Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários

Universidade do Minho Escola de Engenharia Francisco José Pereira Rebelo Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários março de 2021 Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários Francisco José Pereira Rebelo UMinho | 2021 Universidade do Minho Escola de Engenharia Francisco José Pereira Rebelo Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários Dissertação de Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Civil Especialização Hidráulica e Ambiente Trabalho efetuado sob a orientação do Professor Doutor José Luís da Silva Pinho março de 2021 II DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Atribuição-NãoComercial-SemDerivações CC BY-NC-ND https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ III Agradecimentos É com orgulho que redijo as últimas palavras da minha caminhada pela Universidade do Minho. Ao Professor Doutor José Luís da Silva Pinho, pela confiança que depositou em mim para realizar este projeto, pelo tempo e ferramentas que me deu, e pelos ensinamentos ocultos em cada ação realizada ao longo do último ano, aqui fica o meu muito obrigado. Aos restantes professores do departamento de Engenharia Civil, em particular aos do perfil de Hidráulica e Ambiente, o meu agradecimento por manterem vivo o meu gosto pela Engenharia, e por me fazerem crescer ao longo de cinco anos. O meu maior agradecimento é dirigido aos meus pais, Laura e Francisco, e irmão Hugo pelo apoio ao longo do meu percurso, incentivo para continuar e paciência nas alturas mais difíceis. Devolhes uma eterna gratidão por vezes difícil de demonstrar. Sem eles não teria chegado aqui, nem seria a pessoa que sou. Aos meus colegas de curso, em especial aqueles que mais me acompanharam nas lutas diárias de cinco anos; Gustavo, Jorge e Vanda, um enorme obrigado pelos momentos, pela amizade e que o futuro nos seja risonho. À Larissa, que tendo cruzado o meu caminho apenas a meio, fez com que os momentos mais adversos se tornassem suportáveis e os objetivos possíveis, por toda a força, inspiração e amor que me deu. Um enorme e grato obrigado pelo passado, presente e futuro. Cada pessoa que entra na nossa vida deixa a sua marca, e mesmo para aqueles que não estão aqui mencionados, fica um agradecimento. A todos, um grande obrigado. IV DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. V Resumo Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários O crescente aumento do volume de negócios das atividades portuárias incluídas no estuário do rio Lima tem vindo a aumentar as exigências de segurança e navegabilidade do canal de navegação existente. Estas exigências são colmatadas através de obras de proteção e de dragagem, realizadas frequentemente no estuário, implicando gastos significativos. Nesta perspetiva mais económica, a monitorização do estuário é fundamental para simultaneamente diminuir as despesas e garantir as condições exigidas. Numa vertente ambiental, os estuários são sistemas complexos que ligam dois ambientes aquáticos sujeitos a processos muito distintos, o que dificulta muito a sua monitorização. A dependência económica do bom estado dos estuários, bem como a preservação dos habitats nele existentes, requer a utilização de tecnologias avançadas, como as desenvolvidas em áreas como a hidroinformática, para uma gestão eficiente destes sistemas. O trabalho desenvolvido nesta dissertação, baseado na aplicação de ferramentas hidroinformáticas, utiliza um programa baseado em métodos numéricos que permite avaliar o impacto de dragagens em estuários, tendo sido aplicado ao estuário do rio Lima. Esse software , Delft3D, foi utilizado, inicialmente, para avaliar a evolução batimétrica do estuário e numa segunda fase, para prever a pluma formada por transbordamento, um dos métodos de descarga utilizado pelas dragas autotransportadoras. A bacia do rio Lima, não sendo muito ocupada com atividades antropogénicas, situa-se numa região muito pluviosa e as duas barragens que foram construídas alteraram significativamente após a sua construção recente, o modo como o escoamento e o transporte de sedimentos se processa. Neste trabalho foram simulados cenários de escoamento e transporte sedimentar de modo a avaliarem-se padrões morfodinâmicos no estuário. Entre as variáveis analisadas salienta-se a concentração de sedimentos na fronteira de montante, a dimensão característica do sedimento do leito, o caudal fluvial e o tipo de maré. No estudo da pluma gerada pelas descargas por transbordamento associadas a operações de dragagens, foram consideradas descargas compostas por silte e argila, realizadas em duas localizações diferentes no estuário. Palavras chave: Estuário; rio Lima; dragagens; Delft3D; modelação morfodinâmica. VI Abstract Morphodynamic modeling of dredging operations in estuaries The growing increase in the business port activities at the river Lima harbor has been increasing the safety and navigability requirements of the existing navigation channel. These requirements are met through protection and dredging works, which are often carried out in the estuary, implying significant expenses. In this more economical perspective, monitoring the estuary is essential to simultaneously reduce expenses and guarantee the required conditions. In an environmental perspective, estuaries are complex systems that link two aquatic environments subject to very different processes, which makes monitoring very difficult. The economic dependence on the good state of the estuaries, as well as the preservation of its habitats, requires the use of advanced technologies, such as those developed in areas such as hydroinformatics, for an efficient management of these systems. The work developed in this dissertation, based on the application of hydroinformatics tools, uses a program based on numerical methods that allows to evaluate the impact of dredging in estuaries, having been applied to the Lima River estuary. This software, Delft3D, was used, initially, to assess the estuarine morphodynamics and in a second phase, to predict the plume formed by overflow, one of the discharge methods used by self-transporting dredges. The Lima River basin, not being very occupied with human activities, is located in a very rainy region and the two relatively recent constructed dams have significantly changed the way the river flows and the transport of sediments takes place. In this work, sediment transport scenarios were simulated in order to evaluate morphodynamic patterns in the estuary. Among the variables analyzed, we highlight the concentration of sediments at the upstream boundary, the characteristic dimension of the bed sediment, the river flow and the type of tide. In the study of the plume generated by overflow discharges associated with dredging operations, discharges composed of silt and clay were considered, occurring in two different areas in the estuary. Key-words: Estuary; Lima river; dredging; Delft3D; morphodynamics modeling. VII Índice de texto 1INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 2 1.1ENQUADRAMENTO ............................................................................................................................................ 2 1.2OBJETIVOS ...................................................................................................................................................... 4 1.3ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO .......................................................................................................................... 5 2ESTADO DA ARTE ......................................................................................................................................... 7 2.1ESTUÁRIOS ...................................................................................................................................................... 7 2.1.1Caracterização dos estuários ............................................................................................................... 8 2.2DINÂMICA ESTUARINA ..................................................................................................................................... 11 2.2.1Marés ................................................................................................................................................. 11 2.2.2Correntes ............................................................................................................................................ 12 2.2.3Ondas e ventos ................................................................................................................................... 13 2.2.4Salinidade e Temperatura .................................................................................................................. 14 2.2.5Produção, transporte e deposição de sedimentos ............................................................................. 15 2.3DRAGAGENS .................................................................................................................................................. 17 2.3.1Tipos de dragagem ............................................................................................................................. 18 2.3.2Tipos de dragas .................................................................................................................................. 19 2.3.3Dragas mecânicas .............................................................................................................................. 19 2.3.4Dragas hidráulicas .............................................................................................................................. 22 2.3.5Transbordamento ............................................................................................................................... 27 2.3.6Pluma formada pelas descargas por transbordamento ..................................................................... 29 2.3.7Alterações provocadas pelas dragagens ............................................................................................ 32 2.4MODELAÇÃO HIDROINFORMÁTICA ..................................................................................................................... 34 2.4.1Tipos de modelos ................................................................................................................................ 35 2.4.2Aplicações........................................................................................................................................... 40 2.5DELFT3D ...................................................................................................................................................... 40 2.5.1Módulos e domínios de interesse ....................................................................................................... 41 2.5.2Aplicações........................................................................................................................................... 43 2.5.3Formulação matemática .................................................................................................................... 43 3CASO DE ESTUDO ....................................................................................................................................... 46 3.1BACIA HIDROGRÁFICA DO LIMA .......................................................................................................................... 46 3.2ESTUÁRIO DO RIO LIMA ................................................................................................................................... 49 3.3CARACTERIZAÇÃO HIDRO-MORFODINÂMICA DO ESTUÁRIO DO LIMA .......................................................................... 