentado anteriormente, o módulo hidrodinâmico; de transporte de sedimentos e morfologia, comunicam-se com o modelo espectral de ondas SWAN através do módulo WAVE, através de processos de interação entre onda e corrente. Dados de batimetria, nível de água, corrente e vento são então atualizados em relação ao domínio hidrodinâmico, baseado em intervalos de comunicação. Os parâmetros de entrada resumem-se em altura significativa (Hs), período de pico (Tp), direção média e espalhamento do espectro direcional. Sendo que os parâmetros de comunicação entre os módulos hidrodinâmico e de ondas são batimetria, nível de água e corrente. O modelo de ondas possui delimitação de fronteiras baseada na orientação da grade regional, onde serão propagados os casos de ondas. Para representar os processos que influenciam na propagação de ondas, algumas variáveis devem conter no modelo para que ocorra a redistribuição de energia de onda. Os principais processos de transformação de ondas em águas rasas, representados no SWAN podem ser observados na Tabela 5.

52 34 Tabela 5: Processos e parâmetros representados pelo modelo de ondas. PROCESSO PARÂMETRO VALOR Quebra induzida pela profundidade Fricção com o fundo Alpha 1 Gama 0,73 Tipo JONSWAP Coeficiente 0, ETAPA 5: EXECUÇÃO DOS MODELOS No total foram executados 15 modelos: 5 modelos para o cenário sem espigões (1), 5 modelos para o cenário com espigões (2) e 5 modelos para o cenário com alimentação artificial e implementação dos espigões na linha de costa, em que para cada cenário foram simulados 5 casos de onda diferentes, de modo que para os casos de onda E, ENE, SE e SSE, os modelos foram simulados para 30 dias, e o caso de tempestade de SSE foi simulado para 7 dias, pois trata-se de um evento extremo, no qual esta é sua duração média. 5 RESULTADOS Os resultados de altura significativa de ondas (Hs), dinâmica de correntes, transporte sedimentar e variação da morfologia serão apresentados a seguir, em três diferentes cenários: Sem a presença dos espigões na linha de costa; Com a presença dos espigões na linha de costa; Com alimentação artificial e implementação dos espigões na linha de costa. Para os diferentes cenários supracitados, os resultados descritos a seguir estão divididos em cinco casos os quais representam a direção resultante de incidência de ondas. Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE), se tratando de um caso de tempestade.

53 5.1 CENÁRIO 1: SEM A PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) 35 Os resultados de distribuição dos campos de altura significativa de ondas (Hs), ao longo da área de estudo, apresentam um padrão semelhante entre os casos de ondas estudados, com exceção do Caso 5 (Figura 16), que retrata um evento extremo de tempestade. Neste caso de onda, é possível observar as maiores alturas comparadas aos demais, variando de 0,4 a 1,6 m, chegando próximo à costa com Hs de 0,6 a 1,4 m, reduzindo a altura até a total dissipação de energia. No Caso 1 (Figura 12), observa-se alturas variando de 0,4 a 0,8 m, chegando costa com a mesma variação. No Caso 2 (Figura 13), pequenas variações de Hs são observadas, variando de 0,3 a 0,7 m, chegando a costa com valores entre 0,5 a 0,6 m. O Caso 3 (Figura 14) apresenta alturas variando de 0,1 a 0,4 m, chegando a costa com Hs variando de 0,15 a 0,35 m. Por fim o Caso 4 (Figura 15) apresenta as maiores variações de Hs, com valores alternando de 0,1 a 0,6 m, chegando a costa com Hs de 0,15 a 0,4 m. Observa-se na área de interesse (região onde foram implantados os espigões), diferenças entre os casos, sendo que os dois primeiros casos possuem características bem similares, apresentando variações de Hs entre 0,4 e 0,6 m. No Caso 3 as ondas variam de 0,2 a 0,3 m, e o Caso 4 demonstra uma pequena variação entre 0,1 e 0,2 m. Já no caso de tempestade, as ondas apresentam valores maiores que variam de 0,4 a 1,4 m. Em todos os casos é possível verificar que as ondas diminuem sua intensidade ao chegarem mais próximas a costa, até a completa dissipação energética.

54 36 Figura 12: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para Caso 1:Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