51 3.3.1Marés ................................................................................................................................................. 51 3.3.2Correntes ............................................................................................................................................ 52 3.3.3Ondas e ventos ................................................................................................................................... 52 3.3.4Salinidade e temperatura ................................................................................................................... 54 3.3.5Produção, transporte e deposição de sedimentos ............................................................................. 55 3.4DRAGAGENS NO ESTUÁRIO DO LIMA ................................................................................................................... 56 3.5INTERVENÇÕES NA ZONA DA EMBOCADURA .......................................................................................................... 59 4MODELO HIDRO-MORFODINÂMICO DO ESTUÁRIO DO RIO LIMA .............................................................. 61 4.1GRELHA, PROCESSOS FÍSICOS, CONDIÇÕES DE FRONTEIRA E DESCARGAS ..................................................................... 61 4.2CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO PARA ANÁLISE DA MORFODINÂMICA ESTUARINA ................................................................. 66 4.2.1Características dos cenários ............................................................................................................... 67 4.3CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO PARA ANÁLISE DA PLUMA DE DRAGAGEM .......................................................................... 70 4.3.1Processo de cálculo das descargas por transbordamento ................................................................. 71 4.3.2Trajeto da draga ................................................................................................................................. 73 4.3.3Características dos cenários ............................................................................................................... 76 5RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................................................ 80 5.1FASE 1EVOLUÇÃO DA BATIMETRIA .................................................................................................................... 80 Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 2 1Introdução 1.1Enquadramento A faixa do litoral portuguesa assume extrema importância a vários níveis, quer sociais quer económicos. Cerca de 75% da população portuguesa habita nesta zona que é, também, densamente povoada a nível de unidades industriais, devido às funcionalidades disponibilizadas pelo mar, rios, infraestruturas e aglomerados populacionais. Todos estes fatores fazem com que a procura por espaços nestas regiões tenha aumentado nos últimos anos. Esta procura, que naturalmente se traduz numa sobrecarga de utilização de recursos, exige uma maior e melhor resposta por parte das entidades responsáveis pela sua gestão, que deverá assentar em princípios de prevenção de efeitos indesejáveis e preservação do meio ambiente. Os estuários são ecossistemas muito dinâmicos, abrangendo a região de ligação entre os meios fluvial e marítimo. Os processos físicos que ocorrem nestes sistemas são, assim, condicionados pela dinâmica intrínseca dos meios fluviais e meios marinhos. Muitos desses processos só podem ser descritos de forma aproximada por leis físicas, assumindo a monitorização, por esta razão, uma especial importância. Podemos também salientar a sua importância para a fauna e flora, devido às características da água doce transportadas pelo rio, que influencia os comportamentos das espécies marítimas que para ele se deslocam, além da sua relevância como meio recetor de efluentes, devido à capacidade de diluição e características que permitem o transporte desses efluentes até ao mar. Esta sua importância está bem patente na DQA (Directiva Quadro da Água) (Parlamento Europeu, 2000). Este documento, que tem como objetivo a proteção das águas de superfície e subterrâneas da União Europeia, refere nas considerações prévias: “uma política da água eficaz e coerente deve ter em conta a vulnerabilidade dos ecossistemas localizados perto da costa e de estuários (…), pois o seu equilíbrio é fortemente influenciado pela qualidade das águas interiores que para eles afluem”. Os estuários são muitas vezes utilizados como canais de navegação. Devido às suas características morfodinâmicas é usual verificar-se o assoreamento desses canais. Este assoreamento é mitigado através da execução de dragagens (Pinho et al., 2018). No entanto, as dragagens alteram bruscamente toda a atividade biológica que se desenvolve nos estuários, sendo por isso determinante prever os impactos antes da sua realização (Duarte & Vieira, 1997). As obras de dragagem são necessárias para a criação de canais de navegação e também para a sua manutenção através da remoção do material que se vai depositando ao longo do tempo, permitindo manter a profundidade necessária à manutenção das condições de navegabilidade (Bray et al. ,1997 Capítulo 1Introdução 3 citado por Torres, 2000). Existem canais navegáveis que pela importância da respetiva rota em termos de tráfego marítimo, como o canal do Panamá, o canal da Mancha e o canal de Suez, requerem a execução de dragagens frequentes e eficientes em termos ambientais e morfodinâmicos. Seria expectável uma maior disponibilidade de informação relativamente às operações de dragagem que são efetuadas no nosso país, devido à grande importância dos portos na economia nacional. No entanto, essa informação é ainda escassa. Um estudo realizado por Portela (2011), que incidiu sobre os nove principais portos comerciais do continente, permitiu concluir que o volume de dragagem nos referidos portos foi estimado em de cerca de 4,6 milhões de m3/ano (entre 1998 e 2007), sendo três quartos desse volume referentes a dragagens de manutenção. Sensivelmente 63% da percentagem total de obras de dragagem foram realizadas em canais interiores e bacias, sendo os restantes 37% respeitantes a operações em barras e zonas portuárias exteriores. A utilização de tecnologias de informação e a necessidade de inovação são, atualmente, transversais a todas as áreas de conhecimento. Na engenharia civil, em particular no domínio da hidráulica e ambiente, a aplicação de ferramentas computacionais para resolver problemas complexos tem acompanhado o crescimento da capacidade de computação. Vários dos problemas que colocam maiores desafios na prática da engenharia civil relacionam-se com intervenções no meio marinho, requerendo análises de soluções que implicam uma avaliação da morfodinâmica estuarina ou costeira (Venâncio et al., 2019). Acompanhando o ritmo da melhoria das ferramentas tecnológicas, é também notória a crescente importância da modelação e das ferramentas hidroinformáticas na definição e planeamento das obras de dragagem e gestão da orla costeira. As crescentes preocupações ligadas aos fatores ambientais e à escassez de recursos foram impulsionadoras do crescimento destas técnicas. Um dos impactos associados à realização de obras de dragagem é a criação de uma pluma de sedimentos durante a realização da obra. Os sedimentos dragados, são muitas vezes depositados no próprio mar a alguma distância da zona de onde foram removidos. A pluma de sedimentos verifica-se não só durante a fase de deposição, mas também durante a fase de remoção e no decorrer do processo de transbordamento. Estes processos geram uma transformação do meio marinho, levando a alterações na zona de deposição, que incluem poluição por substâncias tóxicas que possam existir nos sedimentos e alteração da qualidade da água. A pluma formada por esta deposição depende diretamente das condições hidrodinâmicas do local. O estudo da morfodinâmica estuarina e costeira assume especial importância no nosso país. Podemos referir que os problemas de erosão a sul dos principais portos do norte e centro são agravados pelas operações de dragagens que retiram sedimentos da deriva litoral (Pinho, 2014). Podemos também Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 4 recordar outros episódios, como a queda da ponte de Entre-os-Rios e os problemas de assoreamento da Marina do Parque das Nações, em Lisboa. É assim oportuno e necessário trazer para a prática da engenharia relacionada com obras de dragagens as ferramentas tecnológicas mais avançadas para a simulação dos impactos das dragagens nos estuários. 1.2Objetivos Tendo em consideração o que foi referido anteriormente, o principal objetivo desta dissertação é a utilização de ferramentas hidroinformáticas, nomeadamente modelos numéricos, para avaliar a evolução da morfodinâmica em estuários que sejam submetidos a operações de dragagem. Este objetivo inicial desdobra-se em duas temáticas diferentes, mas complementares. Numa primeira fase, foi analisada a evolução da batimetria do estuário do rio Lima, de acordo com vários cenários, sujeitos a diferentes condições, de modo a caracterizar a forma como este responde às diferentes condicionantes hidrológicas e sedimentares. Posteriormente foi avaliado, no mesmo estuário, o impacto das dragagens realizadas com dragas auto-transportadoras, que recorrem ao processo de transbordamento para aumentar o seu rendimento, implicando esta metodologia a formação de uma pluma de sedimentos. Os objetivos específicos são: - Caracterização das ações com maior influência na morfodinâmica dos estuários; - Estudo das potencialidades das ferramentas hidroinformáticas para a simulação da morfodinâmica em estuários, com ênfase no programa Delft3D; - Caracterização das operações de dragagens mais utilizadas, incluindo os equipamentos, as fontes sedimentares associadas e as estratégias de deposição; - Aplicação de ferramentas de simulação para previsão da evolução da batimetria, de modo a monitorizar o assoreamento e necessidade de dragagens, e previsão da pluma de sedimentos formada em função do processo de transbordamento; - Análise de sensibilidade dos resultados. Capítulo 1Introdução 5 1.3Organização da dissertação A presente dissertação está dividida em seis capítulos. O capítulo 1 diz respeito à introdução, onde é contextualizada a problemática que motivou o desenvolvimento desta dissertação, bem como os seus objetivos e organização. O capítulo 2 apresenta uma pesquisa sobre os estuários e os processos que lhes conferem as suas características. É também abordada a temática das dragagens e dos processos a elas adjacentes. Por fim, a modelação hidroinformática é também analisada, bem como a apresentação das principais características do programa Delft3D. O capítulo 3 introduz o caso de estudo, através de uma análise à bacia hidrográfica do rio Lima, ao seu estuário, às ações hidrodinâmicas e às operações de dragagens ali realizadas. O capítulo 4 apresenta as etapas realizadas com vista a tornar o modelo numérico utilizado operacional e adequado ao caso de estudo e objetivos pretendidos. O capítulo 5 apresenta os resultados obtidos através das simulações efetuadas e a análise aos mesmos. O capítulo 6 contém as principais conclusões que foram retiradas do trabalho realizado e apresenta sugestões para desenvolvimentos futuros. Capítulo 2 Estado da arte Capítulo 2Estado da arte 7 2Estado da arte 2.1Estuários Ao longo das últimas décadas do século passado e início do presente, diferentes autores apresentaram uma definição para o conceito de estuário (Pritchard, 1967; Day, 1980; Miranda et al., 2002). Podemos referir a definição de Pritchard (1967) como a mais conhecida, que coloca a salinidade como o principal critério para delimitar a área pertencente ao estuário. No entanto, outros estudos e autores comprovaram que esta definição não é aceitável em todas as situações, devido