55 37 Figura 13: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

56 38 Figura 14:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

57 39 Figura 15:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

58 40 Figura 16:Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

59 DINÂMICA DAS CORRENTES Primeiramente, no Caso 1 (Figura 17), observa-se um fluxo longitudinal de correntes próximas à costa direcionadas para sul apresentando intensidades máximas de 1,5 m/s. Neste caso, a velocidade não varia muito. O mesmo padrão direcional de correntes pode ser observado no Caso 2 (Figura 18), em que magnitudes maiores foram constatadas próxima a Ponta da Penha chegando a 0,2 m/s. O Caso 3 (Figura 19), apresenta um padrão geral de correntes direcionadas perpendiculares a costa com intensidades variando de 0,05 a 0,1 m/s. No Caso 4, (Figura 20) ocorre um fluxo longitudinal de correntes próximas para o norte, sendo paralelo à Ilha Feia próximo a costa, este padrão de direção longitudinal não ocorre. Desta forma na porção abrigada da Enseada as correntes chegam perpendiculares à costa com intensidades variando de 0,05 a 0,1 m/s. O Caso 5 (Figura 21), caracterizado como extremo, também apresenta um fluxo longitudinal de correntes próximas à costa direcionadas para norte, ressaltando a mudança de direção quando um vórtice é formado nas proximidades da costa paralelo a Ilha Feia, ficando então direcionados para sul. Neste caso as velocidades variam de 0,05 a 0,2 m/s podendo atingir um máximo de 0,3 m/s próximos à costa. Evidencia-se a presença de vórtices em todos os casos. Nos Casos 1, 2 e 3, 4 nota-se um vórtice próximo a região abrigada da Enseada. Já os Casos 2, 3 e 4, apresentam um vórtice na porção norte da Enseada com velocidades variando de 0,05 a 0,15 m/s, sendo que no Caso 4, este vórtice apresenta maior magnitude se comparado aos demais. No Caso 3, observa-se a presença de um vórtice próximo à costa acima da saliência que ocorre na altura da Laje do Jaques. Finalmente, o Caso 5 por se tratar de um caso extremo é o que apresenta maior quantidade de vórtices, sendo um abaixo da Ilha das Canas, outro próximo à costa no meio da Enseada, outro na porção sul da Enseada e por último, um na região próxima a Ilha Feia, todos com velocidades variando de 0,1 a 0,3 m/s. Em todos os casos os vórtices estão destacados em vermelho nas suas respectivas figuras. Para todos os vórtices, constatou-se a ocorrência de altas magnitudes na região da Ilha das Canas, o que pode ser justificado devido à interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

60 42 Figura 17:Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

61 43 Figura 18: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

62 44 Figura 19: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

63 45 Figura 20: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

64 46 Figura 21: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

65 TRANSPORTE SEDIMENTAR De acordo com Dean et al (2004), as ondas além de suspender sedimentos, dão origem a correntes que transportam sedimentos ao longo da costa, em direção do fluxo resultante. Esta consideração pode ser observada em todos os cenários de transporte sedimentar referentes a todos os casos de estudo, sendo que estes apresentam padrões que se enquadram aos padrões da dinâmica de correntes descritos anteriormente. Os Casos 1, 2, 3 e 4 possuem um padrão de transporte potencial cross-shore direcionados a leste. Todavia, o Caso 5, apresenta um padrão cross-shore, perpendicular e direcionado a costa, caracterizado por uma deriva litorânea direcionada para norte. Embora todos os casos apresentarem um padrão direcional bem definido, todos apresentaram também um transporte potencial longitudinal próximo à costa. As intensidades de transporte potencial através da corrente prevalecente variaram entre os diferentes casos e apresentaram relação com a intensidade da corrente. A taxa de transporte, atribuída para metros lineares de praia variou no Caso 1 (Figura 22) de 1x a 8x m³/s/m; 2x a 3x m³/m/s no Caso 2 (Figura 23) e no Caso 5 (Figura 26) as variações foram maiores, uma vez que este trata-se de um evento extremo, o que pode estar atribuído a maior magnitude das correntes sendo de 6x a 2x m³/s/m. Os Caso 3 (Figura 24) e 4 (Figura 25), não apresentaram transporte potencial bem representativo. Verifica-se que todos os Casos apresentaram baixas taxas de transporte longitudinal, o que pode estar relacionado com as baixas intensidades de correntes. No Caso 5, vórtices são observados, o que também podem ter aumentado as taxas de transporte potencial nas suas proximidades, principalmente os que apresentam núcleos de maior concentração energética. Os Casos 1, 2 e 5 foram os que apresentaram maiores taxas de transporte potencial na área de interesse (área onde foram implementados os espigões), o que pode estar relacionado, além das intensidades de correntes, a direção das ondas, uma vez que são E, SE e SSE respectivamente. Em todos os casos, verifica-se a ocorrência de valores discrepantes de transporte potencial na região da Ilha das Canas, justificado tal fato devido a interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

66 48 Figura 22: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

67 49 Figura 23: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

68 50 Figura 24: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

69 51 Figura 25:Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

70 52 Figura 26: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

71 VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA Os padrões de sedimentação e erosão dos 5 Casos de onda apresentaram características similares com os padrões de transporte sedimentar. As taxas de erosão e sedimentação mais significativas que representam as mais importantes variações morfológicas são confirmadas nos casos em que ocorrem as maiores taxas de transporte potencial. Os Casos 1 (Figura 27) e 2 (Figura 28), apresentaram o mesmo padrão. Neles podem ser observadas uma faixa de erosão ao longo da costa se estendendo do promontório de Itajuba até a direção da Ilha Feia, com taxas variando de 0,5 a 1,41 m, seguida de uma faixa de sedimentação que se estende mais além, indo até a Praia Alegre. Porções de erosão podem ser percebidas próximas ao molhe da Ponta da Penha com valores variando de 0,1 a 1,41 m, e na extremidade deste molhe verifica-se uma região de sedimentação, assim como nas proximidades da Ponta da Penha. Neste dois casos, a taxa máxima de sedimentação vai a 2 m. Nos Casos 3 (Figura 29) e 4 (Figura 30), ocorrem padrões similares. Nestes casos, a ocorrência de erosão é mínima, entretanto ocorre um padrão sedimentar, na forma de uma faixa longitudinal próxima a costa se estendendo do promontório de Itajuba até a altura da Ilha Feia. Porções de sedimentação também são observadas na Praia Alegre. Em ambos os casos os valores de sedimentação variam de 0,3 a 3,7 m. Por fim, o Caso 5 (Figura 31) apresenta taxa máxima de erosão de 2,4 m, contendo uma faixa longitudinal próxima à costa seguida de uma longa faixa de sedimentação que pode ser observada logo após a faixa de erosão em praticamente toda extensão da Enseada, até a altura da Ilha Feia na forma de um banco longitudinal, apresentando taxas máximas de 1,3 m.

72 54 Figura 27: Variação da morfologia no Cenário 1para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

73 55 Figura 28: Variação da morfologia no Cenário 1 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

74 56 Figura 29: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

75 57 Figura 30: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

76 58 Figura 31: Variação da morfologia no Cenário 1 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s Km

77 5.2 CENÁRIO 2: COM A PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) 59 Nos cenários modelados com a presença dos espigões na linha de costa, os resultados de distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) em toda a área de estudo, apresentam o mesmo padrão dos cenários modelados para a linha de costa sem os espigões. Sendo assim, os valores de altura significativa de onda observados nos dois cenários foram os mesmos para todos os casos. Desta forma, no Caso 1 (Figura 32) as alturas significativas de onda variam de 0,4 a 0,8 m, chegando à costa com Hs de 0,5 a 0,8 m. Para o Caso 2 (Figura 33), estas variam de 0,3 a 0,7 m, chegando à costa com valores de 0,5 a 0,6 m. O Caso 3 (Figura 34) mostrou valores oscilando de 0,1 a 0,45 m, chegando à costa com valores de 0,15 a 0,35 m. Já no Caso 4 (Figura 35), observam-se alturas de onda variando de 0,1 a 0,5 m, chegando próximas a costa com alturas de 0,1 a 0,4 m. O Caso 5 (Figura 36), apresentou as alturas significativas oscilando de 0,4 a 1,69 m chegando a costa com valores de 0,8 a 1,4 m, vale destacar que este trata-se de um evento de tempestade. Neste sentido, o Caso 5 foi o que apresentou maiores alturas de onda chegando à região de interesse, apresentando valores máximos de 1,2 m nas extremidades dos espigões. Por seguinte, os Casos 1 e 2 foram os que apresentaram as segundas maiores alturas de onda chegando à região de interesse (área com espigões), com alturas máximas de 0,7 m. O Caso 3 apresenta máxima altura na região de interesse de 0,3 m que no Caso 4 diminui para 0,2 m.

78 60 Figura 32: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

79 61 Figura 33: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

80 62 Figura 34: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

81 63 Figura 35: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

82 64 Figura 36: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

83 DINÂMICA DE CORRENTES Assim como os cenários modelados sem a presença dos espigões, a distribuição dos campos de correntes prevalece com um fluxo longitudinal na região próxima à costa, mudando de direção dependendo do caso. No Caso 1 (Figura 37), a corrente longitudinal se direciona para sul, com baixa magnitude chegando à máxima de 0,2 m/s. Demonstra também alteração na magnitude das correntes, próximas às ilhas e na ponta da Penha que chegam a 0,15 m/s, alguns vórtices são observados na região abrigada da Enseada e em sua porção norte. O Caso 2 (Figura 38) apresenta praticamente o mesmo padrão do Caso 1, com alterações apenas na magnitude das correntes próximas à costa que se apresentam um pouco mais fortes. No Caso 3 (Figura 39), os vetores de correntes gerados pela quebra das ondas provenientes de SE chegam perpendiculares à costa apresentando valores máximos de 0,2 m/s. No Caso 4 (Figura 40) nota-se um padrão direcional diferente. Nele as correntes longitudinais a costa se direcionam para norte, e na região abrigada da Enseada, elas chegam perpendiculares à costa com velocidades de até 0,05 m/s. O Caso 5 (Figura 41) apresenta um padrão de intensidade diferenciado dos demais, o que é de se esperar por se tratar de um evento extremo. Sua corrente longitudinal é direcionada para norte, até parte da Enseada. Na direção da Ilha Feia um vórtice ocorre na costa alterando a direção desta corrente a transformando para sul na região onde se encontram os espigões. Em praticamente toda a Enseada a magnitude das correntes oscilam entre 0,05 a 0,3 m/s, apresentando vórtices, na porção sul da Enseada que chega a apresentar intensidade de 0,1 m/s, e pequenos vórtices também podem ser observados próximos à costa, e próximos às ilhas. Próximo a Ilha Feia um vórtice caracteriza-se por possuir um núcleo de maior concentração energética, chegando a 0,2 m/s. Uma corrente de retorno pode ser verificada no lado leste do espigão norte apresentando intensidade de 0,2 m/s. Com exceção do Caso 4, todos os outros, apresentam um vórtice de baixa intensidade na região abrigada da Enseada. Em todos os casos nota-se a presença de altas magnitudes de corrente na região da Ilha das Canas assim como nos cenários sem os espigões, que pode ser explicado pela interferência de ruídos numéricos originados dos contornos laterais abertos das malhas.