às variações sazonais que o teor de salinidade de um estuário pode apresentar. Apesar das sucessivas tentativas, as principais definições ainda não incluem parâmetros de qualidade da água dos estuários, no caso químicos e biológicos. Podemos então, de um modo geral, definir o estuário como sendo o ecossistema que abrange a zona de transição entre os meios fluvial e marítimo. Temos dois meios hídricos distintos, e por isso, com processos físicos também eles diferentes. As dinâmicas dos dois meios intersetam-se, criando um meio único que pode ser descrito através de leis físicas aproximadas. As várias componentes física, química, biológica e hidromorfológica criam um equilíbrio muito complexo e sensível a qualquer alteração (Comissão Europeia, 2011). Estas zonas são extremamente ricas a nível biológico, devido às características das águas trazidas pelos rios, fazendo com que se verifique uma grande diversidade de fauna e flora. A complexidade desta dinâmica aumenta a importância da sua monitorização. Se por um lado sofrem alterações devido à sobrecarga introduzida pelos portos comerciais e unidades industriais adjacentes, podemos também referir a grande ocupação populacional das suas margens. Por outro lado, não podemos descurar os fatores naturais, tais como as marés, ondas, nível do mar e a salinidade. Aliados a estes fatores, temos a poluição e as emissões de gases de efeito estufa que provocam importantes alterações climáticas que são cada vez mais visíveis no comportamento estuarino. De acordo com Comissão Europeia (2011), podemos enumerar uma série de atividades realizadas pelo Homem que colocam em risco a sustentabilidade destes ecossistemas: - Operações de dragagem, que alteram os regimes de correntes do estuário; - Descargas de efluentes domésticos, promovendo a eutrofização; - Descargas de efluentes industriais, com altos teores de metais pesados; - Contaminação causada por pesticidas usados em atividades agrícolas; Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 8 - Construção de infraestruturas ao longo do curso do rio, o que altera o natural transporte sedimentar e as concentrações de salinidade; - Ocupação de zonas que albergam habitats de diferentes espécies, colocando em risco a diversidade destes ambientes. 2.1.1Caracterização dos estuários A DQA designa o estuário como “águas de transição”, fazendo a distinção entre “águas interiores” (rios e lagos) e “águas costeiras”. É também importante traçar linhas que distingam um estuário de um rio. Na próxima tabela, temos as principais diferenças entre os dois meios. Tabela 1Principais diferenças entre rios e estuários. (Adaptado de Duarte, 2005) Os estuários são divididos principalmente de acordo com o gradiente de salinidade, sendo naturalmente crescente para jusante. Numa zona mais interior podemos encontrar águas com salinidades muito baixas, em que a presença de água do mar é muito reduzida. Mais para jusante, teremos zonas em que as águas dos dois ambientes se intersetam, o que aumenta fortemente o teor de sal da água. Esta variação depende sobretudo das correntes marítimas e da própria forma do estuário (Vieira & Pinho, 2010). Capítulo 2Estado da arte 9 É referido em Delgado (2011) que podemos também classificar os estuários de acordo com a sua formação geomorfológica. Esta divisão foi proposta por Pritchard (1952) e contempla quatro grupos diferentes: - Planície costeiramuito comuns em todo o mundo. Têm forma irregular e uma secção geralmente triangular. A sua inundação aconteceu mais rapidamente do que a sedimentação, tornando a sua forma muito parecida com a do vale do rio. Apresentam pouco transporte de sedimentos e são pouco profundos, não ultrapassando os 30 m de profundidade. Desenvolvem-se perpendicularmente à linha de costa; - Fiorde - localizam-se sobretudo em latitudes elevadas, e formaram-se devido à ação do gelo. Caracterizam-se por elevadas profundidades, na ordem das centenas de metros, fundo rochoso sem deposição de sedimentos, forma estreita e taludes verticais. Podem-se criar condições anóxicas nas camadas de água mais profundas; - Construído por barra - caracterizados por intensos processos sedimentológicos, que formam barras arenosas na sua entrada. Estão bastante suscetíveis à ação de agentes erosivos, libertando grandes quantidades de sedimentos. São sistemas rasos, com profundidades na ordem dos 20-30 m, e podem apresentar lagunas extensas no seu interior; - Tectónicos - este grupo diz respeito aos restantes estuários que não se enquadram nos grupos anteriores, e geralmente são formados por outras vias, tais como falhas tectónicas, que podem levar a erupções vulcânicas, sismos e deslizamentos de terra. São característicos de zonas muito acidentadas. Esta classificação encontra-se muito ligada à profundidade que cada estuário apresenta, o que tem influência nos tempos de retenção, na capacidade de mistura de diferentes águas, e consequentemente no tipo de organismos que aqui se desenvolvem. O desenvolvimento morfodinâmico dos estuários pode também ser um critério diferenciador. Esta foi uma área investigada por Dalrymple et al., (1992), que teve em consideração as influências de fatores como o caudal do rio, as ondas e a maré, e permitiu chegar a uma distinção entre estuários e deltas. Consoante o processo dominante, cada estuário deverá apresentar uma morfologia característica. No caso de termos uma situação em que a influência das ondas é mais notória, a boca do estuário será mais contraída, com a existência de barreiras formadas por sedimentos, tais como praias, dunas, deltas de marés e cabedelos. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 10 Quando a maré é o fator mais notório, a embocadura apresenta uma forma mais alargada. A maré geralmente apresenta uma amplitude superior a 4 m, além de termos também uma progressão de deltas e extensas plataformas de maré. Aqui importa ainda perceber se estamos na presença de um litoral transgressivo, em que o mar está a ganhar terreno em relação à costa, ou um litoral regressivo, que se está a desenvolver no sentido do mar (Delgado, 2011). Figura 1Influência relativa do rio, ondas e maré na evolução morfológica do ambiente costeiro: a) transgressivo; b) regressivo. (Body et al., 1992, retirado de Woodroffe, 2003) Estas são apenas algumas das classificações existentes para a caracterização dos estuários. Além da formação geomorfológica e do desenvolvimento morfodinâmico, poderíamos também referir as condições de mistura, a estratificação, a amplitude da maré, o tempo de retenção, e a suscetibilidade à eutrofização, bem como classificações desenvolvidas por alguns autores que apresentam uma mistura de critérios para categorizar os estuários. Os objetivos presentes na DQA vieram trazer novas preocupações na classificação dos estuários e na caracterização do seu estado. Aqui a modelação numérica assume por isso um papel importante na monitorização e previsão do comportamento do ambiente estuarino. Capítulo 2Estado da arte 11 2.2Dinâmica estuarina Os estuários são zonas dinâmicas em constante metamorfose, nesse sentido, importa estudar duas áreas fundamentais, a hidrodinâmica e a morfodinâmica. Serão agora apresentados os fenómenos naturais que conferem aos estuários as suas características. 2.2.1Marés As marés traduzem a variação do nível da água nos mares e zonas adjacentes, e são provocadas devido a forças gravitacionais entre as massas de água e os astros, sobretudo a Lua e o Sol. O alinhamento destes dois elementos, bem como o padrão das marés no oceano e a batimetria são responsáveis pelas variações da amplitude e dos tempos das marés ao longo do tempo. Estas variações são representadas matematicamente por constituintes harmónicos, com amplitude, período e fase. Apesar de não ser um fenómeno fácil de prever devido à configuração costeira e a fenómenos meteorológicos externos, é possível obter aproximações da relação entre a altitude lunar e o tempo de maré baixa ou alta, assim como os instantes de preia e baixa-mar. A costa de Portugal é atingida por marés do tipo semidiurno regular ou normal, com duas baixamares e preia-mares a cada dia lunar, com uma propagação que apresenta o sentido sul-norte. As preia-mares acontecem a cada meio-dia lunar, devido ao movimento de rotação da Lua em relação à Terra, que dura cerca de 12 horas e 25 minutos, e é representado pela constituinte lunar semidiurna (M2). Entre cada preia e baixa-mar temos um espaço temporal de cerca de 6 horas e 13 minutos. No entanto, devido ao atraso do mar a reagir à passagem da Lua, em cada ponto do mar poderão ser verificadas demoras nas preia e baixa-mar. Aqui entra também o contributo do Sol, que acaba por distorcer as variações das marés, fazendo com que a cada quinze dias tenhamos uma alternância entre maré viva e maré morta. A constituinte matemática que traduz este efeito é designada por solar semidiurna (S2). Na prática, quando o Sol e a Lua estão alinhados, o primeiro intensifica o efeito das marés, originando uma situação de maré viva - lua nova ou lua cheia. Quando estão em posições perpendiculares, o Sol vai diminuir este efeito, provocando uma situação de maré morta, como podemos ver na Figura 2 (Carneiro, 2014). Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 18 De acordo com Canelas (2012), as principais finalidades das dragagens são: - Aumentar a profundidade de rios e canais, através da escavação de material submerso; - Utilizar os materiais removidos para criação de aterros, alimentação de zonas balneares ou para fins de construção; - Melhorar as condições do meio aquático. Geralmente as dragagens são realizadas em barras, bacias de manobra e canais de acesso, pois são as zonas que necessitam de maiores profundidades e mais sujeitas a sofrerem de assoreamento. Qualquer dragagem é obrigatoriamente precedida de uma análise granulométrica dos sedimentos a ser dragados, bem como uma análise à sua qualidade. 2.3.1Tipos de dragagem Conceição (2016) refere que as dragagens podem ser divididas em três grupos: primeiro estabelecimento, manutenção, e recuperação ambiental. As dragagens de primeiro estabelecimento são consideradas as dragagens mais complexas, uma vez que geralmente envolvem os maiores volumes de material a ser dragado. Podem ser necessárias na abertura de canais de navegação, criação de portos ou áreas destinadas a lazer ou comércio, alimentação de praias e mineração. Este tipo de dragagens é caracterizado por: - Grandes volumes de material; - Solos compactos; - Camadas de solo intactas e com grande espessura. As dragagens de manutenção são utilizadas para a manutenção das condições de navegabilidade dos canais de navegação e portos. A sua realização é periódica, devido aos constantes assoreamentos que se verificam nestas zonas. São caracterizadas por: - Volumes variáveis de material; - Solos com resistências variadas; - Possível presença de contaminantes; - Camadas com espessura mais reduzida; - Pode ocorrer sedimentação durante a dragagem. Capítulo 2Estado da arte 19 Já as dragagens de recuperação ambiental, partilham algumas características com as dragagens de manutenção, no entanto, o seu principal objetivo é o melhoramento ambiental de zonas contaminadas devido à ação humana. Com as crescentes preocupações da sociedade com a manutenção dos habitats, estas dragagens têm sido realizadas com mais frequência. As suas principais características são: - Zonas de dragagem bem definidas, com volumes de material reduzido; - Sedimentos muito contaminados; - Requerem um planeamento mais cuidado devido à natureza do material dragado. 