84 66 Figura 37: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

85 67 Figura 38: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

86 68 Figura 39: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

87 69 Figura 40: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

88 70 Figura 41: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

89 TRANSPORTE SEDIMENTAR Os cenários com espigões na linha de costa apresentaram padrões concordantes aos padrões da dinâmica de correntes já que estas apresentam magnitudes suficientes para provocar transporte sedimentar, assim como é verificado nos cenários sem os espigões. Desta forma, o mesmo padrão de transporte potencial observado nos cenários sem espigões são verificados neste cenário. Em que, os Casos 1,2,3 e 4 mostram um padrão de transporte cross-shore direcionado ao mar, e o Caso 5, exibe um padrão cross-shore, direcionado perpendicularmente a costa, caracterizando uma deriva litorânea com sentido norte. Um transporte potencial longitudinal a costa também é observado em todos os casos. As intensidades de transporte longitudinal variaram entre os casos, de acordo com a intensidade das correntes longitudinais a costa. A taxa de transporte em metros lineares de praia variou de 1x a 7x m³/m/s no Caso 1 (Figura 42), 1x a 6x m³/s/m no Caso 2 (Figura 43), o Caso 3 (Figura 44) não apresentou variações significativas variando de 4x a 1x m³/s/m, o Caso 4 (Figura 45) assim como o 3 não apresentou muita variação, indo de 9x a 3x m³/s/m e por fim o Caso 5 (Figura 46) apresentou uma grande variação sendo de 6x a 4x m³/s/m, como esperado por se tratar de um evento extremo. O Caso 4 foi caracterizado por apresentar a menor taxa de transporte longitudinal. As correntes perpendiculares à costa que ocorrem nos Casos 3 e 4 não apresentaram intensidades suficientes para transportar sedimentos. Já no Caso 5 caracterizado por ser um evento de tempestade, as correntes perpendiculares que chegam a costa na região do espigão norte, apresentam intensidades competentes para gerar transporte sedimentar, sendo que esta taxa variou de 6x a 1x m³/s/m. O vórtice localizado na região abrigada da Enseada próximo a Ponta da Penha no Caso 1 (selecionado em vermelho da Figura 37) aumentou as taxas de transporte potencial nas suas adjacências, resultando em valores de até 7x m³/s/m, o mesmo ocorreu no Caso 2 que apresenta um vórtice semelhante ao do caso anterior (selecionado em vermelho na Figura 38), resultando em valores de até 4x m³/s/m. No Caso 5, o vórtice localizado na zona costeira na linha da Ilha Feia foi competente para transportar sedimentos gerando taxas máximas de 4x m³/s/m. Os vórtices que ocorreram nas proximidades da Ponta da Penha e da Ilha Feia também foram capazes de gerar transporte de sedimento chegando a transportar até 7x m³/s/m. Dois outros vórtices significativos também aumentaram a taxa de transporte potencial, um ocorrente nas proximidades da Ilha das Canas atingiu valores de 1x m³/s/m

90 72 e o outro localizado na extremidade norte da Enseada atingiu valores de 2x m³/s/m. Os vórtices ocorrentes no Caso 5 se encontram representados em vermelho na Figura 40. Na região de interesse, onde se localizam os espigões, os Casos 1, 2, e 5 foram os únicos que apresentaram transporte potencial apresentando taxas que variaram de 6x a 4x m³/s/m. Em todos os casos, exceto no Caso 4, constata-se a ocorrência de altas taxas de transporte potencial nas proximidades da Ilha das Canas, que pode ser justificado pela interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

91 73 Figura 42: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

92 74 Figura 43: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

93 75 Figura 44: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s Km

94 76 Figura 45: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

95 77 Figura 46: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

96 VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA Tal como notado nos cenários sem a presença dos espigões, os padrões de variação morfológica observados para todos os casos apresentaram características condizentes com os padrões de transporte sedimentar. Consequentemente, nos casos em que ocorreram as maiores taxas de transporte potencial, foram apresentadas taxas de erosão/sedimentação mais expressivas. No Caso 1 (Figura 47), a taxa máxima de sedimentação é observada em uma faixa longitudinal na costa que vai até a Praia Alegre com valor máximo de 2,7 m. Porções de sedimentação também são observadas na Ponta da Penha, variando de 0,1 a 1,7 m, o molhe localizado nesta região também apresenta sedimentação em sua extremidade com taxa máxima de 0,3 m. Uma faixa erosiva ocorre anteriormente a já descrita de sedimentação, que aumenta na região dos espigões com valores variando de 0,1 a 1,4 m. Porções erosivas também são perceptíveis lado leste do molhe da Ponta da Penha, com taxas variando de 0,1 a 1 m. O Caso 2 (Figura 48) apresentou um padrão semelhante ao Caso 1, mas com uma faixa erosiva menor se estendo apenas do promontório de Itajuba até o Espigão Norte, mas com taxas variando de 0,7 a 1,3 m. Uma faixa longitudinal de sedimentação ocorre logo após e ao longo da costa até a Praia Alegre, sendo mais larga até o espigão norte, esta exibe taxas que variam de 0,1 a 2,1 m. Porções de sedimentação e erosivas também são observadas na porção leste do molhe da Ponta da Penha atingindo taxa máxima de sedimentação de 0,4 m e de erosão variando entre 0,4 e 0,9 m.. Sedimentação também pode ser observada em porções da Ponta da Penha atingindo taxa máxima de 2,1 m. No Caso 3 (Figura 49), pequenas porções erosivas são observadas ao longo da costa, ocorrendo até o molhe norte com valores variando de 0,6 a 1,2 m dependendo da região. Uma faixa longitudinal de sedimentação com menor largura pode ser observada, se estendendo até um pouco depois do espigão norte, apresentando uma retração da linha de costa com valores que variam de 0,6 a 3,7 m. Pequenos pontos erosivos que variam de 0,4 a 0,6 m ocorrem na Praia Alegre seguidos de pontos com acresção de sedimento variando de 0,1 a 0,3 m. O mesmo ocorre também nas proximidades da Ponta da Penha. Uma faixa de sedimentação é observada no Caso 4 (Figura 50), se estendendo do promontório de Itajuba até o molhe norte, apresentando taxa máxima de 0,4 m. Anteriormente a esta, alguns pontos erosivos podem ser observados variando de 0,1 a 0,7 m.

97 79 No Caso 5 (Figura 51) uma faixa erosiva se desenvolve do promontório de Itajuba até um pouco depois do molhe norte apresentando altas taxas até a Laje do Jaques, com valores máximos de 2,4 m, mas podendo variar de 0,9 até 2,4 m. Seguida desta, uma faixa longitudinal de sedimentação é verificada se estendendo até o espigão sul variando de 0,2 a 1,2 m. Porções de erosão são verificadas nas proximidades do molhe da Ponta da Penha atingindo valores que variam de 0,1 a 0,4 m e na própria Ponta da Penha porções de sedimentação também são observadas. Nas proximidades da Ilha Feia, porções de erosão ocorrem atingindo valor máximo de 1,2 m, e além de porções de sedimentação que apresentando taxas variando de 0,1 a 0,5 m. Todos os casos apresentam altas taxas de variação na morfologia nas proximidades da Ilha das Canas, que podem ser justificadas pela interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

98 80 Figura 47: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

99 81 Figura 48: Variação da morfologia no Cenário 2 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

100 82 Figura 49: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

101 83 Figura 50: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

102 84 Figura 51: Variação da morfologia no Cenário 2 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

103 5.3 CENÁRIO3: COM ALIMENTAÇÃO ARTIFICIAL E PRESENÇA DOS ESPIGÕES NA LINHA DE COSTA ALTURA SIGNIFICATIVA DE ONDA (Hs) 85 Nos cenários modelados com a implementação da alimentação artificial, os resultados de distribuição de altura significativa de onda, ao longo da área de estudo não apresentaram o mesmo padrão daqueles modelados para a linha de costa sem e com a presença dos espigões. No Caso 1 (Figura 52), pode-se perceber que as alturas variam entre 0,5 a 0,7 m, aumentando sua altura quando chegam próximas à costa, podendo variar de 0,5 e 0,78 m, de acordo com a batimetria local. O Caso 2 (Figura 53) demostra pequenas variações de Hs ao longo da área de estudo, com valores entre 0,5 e 0,71 m, chegando à costa com valores próximos de 0,6 a 0,7 m. As maiores variações, foram constatadas no Caso 3 (Figura 54), com Hs oscilando entre 0,15 a 0,47 m, podendo atingir a costa com alturas de 0,2 a 0,4 m. No Caso 4 (Figura 55) as alturas significativas das ondas variaram entre 0,1 e 0,5 m, chegando próximas a costa com valores entre 0,1 e 0,4 m. Para o Caso 5 (Figura 56), verificou-se que as alturas variam entre 0,6 e 1,8 m, atingindo a costa com valores de 0,6 a 1,4 m. Em todos os casos verifica-se a ocorrência de uma porção com valores de Hs discrepantes dos demais, na extremidade esquerda ao norte da área da abrangência da malha, o que pode ser justificado pela interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

104 86 Figura 52: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

105 87 Figura 53: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

106 88 Figura 54: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

107 89 Figura 55: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

108 90 Figura 56: Distribuição dos campos de altura significativa de onda (Hs) no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) - Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

109 DINÂMICA DE CORRENTES Os mesmos padrões observados da distribuição dos campos de correntes nos cenários modelados anteriormente se mantiveram neste cenário, em que a distribuição dos campos de correntes predomina por um fluxo longitudinal na região da costa. Constatou-se que no Caso 1 (Figura 57) a corrente longitudinal desloca-se para sul, apresentando valor máximo de 0,2 m/s, mudando sua direção quando encontra o espigão norte, através de um vórtice localizado nas proximidades deste espigão. Mudanças na magnitude das correntes são observadas nas porções norte e sul da Enseada, na região da Ilha Feia e na Ponta da Penha, sendo que todas variam de 0,1 a 0, 15 m/s. Alguns vórtices são observados ao longo da Enseada, sendo que os mais significativos se encontram nas adjacências da Ilha das Canas e da Ponta da Penha, permanecendo todos destacados em vermelho na figura 57. O Caso 2 (Figura 58) apresenta um padrão similar ao Caso 1, no qual a direção da corrente longitudinal que ocorre próxima costa apresentando direção sul, sendo alterada ao encontrar o espigão sul. Nele uma corrente de retorno com magnitude máxima de 0,15 m/s ocorre como pode ser observado no destaque em vermelho da Figura 58. A partir desta corrente de retorno, um vórtice com intensidade de 0,15 m/s é formado alterando a direção longitudinal predominante. Outros vórtices também podem ser observados ao longo da Enseada (destacados em vermelho na Figura 58), apresentando os mesmos padrões do Caso 1. Tratando-se do Caso 3 (Figura 59), um padrão distinto dos demais é observado. Nele as correntes não apresentam uma direção predominante, chegando perpendiculares ou obliquamente à costa com intensidades que variam de 0,05 a 0,15 m/s. Neste Caso, foi observado a ocorrência de vórtices próximo à costa nas adjacências da Laje do Jaques e na região abrigada da Enseada, próximo a Ponta da Penha. Todos estes vórtices apresentam-se destacados em vermelho na Figura 59. O Caso 4 (Figura 60) apresenta um padrão geral, com correntes longitudinais a costa direcionadas para norte em praticamente toda a Enseada. Do espigão sul o molhe do rio Piçarras, as correntes chegam perpendiculares à costa com velocidade máxima de 0,05 m/s. Neste caso, não há ocorrência de nenhum vórtice. No Caso 5 (Figura 61), a corrente longitudinal apresenta direção para norte até parte da Enseada com magnitude variando de 0,3 a 0,78 m/s, esta muda de direção quando um vórtice ocorre próximo à costa, próximo a Laje do Jaques. Logo após este vórtice, correntes chegam perpendiculares à costa até a formação de outro grande vórtice próximo ao espigão norte que