2.3.2Tipos de dragas As dragas existentes agrupam-se em dois tipos: mecânica e hidráulica. Cada um destes tem características diferentes, e por isso são utilizados em diferentes cenários. A escolha entre dragagem mecânica ou hidráulica depende das características do local e do objetivo pretendido. A primeira opção requer um maior número de equipamentos, uma vez que as embarcações geralmente não são autónomas e precisam de uma plataforma adjacente, bem como uma outra embarcação para servir como depósito do material dragado, enquanto na dragagem hidráulica este material pode ser imediatamente despejado ou encaminhado através de tubagens para a zona de despejo. No que diz respeito ao material, a dragagem mecânica é recomendada para a remoção de materiais de maiores dimensões, porque não possui uma capacidade seletiva. Já a dragagem hidráulica, através do poder de sucção, consegue definir com alguma exatidão quais os sedimentos a remover, nomeadamente sedimentos mais finos. Por fim, ambos os tipos de dragagens apresentam também diferenças nos efeitos que produzem no escoamento, ao nível da suspensão de sedimentos. A dragagem hidráulica tem um impacto mais reduzido, devido à natureza do processo de remoção dos sedimentos, enquanto que a dragagem mecânica provoca grandes concentração de sólidos em suspensão, o que pode acarretar problemas ambientais devido à presença de substâncias nocivas (Vlasblom, 2003). 2.3.3Dragas mecânicas As dragas mecânicas são: - Draga de baldesBucket dredger ; - Draga com balde de maxilasClamshell dredger ; - Draga de retroescavadoraBackhoe dredger . Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 20 Este tipo de dragagem é utilizado para a remoção de cascalho, areia, ou outro tipo de materiais muito coesivos, como argila e silte com elevado grau de coesividade. O material é escavado diretamente através da aplicação de uma força mecânica, independentemente do tipo de sedimento. As dragas de baldes ( Bucket dredger) possuem uma corrente fechada com uma série de baldes numa esteira, que se enchem de sedimento que é depois elevado e depositado na própria embarcação ou numa adjacente. No entanto, este tipo de dragagem tem vindo a perder utilização, devido à sua baixa taxa de rendimento, bem como a problemas ligados à sua manutenção, por ser necessária a utilização de âncoras. Figura 5Draga de balde em operação. (Retirado de IADC, 2020a) As dragas com balde de maxilas ( Clamshell dredger) são muito utilizadas na América do Norte. Este é um equipamento geralmente estacionário, que pode ou não possuir propulsores. O processo de dragagem é realizado através de uma grua giratória, que tem na sua extremidade um recipiente em forma de maxila, que é introduzido no fundo do mar, e ao fechar, traz consigo os sedimentos a ser dragados. Estas embarcações necessitam também de ser atracadas para garantir a sua estabilidade, seja através de estacas ou de âncoras. A sua capacidade de remoção é medida através do volume do recipiente que se encontra na extremidade, que é manobrado por cilindros hidráulicos ou por cabos. Capítulo 2Estado da arte 21 A maior draga deste tipo possui um balde com uma capacidade de 200 m3 e uma profundidade de dragagem na ordem dos 48 m. Figura 6Representação esquemática de uma draga com balde de maxilas. (Retirado de Bray et al., 1996) As dragas de retroescavadora ( Backhoe dredger) , tal como o nome indica, possuem um braço articulado com uma escavadora hidráulica na extremidade, que fica apoiada num pontão. Caso o movimento de remoção seja feito no sentido da plataforma, teremos uma “ backhoe dredger ”, apresentada na Figura 7; no caso contrário, a draga terá o nome de “ front shovel/ dripper dredger ”, como está apresentado na Figura 8. Necessitam de ser ancoradas por um sistema composto por três estacas, como pode ser visto na Figura 9, e também de uma outra embarcação que armazena e transporta o material dragado para o local destinado à sua deposição. Figura 7Backhoe dredger . (Retirado de Vlasblom, 2003) Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 22 Figura 8Front shovel/dipper dredger . (Retirado de Vlasblom, 2003) Figura 9Draga de retroescavadora. (Retirado de Offshore Industry and Technology Journal, 2017) 2.3.4Dragas hidráulicas As dragas hidráulicas são: - Dragas de sucção com desagregadoresCutter suction dredger ; - Dragas auto-transportadorasTrailing suction hopper dredger . Capítulo 2Estado da arte 23 Estes tipos de dragagens são mais recomendados para remoção de materiais pouco consolidados, sendo constituídos maioritariamente por areia e silte e é atualmente o tipo de dragagens mais utilizado à escala global. A sua operação é feita por bombas hidráulicas que através da sucção removem a mistura de água e sedimentos. Esta remoção pode ser feita diretamente, ou auxiliada por jatos de água incluídos nas extremidades dos tubos, que desagregam o material depositado no fundo para ser removido na fase seguinte. A desagregação do material pode ser também feita através de corte. Os mesmos tubos que vão extrair a mistura, por vezes estão também equipados com lâminas que libertam material com um grau de consolidação mais elevado, para ser em seguida recolhido. As dragas hidráulicas podem operar em linha reta ou em arco, dependendo do tipo de dragagem utilizado. Qualquer que seja o processo, arrasta consigo grandes quantidades de água juntamente com o sedimento, o que compromete a eficácia do trabalho. Por este motivo, tiveram de ser adotadas soluções para melhorar a produtividade da dragagem hidráulica (Torres, 2000). Uma dessas soluções foi o transbordamento, que será abordado mais à frente. As dragas de sucção com desagregadores ( Cutter suction dredger ) são embarcações que podem ser autónomas ou não e possuem uma cabeça rotativa que desagrega o material. Esta cabeça descreve uma trajetória em arco, sendo controlada por um sistema de cabos e âncoras. O avanço horizontal é controlado pelas estacas que a embarcação possui na traseira, que fornecem também estabilidade a toda a embarcação. Após o material ser desassociado, o tubo de aspiração adjacente à ferramenta de corte vai conduzir os sedimentos por tubagens flutuantes até à zona de deposição. Estas dragas apresentam a versatilidade de poderem também ser utilizadas em solos rochosos, devido à capacidade da cabeça rotativa que possuem, e são por isso um dos tipos de dragagem hidráulica mais utilizado. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 24 Figura 10Planta e perfil de uma draga de sucção com desagregador. (Adaptado de Bray et al. 1997 e retirado de Conceição, 2016) Figura 11Vista frontal de uma draga de sucção com desagregador. (Retirado de Marine Insight, 2020) Capítulo 2Estado da arte 25 As dragas de sucção podem não possuir desagregadores. O seu processo de funcionamento mantém-se, apenas com a exceção de que na extremidade apenas se encontra o tubo de sucção, não tendo a embarcação a capacidade de fragmentar o solo, o que pode ser favorável em leitos mais instáveis. São usados jatos de água para facilitar o processo de remoção. Figura 12Outro exemplar de uma draga de sucção com desagregador. (Retirado de Boskalis, 2020a) No que diz respeito às dragas auto-transportadoras (TSHDTrailing Suction Hopper Dredger ), são embarcações totalmente autónomas, que por isso dispensam plataformas adicionais. Estas estão equipadas com um ou dois braços articulados que possuem na extremidade aspiradores que são colocados junto ao leito, e removem os sedimentos, juntamente com água. Esta mistura percorre a tubagem e é encaminhada para um reservatório que existe na própria embarcação. Este tipo de embarcação está entre os mais versáteis, visto que consegue abranger um grande leque de materiais e a sua autonomia dispensa o uso de equipamentos adicionais, uma vez que conseguem dragar e em seguida armazenar os sedimentos dragados. Estas qualidades tornam as dragas auto-transportadoras uma solução atrativa para a alimentação artificial de praias. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 26 Figura 13Draga auto-transportadora em funcionamento, com os braços de aspiração no leito do mar. (Retirado de Confluence, 2020) Naturalmente, a capacidade de dragagem está condicionada pelo volume disponível no reservatório. Uma vez que a capacidade máxima é atingida, a draga tem a possibilidade de se deslocar até ao local do depósito dos sedimentos e devolvê-los ao meio aquático, através de uma técnica chamada “ rainbowing ”, que consiste no lançamento da mistura diretamente para o ar, como podemos ver na Figura 15. Adicionalmente, este tipo de draga possui outras alternativas para rejeitar o material que recolheu: - Pode ser acoplado um tubo, pelo qual é bombeada a mistura dragada até ao local desejado, sendo esta prática usada sobretudo para alimentação de praias; - O depósito onde é armazenada a mistura possui comportas na zona inferior, que podem ser abertas, libertando o seu conteúdo diretamente no local. Capítulo 2Estado da arte 27 Figura 14Na extremidade esquerda da figura podemos ver um dos braços de aspiração da draga autotransportadora na sua posição inicial; na extremidade direita podemos ver o local por onde é realizada a operação de rainbowing . (Retirado de Jan de Nul, 2020) Figura 15Draga auto-transportadora a devolver o material dragado através de rainbowing . (Retirado de Boskalis, 2020b) 2.3.5Transbordamento No seu processo de funcionamento, as dragas auto-transportadoras recolhem água juntamente com o sedimento. Isto faz com que os reservatórios fiquem rapidamente preenchidos com grandes quantidades de água, o que diminui o rendimento do processo. Por este motivo, a indústria procurou soluções para aumentar o rendimento das dragagens. A solução foi o sistema de transbordamento. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 34 - Limpeza de zonas contaminadasquando as autoridades responsáveis localizam uma zona particularmente contaminada, algumas medidas podem ser tomadas. Os sedimentos podem ser limpos através de dragagens cuidadosas com pouco impacto no meio marinho, e serem depois libertados para o meio. Caso esta opção não seja possível, estes podem ser “cobertos” com materiais que impeçam o seu efeito nefasto de se manifestar (Simões, 2009). - Alimentação de praiastendo em conta os crescentes avanços da linha do mar em relação à costa, as dragagens são um meio muito utilizado para atrasar um pouco este avanço. Mesmo quando temos dragados que não apresentam as melhores condições, estes podem ser libertados a distâncias consideradas seguras das zonas com presença humana. Esta acaba por ser uma alternativa que complementa a utilização de esporões, e por isso ambas devem ser planeadas em conjunto. Esta prática pode ser realizada de várias formas, com vários transportes e com diferentes tipos de dragagem. Tornou-se muito comum nas últimas décadas no nosso país, especialmente na zona do Algarve. De entre as várias intervenções que podemos encontrar em Pinto et al. (2018), salienta-se uma obra de destaque, realizada entre os anos de 2007 e 2014 nas praias da Costa da Caparica, onde foram movimentados cerca de 3,5 milhões de m3 de areia, provenientes de dragagens realizadas no canal da barra sul do Tejo. Todos estes efeitos, sejam eles benéficos ou perversos para o meio ambiente, dependem de uma capacidade de planeamento que as autarquias e a gestão dos portos devem apresentar. O crescente aumento das zonas urbanas provoca uma pressão cada vez maior sobre o litoral, sendo por isso fundamental que as entidades responsáveis estejam à altura do desafio e consigam minimizar ao máximo os impactos da ação humana. Neste sentido, as dragagens, quando bem planeadas, podem ser uma ferramenta importante não só para atingir os interesses económicos da indústria marítima, como para aumentar a qualidade de vida da população através do melhoramento das condições do litoral. 