110 92 gera uma corrente de retorno nas laterais do espigão, esta corrente de retorno apresenta intensidade máxima de 0,3 m/s. Entre o espigão norte e o molhe do rio Piçarras as correntes apresentam um padrão diferenciado com direções perpendiculares à costa com intensidades mais baixas. Outros três vórtices são observados próximos a Ilha Feia e Ilha das Canas com magnitude máxima de 0,1 m/s. Todos os casos apresentaram a presença de padrões de correntes discrepantes nas adjacências da Ilha das Canas, fato que pode ser explicado pela interferência de ruídos numéricos originados dos contornos laterais abertos das malhas.

111 93 Figura 57: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

112 94 Figura 58: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

113 95 Figura 59: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

114 96 Figura 60: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

115 97 Figura 61: Distribuição dos campos de correntes no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul- Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

116 TRANSPORTE SEDIMENTAR Os padrões de transporte sedimentar para o cenário com a implementação da alimentação artificial na linha de costa apresentaram-se condizentes aos padrões de dinâmica de correntes, assim como ocorreu nos cenários sem e com os espigões. Os Casos 1, 2 e 3, caracterizam-se por conter um transporte cross-shore direcionado a off-shore como predominante, além de um transporte longitudinal próximo a costa, o que condiz com os padrões de correntes verificados em nestes os casos. A taxa de transporte em metros lineares de praia variou no Caso 1 (Figura 62) de 2x a 1x m³/s/m, Caso 2 (Figura 63) de 1x a 5x m³/s/m e o Caso 3 (Figura 64) de 4x a 3x m³/s/m. O Caso 4 (Figura 65) apresentou apenas um sentido de transporte cross-shore como predominante, com intensidades de transporte variando de 4x a 1x m³/s/m. Já, o Caso 5 (Figura 66), caracterizado como um evento de tempestade foi o que apresentou maiores taxas de transporte potencial, variando de 6x a 2x m³/s/m, demostrando um sentido de transporte perpendicular direcionado para norte. Desta forma podendo observar uma deriva litorânea direcionada para norte. Os Casos 3 e 4 foram caracterizados por apresentarem as menores taxas de transporte potencial, o que pode estar associado, além das baixas intensidades de correntes, a direção de incidência das ondas, sendo de SE para o Caso 3 e SSE para o Caso 4, sendo assim ambas diferentes da direção do fluxo longitudinal predominante, diminuindo assim o transporte potencial. Na região de interesse, onde se localizam os espigões, todos os casos apresentaram transporte potencial. O Caso 1 apresentou taxas nesta região que variaram de 2x a 1x m³/s/m, no Caso 2 estas taxas manteram-se a mesma, no Caso 3 as taxas variaram bem pouco, de 4x a 1x m³/s/m. O Caso 4 apresentou taxas que variaram de 4x a 3x m³/s/m e por fim o Caso 5 apresentou variações de 6x a 5x m³/s/m. Em todos os casos, constata-se a ocorrência de taxas de transporte potencial discrepantes nas proximidades da Ilha das Canas, que pode ser justificado pela interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

117 99 Figura 62: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

118 100 Figura 63: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

119 101 Figura 64: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

120 102 Figura 65: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

121 103 Figura 66: Distribuição do transporte de sedimentos no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

122 VARIAÇÃO DA MORFOLOGIA Da mesma forma como observado nos cenários modelados sem e com a presença dos espigões na linha de costa, os padrões de sedimentação e erosão observados para todos os casos se mostraram condizentes com os padrões de transporte sedimentar. No Caso 1 (Figura 67) uma extensa faixa de erosão pode ser observada se estendendo do promontório de Itajuba até a Praia Alegre, notando-se um aumento de sua largura da região onde se localizam os espigões, atingindo valores de 1,9 m. Seguida desta faixa erosiva, observa-se uma faixa de sedimentação na forma de bancos longitudinais, apresentando valores de 0,12 a 2,7 m. Porções erosivas também podem ser observadas do lado leste do molhe localizado na Ponta da Penha variando de 0,15 a 0,9 m, assim como porções de sedimentação localizadas na extremidade deste molhe, com taxa máxima de 0,4 m, e nas proximidades da Ponta da Penha, atingindo valores máximas de 2,7 m. O Caso 2 (Figura 68) exibe o mesmo padrão observado no Caso 1. No Caso 3 (Figura 69), porções erosivas são observadas próximas a costa e uma faixa bem determinada entre o espigão norte e molhe do rio Piçarras pode ser verificada, com valores variando de 0,2 a 1,6 m. Uma faixa de sedimentação ocorre longitudinalmente à costa prolongada do promontório de Itajubá até um pouco depois do espigão sul após a faixa erosiva, variando de 0,5 a 3,7 m, apresentando uma maior taxa de acresção ao lado oeste do espigão norte. O Caso 4 (Figura 70) apresenta pequenos pontos erosivos ao longo da costa e uma faixa de sedimentação que ocorre até o espigão norte, exibindo valores máximos de 0,9 m. Entre os espigões norte e sul porções de erosão ocorrem seguidas de porções de sedimentação, apresentando taxas de erosão variando de 0,2 a 0,4 m e de sedimentação de 0,1 a 0,9 m. No Caso 5 (Figura 71) percebe-se uma faixa de erosão localizada onde a corrente longitudinal é mais intensa, seguida de uma faixa de sedimentação na forma de banco longitudinal, se estendendo até o molhe o espigão sul. No Caso 5, a máxima taxa de erosão foi de 2,3 m e de sedimentação foi de 1,2 m. Todos os casos apresentam taxas de variação morfológicas discrepantes nas proximidades da Ilha das Canas, que podem ser justificadas pela interferência de ruídos numéricos oriundos dos contornos laterais abertos das malhas.

123 105 Figura 67: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 1: Ondulação proveniente de Leste (E); Hs= 0,81 m; Tp=7,94 s. Km

124 106 Figura 68: Variação da morfologia no Cenário 3 para Caso 2: Ondulação proveniente de Leste-Nordeste (ENE); Hs= 0,75 m; Tp=7,06 s. Km

125 107 Figura 69: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 3: Ondulação proveniente de Sudeste (SE); Hs= 0,60 m; Tp=12,65 s. Km

126 108 Figura 70: Variação da morfologia para o no Cenário 3 Caso 4: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE); Hs= 1,12 m; Tp=5,29 s. Km

127 109 Figura 71: Variação da morfologia no Cenário 3 para o Caso 5: Ondulação proveniente de Sul-Sudeste (SSE) Caso de tempestade; Hs=3,44 m; Tp=14 s. Km

128 110 6 DISCUSSÃO Os resultados de altura significativa de onda (Hs) verificados para os três cenários modelados foram bem similares, diferenciando-se apenas em alguns casos de onda. Nos três cenários, os Casos 1, 2 e 3 representam ondas oriundas de E, ENE e SE respectivamente, apresentando uma alteração no sentido de propagação das ondas ao longo da Enseada. Este processo de alteração do sentido de propagação de ondas, chamado de refração faz com que esta mudança ocorra devido à interação do trem de ondas com o fundo como consequência das velocidades de propagação, desta forma este trem de ondas tende a girar, se tornando perpendicular a linha de costa. Sendo assim, uma pequena mudança na direção da incidência de ondas ocorreu nos 3 casos. Focos de energia também foram observados em regiões próximas à costa, ocorrendo nas proximidades da Laje do Jaques, o que esta associado ao fato de que o processo de refração pode gerar convergência dos raios de onda, formando focos de concentração de energia (ALFREDINI, 2005). Já os Casos 4 e 5 que representam ondulação de SSE apresentam ondas que incidiram diretamente sobre a porção central e norte do sistema, com um aumento do gradiente de energia de sul para norte. Em todos os cenários e casos de ondas modelados uma zona de sombra é observada na parte abrigada da Enseada e nas proximidades da Ilha Feia, que atua como uma barreira a propagação de ondas, fato este, que deve-se a atenuação de energia de onda devido aos efeitos de refração e difração pela presença de obstáculos (ilhas e promontórios) como também foi observado por Peréz (2010), ao modelar a propagação de ondas na Praia de Piçarras/SC. No Caso 5 (ondulação de SSE), de todos os cenários a zona de sombra presente na região abrigada da Enseada apresenta-se mais extensa, devido a Ponta da Penha oferecer mais proteção a incidência deste tipo de ondulação. No cenário com alimentação artificial observase uma zona de sombra maior do que nos outros cenários ao lado da Ponta da Penha, tornando a região ainda mais abrigada. As regiões que apresentaram as maiores alturas significativas de ondas, foram também os locais em que ocorreram correntes mais intensas, gerando consequentemente maiores taxas de transporte sedimentar. A distribuição dos campos de correntes em todos os cenários apresentou o mesmo padrão para todos os casos de ondas modelados, em que os Caso 1 e 2 (ondas provenientes do quadrante E e ENE respectivamente), demosntraram um fluxo longitudinal na região próxima a costa direcionado para sul; no Caso 3 (ondas de SE), verificou-se um fluxo direcional de correntes perpendiculares a costa e os Casos 4 e 5 (ondas provenientes de SSE o Caso 5 um evento extremo) apresentaram no geral, um fluxo

129 111 longitudinal próximo a costa direcionado para norte, corroborando parcialmente com os resultados obtidos por Tessler (2010) e Pérez (2010), em que Tessler ao modelar a morfodinâmica da Praia de Piçarras (SC), constatou padrões direcionais de correntes similares aos observados no presente trabalho, diferindo nas ondas do quadrante E que apresentaram direção para norte; de SE que além de correntes direcionadas perpendiculares a costa apresentaram também direção para norte; e as de SSE que além de correntes direcionadas para norte, chegaram também perpendiculares a costa. Pérez (2010), ao estudar a estabilidade da Praia de Piçarras (SC), verificou os mesmos padrões direcionais de correntes do presente trabalho, diferindo apenas nas ondas do quadrante E que exibiram correntes com direção contrária, indo para sul; e do quadrante SE que apresentaram-se direcionadas para norte ao invés de chegarem perpendiculares a costa. Desde modo, nota-se que a distribuição dos campos de correntes em todos os cenários modelados é dominada por um fluxo longitudinal próximo à costa, sendo então esta corrente uma das responsáveis pela mobilização e transporte sedimentar. Os Casos com direções de onda oriundas de ENE e SSE foram os que apresentaram correntes mais intensas com capacidade de transportar grandes quantidades de sedimento, embora, os casos com ondas provenientes de E, também tenham transportado quantidades significativas de sedimento. Além das correntes longitudinais, correntes perpendiculares à costa também são notáveis em todos os cenários, podendo ocorrer com sentido a costa ou ao oceano transportando sedimento em suas respectivas direções. Estas correntes também foram as responsáveis pelo transporte de sedimento ao longo da Enseada. É possível observar nos cenários com a presença dos espigões, que estas estruturas causam alterações no fluxo longitudinal (escoamento) das correntes, resultado esperado de acordo com a literatura, uma vez que estas correntes resultam de uma resposta hidrodinâmica ao bloqueio que os espigões apresentam às correntes longitudinais (MEHTA et al., 1996). Em relação ao transporte sedimentar, todos os cenários em todos os casos modelados apresentaram o mesmo padrão. Sendo verificado para os Casos 1, 2, 3 e 4 um transporte potencial cross-shore com direção off-shore; e para o Caso 5 um transporte do tipo cross-shore, sendo perpendicular e orientado à costa, apresentando uma deriva litorânea direcionada para norte. Além destes padrões observados em todos os cenários, um transporte potencial longitudinal à costa foi verificado em todos os casos de onda. O transporte crossshore verificado neste estudo condiz parcialmente com a literatura, pois Van de Heuvel S. et al., (2008), ao estudar a Praia de Piçarras constatou que apenas em casos de tempestade, este

130 112 tipo de transporte ocorre e que quando o transporte direciona-se sentido off-shore além da profundidade de fechamento, o sedimento não pode ser trazido de volta pelas ondas, sendo considerado como perdidos. Por fim, os resultados das variações morfológicas se mostraram de acordo com o transporte potencial e suas direções. Algumas diferenças foram observadas de um cenário para outro, mas todos se mostraram similares em relação aos casos de onda. O cenário com os espigões se mostrou eficiente em relação à variação morfológica, respondendo melhor aos casos de onda do quadrante E e ENE, o qual apresentou maiores taxas de acresção sedimentar estendo-se até a Praia Alegre. O cenário com a alimentação artificial se mostrou ainda mais adequado para a região de estudo, pois neste a variação morfológica respondeu bem em todos os casos de onda, contendo maior deposição sedimentar nos casos de onda provenientes de E, NE e no Caso extremo com ondas oriundas de SSE.

131 113 7 CONCLUSÕES A comparação entre os resultados obtidos com os resultados descritos por Pérez (2010), Tessler (2010) e Van de Heuvel S. et al. (2008), demonstra que os resultados da modelagem apresentada foram satisfatórios, já que se mostraram similares a estes estudos. Comparando as alturas significativas de ondas para todos os cenários, observa-se que uma zona de sombra ocorre na parte abrigada da Enseada e nas adjacências da Ilha Feia, pois esta e a Ponta da Penha atuam como uma barreira à propagação de ondas, diminuindo a energia de onda, devido à presença destes obstáculos. Além disso, verificou-se que no cenário com a alimentação artificial, a zona de sombra causada pela Ponta da Penha se torna maior do que nos outros cenários, oferecendo abrigo aos espigões quanto à ação das ondas. As correntes demostraram os mesmos padrões entre os casos de onda dos três cenários, podendo ser caracterizadas três correntes diferentes na região de estudo, uma caracterizada por um fluxo longitudinal próximo à costa direcionada para sul, uma segunda com o mesmo padrão direcionada para norte, e outra com direção perpendicular à costa. O transporte de sedimentos seguiu o mesmo padrão das correntes, constatando-se três tipos de transporte na região: transporte potencial longitudinal próximo a costa, transporte potencial cross-shore com sentido off-shore e cross-shore perpendicular direcionado à costa, caracterizando uma deriva litorânea orientada à norte. Os padrões de variação morfológica erosão e sedimentação foram condizentes aos padrões de correntes e transporte sedimentar, observando-se nos casos onde a corrente longitudinal é mais evidente faixas de erosão próximas a costa, e faixas longitudinais de erosão, ocorrendo também na forma de bancos. Nos cenários com espigões na linha de costa e com alimentação artificial, foram observadas mudanças morfológicas junto às estruturas, caracterizando deposições sedimentares em suas adjacências. A implementação dos espigões e da alimentação artificial na linha de costa foram eficientes em relação a acumulação e adição sedimentar em seu entorno. Dentre as alternativas propostas no presente estudo, aquela que se mostrou mais eficiente em relação ao padrão morfodinâmico da região foi a da alimentação artificial

132 114 com a presença dos espigões na linha de costa, já que gerou uma maior deposição sedimentar na região onde estas obras foram implementadas, sendo eficientes em relação a todos os casos de ondas modelados. 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados alcançados a partir do presente estudo se mostraram satisfatórios e condizentes com a literatura. Todavia, propõem-se para que se obtenham resultados ainda mais precisos, a utilização de informações de uma maior série temporal referente aos casos de onda em relação à área de estudo. A escala temporal simulada neste estudo não é suficiente para observar alterações definitivas na morfologia, apesar de atingir uma compreensão dos padrões erosivos e de sedimentação da região. Finalmente, sugere-se a continuação de um monitoramento morfológico na região de estudo principalmente ao norte dos espigões, para saber a taxa de variação da linha de costa nesta área.

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138 ANEXOS Anexo 1: Tabela de constantes maregráficas FEMAR