2.4Modelação hidroinformática De acordo com Duarte & Vieira (1997), 60% das grandes cidades existentes no nosso planeta estão localizadas em zonas próximas a estuários, fazendo com que estas sejam as mais valiosas e apetecíveis para a população. Capítulo 2Estado da arte 35 Por outro lado, tanto o ambiente costeiro como o ambiente fluvial são caracterizados por uma série de processos complexos e de difícil previsão, conferindo à monitorização dos estuários um papel relevante. A modelaçao fisica dos estuários tem vindo a cair em desuso, visto que apesar de conseguir bons resultados ao nivel da morfologia, não consegue replicar outro tipo de processos ligados à qualidade da água, uma temática cada vez mais importante. Por outro lado, esta estratégia é morosa e apresenta elevados custos (Duarte, 2005). Simultaneamente, nas últimas décadas as ferramentas tecnológicas registaram melhorias significativas, e o ramo da hidráulica teve naturalmente de acompanhar esta evolução. Surgiu assim o domínio da hidroinformática. Esta é uma ferramenta integradora que permite analisar, simular e prever o complexo comportamento dos ambientes costeiros, tendo como benefício ganhos significativos ao nível do tempo, custo e fiabilidade dos resultados. A hidroinformática abrange uma série de áreas, tais como a modelação hidráulica, hidrológica e de engenharia ambiental. Este estudo multidisciplinar proporciona uma melhor gestão dos sistemas aquáticos, cada vez mais ameaçados pelas emergentes pressões antropogénicas (Delgado, 2011). No ambiente estuarino intervém uma série de sistemas, como o caudal dos rios, as correntes de maré, a batimetria, a salinidade, ventos, e uma série de outros. A hidroinformática tem como estratégia desenvolver modelos individuais de cada um dos sistemas referidos, e ter a capacidade de os interligar como um todo, de modo que o conjunto se aproxime o mais possível da realidade. As novas metodologias permitem aplicar uma série de soluções inovadoras. No caso da deposição de sedimentos, em vez de se recorrer às tradicionais dragagens sempre que existe assoreamento, os modelos computacionais permitem estudar formas de o evitar, através dos sistemas que simulam as descargas fluviais, as correntes de maré e as fórmulas físicas que regem o transporte de sedimentos (Pinho et al., 2018). 2.4.1Tipos de modelos A hidroinformática apresenta uma série de modelos numéricos que abrangem o estudo dos diferentes processos que têm lugar nos meios hídricos. Esses processos podem ser físicos, químicos e biológicos, e ao longo dos anos têm-se feito esforços no sentido de os reproduzir os mais realisticamente possível. Esta alternativa, apesar de ser uma evolução em relação aos modelos físicos, não resolve todos os problemas, como refere Duarte (2005), uma vez que ainda é necessário simplificar as equações Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 36 matemáticas que descrevem os processos, e muitos desses processos são complexos e encontram-se ainda sem uma solução numérica adequada. Aqui assume também especial importância o senso crítico que se deve ter na análise dos resultados dos modelos numéricos, através da sua validação. O modelo numérico é composto por uma série de módulos que desempenham funções distintas e se interligam para chegar ao objetivo final. Com a evolução das ferramentas e dos recursos informáticos, torna-se mais acessível chegar a um modelo aproximado da realidade. O trabalho prévio de pesquisa e seleção dos elementos mais adequados é indispensável para a construção de um modelo mais eficaz (Pinho, 2000). A construção de um modelo numérico assenta numa sequência de etapas que devem ser seguidas de modo a obter resultados fiáveis. Essa metodologia está representada na Figura 20. Figura 20Esquema conceptual da construção de um modelo matemático. (Retirado de Duarte, 2005) A primeira etapa passa por definir o problema, e de seguida identificar as condicionantes que terão impacto na sua resolução. Aqui terão de ser abordadas questões como a disponibilidade de recursos e informações, e os principais objetivos do problema. Capítulo 2Estado da arte 37 O modelo numérico em si é formado pela descrição dos fenómenos que ocorrem no ambiente selecionado e a interação entre os mesmos, mas também uma representação funcional do comportamento das variáveis do sistema, sendo este um processo iterativo, devido à inclusão de dados relativos ao ambiente. Esta fase é caracterizada por uma multidisciplinariedade entre três campos fundamentais: i) a formulação matemática, através das equações que replicam os processos; ii) a parte numérica, responsável pela resolução dessas equações; iii) a parte gráfica, que é responsável por conceber uma interface capaz de obter e apresentar as soluções ao utilizador de forma clara e simples (Anderson, 1995). Importa também referir que o método mais comum para a resolução das fórmulas matemáticas é o numérico, em que as equações não são lineares, sendo por isso necessário um cálculo automático para chegar aos resultados. Neste aspeto tem também influência a dimensão que definimos para o nosso modelo, de acordo com os objetivos que pretendemos alcançar. A calibração não é mais do que o ajuste dos parâmetros previamente definidos, de modo a conseguir uma maior aproximação entre os dados obtidos no modelo e os dados obtidos em campo. Apesar de ser um processo simples, aqui concentram-se bastantes dificuldades devido à falta de dados de campo e à sua fiabilidade. A validação é também um processo simples, em que é testada a capacidade do modelo de continuar a fornecer dados fiáveis. O modelo deve ser colocado à prova através da definição de novas situações, e é posteriormente feita uma análise à capacidade do modelo se adaptar aos novos cenários, de modo a perceber até que ponto este é adequado e válido. A aplicação do modelo acarreta consigo restrições inerentes, e mediante a dinâmica do sistema modelado, poderá exigir no futuro uma nova calibração (Duarte, 2005). Podemos agora introduzir o conceito de modelo morfodinâmico como sendo o conjunto de modelos matemáticos que se interligam e cooperam, com vista a atingir uma solução mais integradora e aproximada da realidade. Estes modelos matemáticos podem ser hidrodinâmicos, morfológicos, hidrológicos, de agitação marítima, de transporte de sedimentos, de qualidade da água, ecológicos, entre outros, de acordo com aquilo que se pretende atingir. Os modelos morfodinâmicos têm assim a capacidade de incluir dentro de si uma série de submodelos matemáticos diferentes que trabalham em conjunto, sem prejudicar os custos e sem a ocorrência de incompatibilidades entre si. Vamos agora focar o estudo nos modelos hidrodinâmicos. Estes modelos são compostos por equações de balanço de massa dos constituintes do meio hídrico, resolvidas através de métodos Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 38 numéricos, e são sensíveis a variáveis como as correntes de maré, a agitação marítima, os ventos e os caudais fluviais. São classificados de acordo com as dimensões espaciais das equações utilizadas. Assim, podemos ter modelos unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Os modelos unidimensionais podem ser horizontais (1DH) ou verticais (1DV). Os modelos 1DH não levam em consideração a estratificação do escoamento e a sua velocidade na direção perpendicular, sendo os modelos 1DV o oposto. A primeira alternativa é usada sobretudo em rios e a segunda é aplicada mais em albufeiras. Os modelos bidimensionais podem também ser horizontais (2DH) ou verticais (2DV). No caso de termos um escoamento uniforme na direção lateral, mas com uma variação assinalável na densidade vertical, devemos optar pelo 2DV. Se o escoamento na vertical se mantiver constante e homogéneo, o modelo mais adequado é o 2DH. Os modelos tridimensionais, mais complexos, são usados quando temos uma situação em que o escoamento tem variações relevantes na direção vertical e horizontal. A resolução das equações de Navier-Stokes em três dimensões ainda pode ser um desafio computacional. Este tipo de solução é adotado na intrusão salina em estuários, a descarga de água doce em baías e na circulação induzida pelo vento em lagos (Lima, 2012). Serão abordadas as características de alguns dos submodelos que compõe o modelo morfodinâmico. Os modelos hidrológicos permitem, através da simulação das linhas de água, quantidades transportadas, infiltradas e escoadas, quantificar as contribuições de recursos hídricos, tendo como fim a avaliação da qualidade das águas recetoras. Exigem uma grande quantidade de dados hidrometeorológicos, e a escassez de informação pode impossibilitar a utilização de modelos mais complexos. No caso de estarmos na presença de um sistema em que o tempo de retenção das águas tem um papel fulcral para a previsão do efeito trópico devido aos nutrientes arrastados, deve ser utilizado um modelo hidrodinâmico, devido à inclusão da distribuição das velocidades no interior do sistema, visto que estas têm um papel fundamental no desenrolar dos processos biológicos que ocorrem. Os modelos de agitação marítima descrevem a geração, propagação e dissipação de ondas nas zonas costeiras. Cada modelo tem características e potencialidades diferentes, e a sua escolha carece de um estudo prévio, de acordo com os objetivos e particularidades do sistema em análise. Por vezes, devido às características próprias de cada estuário, torna-se mais complexo o estudo das ondas nestes locais do que numa zona de praia sem obstáculos. Capítulo 2Estado da arte 39 A batimetria por vezes irregular, com a existência de bancos de areia e ilhas, pode criar correntes não esperadas e padrões de circulação das partículas complexos. Isto confere um destaque especial ao módulo de agitação marítima que compõe o modelo hidrodinâmico. Os modelos de transporte de sedimentos têm também um papel cada vez mais importante no estudo das zonas costeiras. Os sedimentos podem ser transportas pelas correntes de maré ou induzidas pelo vento, pela ondulação, ou pela sua ação conjunta (Pinto, 2010). Estes modelos levam em conta uma série de fatores, tais com as características físicas dos sedimentos, o seu caráter coesivo ou não coesivo, as forças mobilizadoras e estabilizadoras das partículas, os tipos de transporte e taxas de deposição. Alguns autores classificam este tipo de modelos em: integrados no tempo, modelos quase estacionários e modelos não estacionários. Podemos classificar estes modelos como empíricos, semi-empíricos e baseados na equação de transporte. O grupo de modelos empíricos e semi-empíricos fazem uso de formulações empíricas ou semi-empíricas para relacionar o caudal sólido com as características do escoamento, sedimento, e do fluído em que se encontra. Estes podem ser utilizados em sistemas estacionários, semi-estacionários, com a influência de ondas, correntes, ou a junção de ambos. Há também variantes que permitem distinguir o tipo de transporte entre arrastamento, em suspensão, ou a quantidade total. Apesar de serem modelos simples e que não exigem grande capacidade computacional, são muito utilizados. No entanto, apresentam problemas no que diz respeito à sua precisão, devendo ser sempre acompanhados por comparações com ensaios de campo. Os modelos baseados na equação de transporte são uma alternativa aos empíricos e semiempíricos, que deve ser utilizada quando não se verifica um equilíbrio dinâmico entre a deposição de sedimentos e a sua ressuspensão. São explicados através de processos mais complexos, relacionados com o transporte de partículas em suspensão, e requerem maior capacidade computacional. Os estuários, por serem ambientes sensíveis e que podem sofrer alterações batimétricas repentinas, requerem a utilização de modelos baseados na equação de transporte para prevenir as grandes velocidades que se verificam e que levam ao desequilíbrio do caudal sólido (Pinto, 2010). Como principais softwares de modelos hidrodinâmicos mais abrangentes utilizados em sistemas estuarinos temos o Cormix, o Mike 3, o Delft3D, o TELEMAC2D/3D e o MORSELFE. No que diz respeito aos modelos de agitação marítima, temos o SWAN. Para modelos de simulação de correntes podemos referir o HAMSOM, o POM, o ECOM-si e o FVCOM. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 40 2.4.2Aplicações Com as crescentes preocupações ambientais e avanços tecnológicos, a hidroinformática alargou a sua área de estudo a novas problemáticas. Os modelos morfodinâmicos são assim aplicados em diversas situações: i) previsão das mudanças morfológicas que ocorrem no ambiente natural devido à realização de obras (molhes, outras estruturas); ii) identificação dos impactos ambientais negativos associados a obras executadas em ambientes adjacentes aos meios hídricos; iii) previsão da evolução batimétrica de canais de navegação, com vista a apurar a necessidade de dragagens de manutenção; iv) impactos relacionados com a atividade de dragagem; v) análise das condições marítimas, nomeadamente ondas, ventos e correntes, de modo a verificar a segurança das estruturas costeiras existentes e a possível necessidade de proteções futuras; vi) projetos de qualidade da água, incluindo a modelação ecológica; vii) estudos hidrossedimentares. 2.5Delft3D O software Delft3D, desenvolvido pela Deltares, é um dos modelos mais avançados a nível mundial, e consequentemente um dos mais utilizados em projetos de engenharia hidráulica. O programa é constituído por uma série de módulos, cada um dizendo respeito a uma área especifica. Tem como grande vantagem a sua vertente integradora, através da constante partilha dinâmica de informação ao longo do processo de simulação. Figura 21Arquitetura do funcionamento do sistema Delft3D. (Retirado de Delft functional, 2014) Os processos envolvidos no programa são de alguma complexidade, nesse sentido o mesmo apresenta uma interface gráfica amigável, de modo que o utilizador não necessite de possuir elevados conhecimentos a nível computacional para conseguir obter os resultados que pretende. Capítulo 2Estado da arte 41 2.5.1Módulos e domínios de interesse O software é composto por vários módulos, sendo o mais importante o hidrodinâmico - Delft3DFLOW. O módulo hidrodinâmico foca-se na simulação de escoamentos não permanentes com a inclusão de equações que regem as leis do movimento em águas pouco profundas, quer para problemas com abordagens dimensionais 2DH ou 3D. Tem em conta os efeitos da maré, vento, pressão atmosférica, massa volúmica do fluído, salinidade, ondas e turbulência. Sendo um modelo numérico, o seu método de resolução é o das diferenças finitas. A formulação matemática baseia-se nas equações de Navier-Stokes simplificadas, tornando o programa indicado para fluxos de água com pouca profundidade, como estuários, rios e zonas costeiras. As suas principais características são: - Um sistema de duas coordenadas cartesianas (regulares) ou esféricas, nas direções horizontais. Posteriormente foram também introduzidas coordenadas esféricas; - O domínio é discretizado na direção vertical e horizontal; - Permite a geração de marés, no caso de utilizarmos uma grelha esférica; - Gradientes de densidade do fluído, através da possibilidade da alteração da massa volúmica e da temperatura; - Simulação do movimento das marés; - Acopla um modelo de turbulência de acordo com os coeficientes de difusividade e viscosidade; - Efeito das ondas provocado nas tensões de fundo; - Tensões provocadas na superfície do fluído devido à ação do vento; - Recurso ao módulo de advecção-difusão para descargas; - Inclusão de taxas de decaimento nos sedimentos; - Percurso de embarcações de dragagem; - Simulação do transporte de sedimentos, com formulação matemática respeitante à erosão e deposição e uma série de ferramentas relacionadas com alterações batimétricas. O software permite ainda uma série de personalizações para tornar o modelo mais aproximado à realidade. Entre elas, podemos referir as condições de fronteira, podendo ser definidas através do nível da água, velocidade do fluído, descargas efetuadas, séries de tempo, e até mesmo pelos constituintes astronómicos da maré. Apesar do módulo hidrodinâmico ser extremamente abrangente e incluir elementos de vários setores, o software incorpora ainda o módulo de qualidade da água (Delft3D-WAQ), de transporte de Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 42 sedimentos (Delft3D-SED), morfológico (Delft3D-MOR), ecológico (Delft3D-ECO), de rastreio de partículas (Delft3D-WAQ PART) e de ondulação (Delft3D-WAVE) (Deltares, 2014). O módulo de qualidade da água (Delft3D-WAQ) simula a qualidade da água resultante dos processos de transporte de sedimentos e das reações bioquímicas. O módulo de transporte de sedimentos (Delft3D-SED) é um complemento daquele que foi apresentado anteriormente. Aqui são introduzidos sedimentos coesivos e não coesivos (podendo os últimos ser inseridos no transporte de fundo ou transporte em suspensão) com o objetivo de estudar plumas de materiais dragados, alterações batimétricas por erosão/sedimentação, e como referido anteriormente, tem influência no estudo da qualidade da água. O software consegue relacionar fatores hidrodinâmicos como o caudal e a velocidade do escoamento com as características físicas de cada fração de sedimento e a ação da gravidade. As constantes alterações que se verificam na batimetria têm imediatamente efeito na simulação dos processos hidrodinâmicos (Lima, 2012). O módulo morfológico (Delft3D-MOR) é responsável por simular as alterações morfológicas, através da relação entre os processos relacionados com as ondas, correntes, transporte de sedimentos e batimetria. Processa-se em conexão com os módulos FLOW e WAVE. O módulo ecológico (Delft3D-ECO) foca-se nas alterações provocadas por processos associados a algas, comportamento dos nutrientes, e fatores limitantes como a luz, oxigénio e matéria orgânica. É muito importante no estudo de ambientes eutrofizados, um tema relevante no panorama atual. O programa apresenta também o módulo de rastreio de partículas (Delft3D-WAQ PART), que é uma ferramenta que permite ao utilizador analisar a concentração de partículas individuais, através das suas trajetórias, numa escala temporal. No caso de existirem informações relativas ao vento, o módulo de ondulação (Delft3D-WAVE) consegue incorporar esses dados e calcular a sua interferência na formação de ondas de pequena amplitude em áreas pouco profundas. Inclui também os fenómenos de refração e rebentação (Duarte, 2005). Um outro recurso muito útil que o programa apresenta é o morfac - coeficiente de aceleração morfológica. Esta é uma ferramenta que permite aumentar o tempo de simulação, de modo a obter alterações morfológicas em escalas temporais mais avançadas. O fluxo de erosão/sedimentação dos sedimentos em suspensão e as componentes do transporte por fundo são multiplicados pelo morfac , permitindo assim reduzir drasticamente os tempos de simulação, sem prescindir da eficiência e da simplicidade da sua aplicação (Lesser et al., 2004). Capítulo 2Estado da arte 43 2.5.2Aplicações A panóplia de potencialidades do Delft3D faz com que seja vastamente utilizado por todo o mundo, nos mais variados cenários. O ‘The Battery Park’, em Manhattan, foi modelado com este software para a avaliação de risco de inundações da zona costeira (Gomes et al., 2015). Van Maren et al., (2015) estudaram o impacto do aprofundamento do canal do estuário do rio Ems, que atravessa a Alemanha e os Países Baixos, bem como o efeito das dragagens ao nível da concentração de sedimentos. Também a capacidade do programa prever resultados a longo prazo foi testada num modelo de Elhakeem & Elshorbagy (2015), que avaliaram os efeitos das alterações climáticas para o ano de 2080 no Golfo Pérsico. Inúmeros projetos foram levados a cabo com a ajuda do Delft3D, e a sua maioria reporta resultados satisfatórios ao nível da velocidade da água, salinidade e alterações na erosão/deposição de sedimentos. 2.5.3Formulação matemática Em seguida serão apresentadas as equações matemáticas resolvidas numericamente pelo software , no que diz respeito à hidrodinâmica. As três seguintes equações de Navier-Stokes têm como função caracterizar o movimento do volume elementar de um fluído incompressível e isotérmico, caso este seja expresso através de termos de valores instantâneos das componentes de velocidade 𝑢,𝑣,𝑤, e da pressão 𝜌 (Pinho, 2000). 𝜌(∂u ∂t +𝑢∂u ∂x+𝑣∂u ∂y+𝑤∂u ∂z)=𝑝𝐹𝑥−∂p ∂x+𝜇(∂2𝑢 ∂𝑥2+∂2𝑢 ∂𝑦2+∂2𝑢 ∂𝑧2) (2) 𝜌(∂v ∂t +𝑢∂v ∂x+𝑣∂v ∂y+𝑤∂v ∂z)=𝑝𝐹𝑦−∂p ∂y+𝜇(∂2𝑣 ∂𝑥2+∂2𝑣 ∂𝑦2+∂2𝑣 ∂𝑧2) (3) 𝜌(∂w ∂t +𝑢∂w ∂x +𝑣∂w ∂y +𝑤∂w ∂z)=𝑝𝐹𝑧−∂p ∂z+𝜇(∂2𝑤 ∂𝑥2+∂2𝑤 ∂𝑦2+∂2𝑤 ∂𝑧2) (4) Em que, 𝐹𝑥,𝐹𝑥 𝑒 𝐹𝑥 são as componentes das forças de volume por unidade de massa [N/kg]; 𝑝 é a pressão do fluído [Pa]; 𝜇 é o coeficiente de viscosidade dinâmico [kg/s/m]. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 50 A entrada no porto é feita por uma barra com orientação no sentido norte-sul, sendo a embocadura protegida por dois molhes. O molhe exterior possui 2170 m de comprimento, protegendo a zona onde se localizam os ENVC (Estaleiros Navais de Viana do Castelo) da ondulação proveniente dos quadrantes norte e oeste. Já o molhe interior possui 700 m de extensão. O canal de entrada do porto está ligado a uma bacia de manobra com um diâmetro aproximado de 300 m e uma profundidade de 10 m (NMM) (Nível médio do mar), que permite a circulação de navios com grandes dimensões. É neste local que as dragagens são realizadas com maior frequência, devido às condições propicias à deposição de sedimentos, e à constante exigência por grandes profundidades que permitam a navegação de navios com calados elevados. O porto comercial possui como acessos um canal com 2100m de comprimento e uma largura nunca inferior a 150 m. O cais é composto por dois lanços com desenvolvimento ligeiramente inferior a 500 m. Na margem norte, o porte de pesca possui uma doca de flutuação de grandes dimensões, de modo a receber em segurança as embarcações de pesca. O porto de recreio fica localizado ligeiramente a montante, na zona da ponte Eiffel, e possui duas docas, uma a jusante e outra a montante desta. Para montante verifica-se uma diminuição da profundidade, sendo interrompida por alguns fundões formados pela atividade de extração de inertes. Passando agora para uma vertente mais morfológica, o estuário do rio Lima apresenta na sua zona terminal uma maior largura e baixa inclinação, o que potencia a formação de depósitos de sedimentos. Ao longo dos anos, ilhas temporárias foram-se formando a montante da ponte Eiffel, até se tornarem permanentes, como são hoje. Estas ilhas, assim como as margens extensas, foram ocupadas por vegetação herbácea, levando assim à formação de um conjunto de praias fluviais nestas zonas. As margens com grande desenvolvimento fazem com que quando se verificam elevados caudais, o rio rapidamente avance sobre as mesmas, aumentando significativamente a sua largura. Figura 27Ínsuas do rio Lima. (Retirado de Garranos.pt, 2020) Capítulo 3Caso de Estudo 51 3.3Caracterização hidro-morfodinâmica do estuário do Lima 3.3.1Marés No estudo feito por Consulmar (2017) está incluída a análise levada a cabo pelo Instituto Hidrográfico aos dados recolhidos pelo marégrafo existente na zona de Viana do Castelo entre os anos de 1979 e 2006, e uma previsão para os níveis da maré astronómica. Os resultados estão expressos na tabela seguinte. Tabela 2-Previsão do Instituto Hidrográfico para o comportamento da maré no Porto de Viana do Castelo. (Adaptado de Consulmar, 2017) Nível da maré (ZH) (m) Preia-mar máxima (PM máx) 4,11 Preia-mar com águas vivas (PM AV) 3,46 Preia-mar com águas mortas (PM AM) 2,67 Nível médio do mar (NMM) 2 Baixa-mar com águas mortas (BM AM) 1,35 Baixa-mar com águas vivas (BM AV) 0,52 Baixa-mar mínima (BM mín) 0,08 Preia-mar média (PM méd) 3,07 Baixa-mar média (BM méd) 0,94 Importa referir que o ZH (Zero hidrográfico) se situa 2,0 m abaixo do NMM em Cascais, bem como que os valores expostos no quadro se referem a uma situação com condições meteorológicas normais, sendo que os valores poderão ser diferentes caso se verifiquem fenómenos meteorológicos excecionais. Apesar de tudo, os valores apresentados estão de acordo com o que seria de esperar, uma vez que o Instituto Hidrográfico nos diz que, para o nosso país, as amplitudes das marés vivas são de cerca de 1,5 m, e de 0,7 m para as marés mortas. Apesar de existirem marés diurnas, semidiurnas ou mistas, outros fatores são muito importantes para prever a propagação das marés, como foi já referido. Segundo Delgado (2011), nenhum lugar terá marés que se comportam da mesma forma, daí a relevância em perceber a morfologia da zona costeira para se conhecer a influência das marés nos estuários. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 52 3.3.2Correntes No estudo realizado pela PROMAN (2004), constatou-se que os principais intervenientes nas correntes de maré na zona costeira do rio Lima eram o efeito das marés e o vento. Já numa zona mais interior, perto do cais comercial, tanto as correntes de enchente como de vazante apresentam velocidades inferiores a 1 m/s. Quando o vento se faz sentir nas direções N-NO com pouca intensidade, a corrente tem velocidades na ordem de 1 nó. No mesmo estudo é ainda referido que em condições médias de vazante, verificam-se velocidades máximas de cerca de 0,8 m/s na embocadura do estuário. A corrente máxima de vazante no estuário tem uma velocidade de 1.3 m/s, já a de enchente é ligeiramente menor e situa-se nos 0,9 m/s. Já o POEPVC (Plano de Ordenamento e Expansão do Porto de Viana do Castelo) (FBO, 2002) refere que as correntes de enchente seguem sobretudo as linhas de maior profundidade e orientam-se para norte, ao contrário das correntes de vazante que seguem a linha da margem e se orientam para sul, principalmente após a ponte Eiffel. Quando temos correntes de maré com uma velocidade considerável, para além de alterações na batimetria do estuário, verificam-se também correntes verticais turbulentas, provocadas pela resistência por atrito no fundo do canal. Este processo contribui para a mistura na coluna de água (Duarte, 2005). 3.3.3Ondas e ventos O estudo apresentado pela PROMAN (2004) refere que as ondas do quadrante NO representam cerca de 80% das ocorrências. No verão as alturas de onda significativa estão entre os 1 e 1,5 m, com períodos de 7 e 8 segundos. No inverno, os valores da altura de onda significativa são superiores, entre 2 e 3 m, e períodos que se fixam nos 8 segundos. As ondas provenientes do quadrante oeste verificam-se sobretudo no inverno, durante temporais, e apresentam por isso alturas de onda significativa que podem ultrapassar 8 m, e períodos entre os 8 e 16 segundos. Além disto, o POEPVC (FBO, 2002) afirma que as principais ondas que se sentem na bacia da manobra dos ENVC são provenientes de SO, sendo que se propagam até à doca de pesca. Apesar do cais comercial estar protegido desta ondulação, as intempéries com origem no quadrante SO podem causar a interdição do porto, o que acontece em cerca de 10 dias a cada ano, entre os meses de novembro e março. Capítulo 3Caso de Estudo 53 É referido no EIA (Estudo de impacte ambiental) da Consulmar (2017) que perto da embocadura do estuário, as ondas com uma altura inferior a 1 m têm uma ocorrência média de cerca de 22%. A maior fatia, 48%, diz respeito a ondas entre 1 e 2 m, e por fim, 10% para ondas superiores a 3 m e 1% para ondas superiores a 5 m. De modo a conhecer os efeitos da agitação no interior do estuário, este estudo realizou uma série de simulações para que fosse possível prever o seu comportamento. Foi definida uma altura de maré média de 2,0m (ZH), uma altura significativa de onda (Hs) igual a 1m, vários períodos de pico, assim como uma série de direções da agitação (O, OSO e SO). As principais conclusões dizem que: - A zona do anteporto apresenta maiores índices de agitação para as direções a SO e para maiores períodos de picos, o que seria expectável devido à orientação da embocadura; - O estreitamento da secção na zona do anteporto faz com que os índices de agitação sejam reduzidos consideravelmente. No que diz respeito aos ventos registados em Viana do Castelo, é dito no EIA apresentado pela Consulmar (2017) que apesar de serem registados ventos em todos os rumos, o octante NO é sem dúvida o principal, sendo predominante em cerca de metade dos meses do ano, com especial destaque para os meses de verão. O octante NE merece também destaque, sendo os seus ventos predominantes em 25% dos meses do ano. Em relação às velocidades médias anuais, os principais octantes são os de S e de SO, com velocidades na ordem dos 12 km/h, sobretudo nos meses de inverno. A intensidade dos ventos não pode ser considerada forte, uma vez que apenas 3,8 dias por ano são registadas velocidades superiores a 36 km/h, e 0,1 dias em que a velocidade de 55 km/h é igualada ou superada. O período de novembro a abril é aquele em que a intensidade média do vento é mais forte. O ‘Roteiro da Costa Portuguesa’, disponibilizado pelo Instituto Hidrográfico, apresenta os dados recolhidos entre os anos de 1961 e 1990 através de uma rosa-dos-ventos, representada na Figura 27. Como podemos verificar na Figura 28, os rumos mais importantes são os de N, NE e SO, todos com frequência superior a 15%. Já os rumos NO e S apresentam velocidades médias superiores a 11 km/h, e frequências também assinaláveis. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 54 Figura 28Rosa-dos-ventos com a predominância dos ventos na costa portuguesa entre 1961 e 1990. (Retirado de Instituto Hidrográfico, 2005) 3.3.4Salinidade e temperatura De acordo com PROMAN (2004), entre 1990 e 2003 a batimetria do rio sofreu grandes alterações. Apesar destas alterações não produzirem impactos relevantes na hidrodinâmica a jusante da ponte Eiffel, têm um efeito contrário a montante desta. Nesta zona, a profundidade aumentou, o que fez com que as ondas de maré se propagassem com mais facilidade para o rio Lima, aumentando o avanço da cunha salina. Foi realizado um estudo por MARETEC/IST & INAG (2001) baseado numa série de simulações, que afirma que para um caudal médio de 62 m3/s e uma maré media, o estuário tem uma salinidade baixa. Em baixa mar, a água salobra, que pode ser considerada uma água de transição entre os dois meios, está restrita à zona da embocadura. Em preia-mar, esta mesma zona apresenta uma salinidade de cerca de 25‰ No mesmo estudo é descrito que na bacia dos ENVC, que está a ser em parte intervencionada, a variação da salinidade é baixa. Em baixa-mar é visível o jato de saída; já em preia-mar é visível o efeito da entrada de água sobretudo pelo lado norte. Dados recentes indicam que na zona da embocadura do Rio Lima, a temperatura da água atinge o seu máximo entre meados de junho e outubro, com um valor de cerca de 17ºC. Por outro lado, os Capítulo 3Caso de Estudo 55 valores mais baixos registam-se entre janeiro e abril, em que a água apresenta uma temperatura média de 13ºC. Em relação à temperatura atmosférica, dados recolhidos pelo Instituto de Meteorologia entre 1971 e 2000 mostram que, neste período, a temperatura média mensal se situou perto dos 15ºC. 3.3.5Produção, transporte e deposição de sedimentos Em Lacasta et al. (2015), podemos encontrar a estimativa apresentada no PGRH (Plano de Gestão da Região Hidrográfica) de 2012, que conclui que o valor médio de produção de sedimentos para a bacia do Lima era de cerca de 2t/(km2.ano). Este relatório refere também a elevada erosão que se verifica a jusante da ponte de Lanheses, bem como as várias extrações ilegais de inertes que se verificaram até 1990. A maioria dos sedimentos existentes na embocadura são provenientes de montante, uma vez que os quebra-mares existentes, principalmente o quebra-mar norte, impede que as areias que seguem para o oceano sejam arrastadas pela corrente e voltem ao estuário. No caso concreto de Viana do Castelo, a consultora PROMAN (2004) refere que as ondas provenientes de SO estão ligadas ao transporte de sedimentos de sul para norte, sendo que estas ondas estão associadas a uma elevada capacidade de transporte litoral. Importa também referir a importância do sistema de barragens Alto Lindoso-Touvedo, que fez aumentar significativamente a retenção sedimentar e contribuiu para a acentuada diminuição da quantidade de sedimentos fornecidos para o setor terminal do estuário. O relatório apresentado pela PROMAN (2004) refere que quando se verificam caudais elevados, surgem fenómenos de erosão a montante da ponte Eiffel, que é uma zona claramente menos profunda. Este grande transporte de sólidos tende a terminar a jusante, ocorrendo deposições na zona mais profunda, onde se inicia o canal de navegação. Durante o verão, as correntes de enchente e as correntes de vazante apresentam velocidades semelhantes, o que faz com que os sedimentos de maior dimensão se depositem mais a montante, ficando sujeitos às variações das marés. Durante o inverno, com o aumentar da pluviosidade, o principal fator condicionante do transporte de sedimentos é o caudal proveniente do rio, que faz com que estes sedimentos mais grosseiros se depositem a jusante da ponte Eiffel. Em relação ao transporte de materiais mais finos, é sobretudo da responsabilidade das cheias, quando temos maior concentração de sólidos suspensos. Estas condições levam a um assoreamento notório sobretudo nas margens. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 56 3.4Dragagens no estuário do Lima A administração do porto de Viana do Castelo lançou em 2019 um concurso público para a realização de, entre outras obras, a dragagem do canal de acesso aos ENVC. Esta obra, que está já em curso, tem como objetivo aumentar a profundidade de uma zona do canal de acesso adjacente ao anteporto, assim como da bacia de flutuação do cais de Bugio, pertencente aos ENVC. O anteporto irá ter uma cota de 6,0 m (ZH), já o cais do Bugio ficará nos 7,5 m (ZH). Esta escavação de cerca de 2,5 m fará com que navios com 7 m de calado e 200 m de comprimento possam navegar nas águas próximas aos estaleiros navais. A área de dragagem situa-se nos 190.000 m2, o que resulta num volume total de dragagem de 472.247 m3, sendo sensivelmente metade respeitante a sedimentos, um terço de rocha sã, e o restante sob a forma de rocha alterada. Esta obra, não estando unicamente inserida no estuário do rio Lima, trará também consequências para o bom funcionamento desta zona. A dragagem a ser realizada na área compreendida entre os dois molhes irá produzir alterações nos regimes estabelecidos na área de transição entre o oceano e o rio, e que acabam por se repercutir nas ações que as massas de águas marítimas exercem nas zonas mais altas do estuário. Capítulo 3Caso de Estudo 57 Figura 29Área de intervenção das obras de dragagens previstas para o estuário do Lima. (Retirado de Consulmar, 2017) Terá uma duração de cerca de oito meses e o seu custo rondará os dezoito milhões de €, aumentando a importância do seu planeamento não só a nível funcional como económico. Naturalmente, o crescimento que os estaleiros navais têm verificado nos últimos anos, tornam necessário que se efetuem dragagens constantes, fundamentalmente na zona mais baixa do estuário. Estas dragagens visam garantir a navegabilidade do canal que foi criado. Na Tabela 3 estão presentes os dados relativos às dragagens efetuadas nas zonas terminais do estuário do rio Lima, entre os anos de 1988 e 2016. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 58 Tabela 3Características das dragagens efetuadas na zona do estuário entre os anos de 1988 e 2016. (Adaptado de Consulmar, 2017) Capítulo 3Caso de Estudo 59 3.5Intervenções na zona da embocadura No que diz respeito às zonas mais afastadas do estuário, as margens deste continuam sensivelmente preservadas, não sendo considerada relevante a presença humana, uma vez que não se afigura muito elevada nestes locais. Foram apenas realizadas ao longo do tempo, algumas operações de dragagem de pequena dimensão, para garantir a passagem de pequenas embarcações. A obra mais marcante a ter sido realizada no estuário foi sem dúvida a construção da ponte Eiffel, em 1878. Também o porto comercial assume grande importância, sendo estes os principais responsáveis pela ocupação das margens, que provocaram um estreitamento do canal original. Com o desenvolvimento da cidade e do porto, as infraestruturas tiveram também de ser atualizadas. Procedeu-se não só a dragagens regulares para manter a navegabilidade, tanto a montante como a jusante da ponte; como também à construção de dois quebra-mares. O quebra-mar norte tem como função impedir a entrada dos sedimentos vindos do norte e abrigar o porto da ondulação. Já o quebramar sul, com a orientação S-SO, serve como suporte à alimentação da praia do Cabedelo, que lhe está adjacente. A sua orientação permite guiar a deposição dos sedimentos de modo a sua passagem para o canal de acesso ao porto (Mendes, 2009). Durante muitos anos, o estuário de Viana do Castelo, e nomeadamente a zona adjacente à ponte Eiffel, verificou uma forte extração de inertes com o pretexto de as mesmas serem para a regularização do leito do rio e manutenção dos canais de navegação. Estes acontecimentos levaram a alterações no leito do rio, o que fez com que a autarquia e associações ecológicas conseguissem impedir a realização destas extrações. Estas alterações foram notórias através da erosão que se verificava nos pilares da referida ponte, motivo pelo qual as dragagens estão suspensas, sendo apenas realizadas dragagens e manutenção pela administração do porto de Viana do Castelo. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 66 O programa apresenta ainda outros recursos adicionais ao nível da monitorização, através da inserção de pontos de observação nas células que o utilizador pretender, de modo a obter mais informação em locais específicos. Por fim, é necessário indicar as definições para escrita de resultados, para que o programa consiga terminar a simulação e apresentar os resultados corretamente. Importa referir que uma série de outros elementos tiveram de ser definidos e corrigidos para que o modelo funcionasse de acordo com o pretendido. Figura 36Características de uma das descargas efetuadas no processo de simulação da pluma por transbordamento. 4.2Cenários de simulação para análise da morfodinâmica estuarina Numa primeira fase, partindo-se da batimetria ótima que garante as condições de navegação em segurança, foram definidas diferentes simulações com o objetivo de prever, de acordo com diferentes fatores condicionantes, a evolução morfológica do estuário. Capítulo 4Modelo hidro-morfodinâmico do estuário do rio Lima 67 4.2.1Características dos cenários Após compilação de toda a informação, seguiu-se a definição dos cenários a simular considerando os objetivos do trabalho e os principais fatores com influência na morfodinâmica do estuário. Foram selecionadas as variáveis relativas às condições sedimentares e hidrodinâmicas mais importantes. Valores específicos destas variáveis permitem definir as várias simulações consideradas. Os resultados obtidos são analisados e comparados, permitindo retirar conclusões sobre os aspetos mais importantes do comportamento morfodinâmico em estudo. As variáveis estudadas foram: tipo de maré, caudal fluvial, dimensão dos sedimentos, concentração de sedimentos na fronteira aberta de montante e a duração da simulação, incluindo o fator morfológico. Foram considerados dois tipos de maré distintos, maré viva e maré morta. Os constituintes da maré foram obtidos com o auxílio do programa Deflt Dashboard. O período de maré viva selecionado está compreendido entre 7 e 12 de abril, sendo o nível do mar mais elevado registado no dia 9, e o período de maré morta entre os dias 16 e 21 de março, sendo o nível do mar mais reduzido registado no dia 19. A análise foi realizada preferencialmente, considerando o período de maré viva, sendo adotado o período maré morta em apenas em alguns dos cenários considerados. Na Figura 37 podemos observar a variação do nível do mar para o período de maré morta selecionado, dia 19 de março Figura 37-Variação do nível do mar no dia 19 de março. 06h4min 1,2m 12h05min 2,7m 18h19min 1,3m 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 00:57 03:21 05:45 08:09 10:33 12:57 15:21 17:45 20:09 22:33 ALTURA DA ÁGUA (M) HORA VARIAÇÃO DO NÍVEL DO MAR - MARÉ MORTA - 19 DE MARÇO Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 68 Na Figura 38 podemos observar a variação do nível do mar para o período de maré viva selecionado, dia 9 de abril. Figura 38-Variação do nível do mar no dia 9 de abril. Em relação ao caudal fluvial, sabe-se que o principal contributo no estuário é o do rio Lima, sendo as respetivas descargas controladas pela barragem do Alto Lindoso e uns quilómetros mais a jusante, pela barragem do Touvedo. Para isso, foi feita uma análise aos dados disponíveis no SNIRH (Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos) relativos ao caudal efluente da barragem que se situa mais a jusante, durante os últimos 20 anos. Destes registos foram selecionados alguns períodos específicos, incluindo períodos de cheia (Tabela 5). Tabela 5Caudais fluviais adotados nas simulações, descarregados pela barragem do Touvedo entre 2000 e 2020. 04h28min 4m 10h41min 0,1m 16h51min 3,9m 22h59min 0,2m 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 01:12 06:00 10:48 15:36 20:24 01:12 ALTURA DA ÁGUA (M) HORA VARIAÇÃO DO NÍVEL DO MAR - MARÉ VIVA - 9 DE ABRIL Ano Período Duração (dias) Caudal máximo registado (m3/s) Caudal médio (m3/s) 2000 6/12 a 11/12 6 905,62 452,07 2000 29/12 a 01/01 3,5 671,52 460,08 2001(S4) 01/01 a 04/01 4 740,25 496,43 2001 05/01 a 06/01 1 1946,46 1047,7 2001 23/01 a 29/01 6,5 671,85 417,54 2001 06/02 a 10/02 5 612,83 414,32 2001(S3) 06/03 a 11/03 6 608,17 461,65 2001(S6) 21/03 a 22/03 1,5 1638,03 1511,96 2001(S5) 21/03 a 25/03 4,5 1638,03 766,85 2002 27/12 a 29/12 3 819,09 721,38 2016 12/02 a 14/02 2,5 854,02 754,75 Capítulo 4Modelo hidro-morfodinâmico do estuário do rio Lima 69 Desta análise resultou para o caudal médio diário descarregado pela barragem do Touvedo em situações de cheia moderada o valor de 450 m3/s, sendo por isso utilizado na definição de cenários de cheia históricos, uma vez que para valores inferiores as alterações morfodinâmicas no estuário são pouco significativas. Os dados obtidos a partir de registos disponíveis no SNIRH foram complementados com valores que resultaram de uma pesquisa bibliográfica de dados históricos delativos ao caudal do Rio Lima. Optou-se por esta estratégia devido à escassez de dados hidrométricos a montante do estuário. Foi definido um caudal de base de 100 m3/s com base no trabalho de PROMAN (2004). É importante referir que o caudal médio descarregado pela barragem do Touvedo é menor, no entanto este valor foi definido de modo a ter em consideração contribuições de outros afluentes, principalmente o rio Vez. Este caudal fluvial foi adotado na simulação 1 (S1). Para a simulação 2 (S2), foi mantido o caudal de 100 m3/s, mas o fator morfológico foi considerado com um valor de 5. Desta forma, a duração da simulação no que se refere aos cálculos morfodinâmicos corresponde a uma duração que é o quíntuplo da duração da simulação hidrodinâmica, permitindo, assim, acelerar o tempo de cálculo computacional. A simulação 2 apresenta uma duração de 5 dias, que é transformada numa simulação morfodinâmica de 25 dias com a aplicação do fator morfológico, admitindo-se linearidade dos resultados associados ao transporte sedimentar. Num período de 25 dias o tipo de maré varia entre viva e morta. No entanto, assume-se esta simplificação de forma a termos resultados de morfodinâmica correspondentes a eventos de durações da ordem de grandeza do período acima indicado. As simulações 3 a 6 correspondem a cenários de cheia definidos com valores de cheias históricas (Tabela 5, cenários S3 a S6). A simulação 7 (S7) faz referência ao caudal de cheia máximo que a barragem do Touvedo tem capacidade de debitar, tendo o valor de 3200 m3/s. Nesta fase foi arbitrado que o leito do estuário era constituído apenas por areia. A dimensão característica dos sedimentos (D50) foi definida com o valor de 0,2 mm (referência), tendo sido também simulados cenários para todos os caudais com uma dimensão inferior de 0,1 mm. Tratam-se de duas areias finas. Uma outra variável que tem interferência na morfologia sedimentar dos estuários e foi objeto de análise, é o fluxo de sedimentos que é considerado na entrada de montante do modelo (Açude de Ponte de Lima), ou seja, a sua concentração. O valor base foi definido como 0,5 kg/m3, sendo que se testaram também noutros cenários os valores de 1 kg/m3 e 2 kg/m3. Na Tabela 6 apresenta-se as características adotadas em cada uma das simulações. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 70 Tabela 6Síntese das características dos cenários de simulação adotados no estudo realizado. A duração em dias de cada simulação foi definida de acordo com os períodos de cheia observados no SNIRH (Tabela 5) a partir do qual foram definidos os caudais, de modo a aproximar o mais possível as simulações de situações já observadas no passado. Neste trabalho, foi dada maior atenção ao baixo estuário, na proximidade da zona portuária. A par desta zona, foi também alvo de análise uma área localizada na envolvente da ponte de Lanheses, devido às grandes alterações batimétricas verificadas neste local. 4.3Cenários de simulação para análise da pluma de dragagem A pluma formada pelas descargas por transbordamento depende de outras características que não haviam sido necessárias nas simulações posteriores. Em seguida serão apresentados o processo de cálculo das descargas por transbordamento, o trajeto das dragas e as características dos cenários simulados. Simulação Tipo de Maré Caudal (m3/s) D50 (µm) Concentração sedimentos(kg/m3) Duração (dias) Fator morfológico S1 Viva 100 200 0.5 5 1 S1.1 Viva 100 100 0.5 5 1 S2 Viva 100 200 0.5 5 5 S2.1 Viva 100 100 0.5 5 5 S2.2 Viva 100 200 1 5 5 S2.3 Morta 100 200 0.5 5 5 S3 Viva 450 200 0.5 6 1 S3.1 Viva 450 100 0.5 6 1 S3.2 Viva 450 200 2 6 1 S3.3 Morta 450 200 0.5 6 1 S4 Viva 500 200 0.5 4 1 S4.1 Viva 500 100 0.5 4 1 S5 Viva 800 200 0.5 4.5 1 S5.1 Viva 800 100 0.5 4.5 1 S5.2 Viva 800 200 2 4.5 1 S5.3 Morta 800 200 0.5 4.5 1 S6 Viva 1500 200 0.5 1.5 1 S6.1 Viva 1500 100 0.5 1.5 1 S7 Viva 3200 200 0.5 1 1 S7.1 Viva 3200 100 0.5 1 1 Capítulo 4Modelo hidro-morfodinâmico do estuário do rio Lima 71 4.3.1Processo de cálculo das descargas por transbordamento A seguinte metodologia de cálculo que será aqui apresentada é da autoria de Becker (2011), tendo sido adaptada para o presente caso de estudo. Uma vez que para a execução deste trabalho não dispúnhamos de informação acerca dos sedimentos que constituem o leito do estuário do rio Lima, foi assumido que os mesmos seriam compostos por 50% de areia, 30% de argila e 20% de silte. Para estes sedimentos foi necessário quantificar propriedades e parâmetros relacionados com as suas características sedimentares (Tabela 7), entre eles a massa volúmica in situ do material (𝜌𝑠), a massa volúmica do sedimento (𝜌𝑘), a massa volúmica da mistura dragada (𝜌𝑚) e a massa volúmica da água (𝜌𝑤). A massa volúmica da água (𝜌𝑤) tomou o valor de 1025 kg/m3 e a massa volúmica da mistura dragada (𝜌𝑚) foi inicialmente definida como 1600 kg/m3. 𝑐𝑠𝑖𝑡𝑢 =𝜌𝑚−𝜌𝑤 𝜌𝑠−𝜌𝑤 (8) 𝜌𝑚,𝑑𝑟𝑦 =𝜌𝑘∗(1−𝜌𝑘−𝜌𝑚 𝜌𝑘−𝜌𝑤) (9) Tabela 7Dados sobre os sedimentos que constituem a mistura dragada. (Retirado de Engineering ToolBox (2010) e Yu et al., (1993)) Com as características individuais de cada sedimento e as suas frações, podemos definir as características da mistura como um todo (Tabela 8). Tabela 8Dados sobre a mistura dragada como um todo. Elemento Massa volúmica in situ do material (𝝆𝒔) (kg/m3) Massa volúmica do sedimento (𝝆𝒌) (kg/m3) Concentração in situ (𝒄𝒔𝒊𝒕𝒖) Massa volúmica do material seco (𝝆𝒎,𝒅𝒓𝒚) (kg/m3) Areia 1500 2000 1,21 1179,49 Silte 1200 1400 3,29 2146,67 Argila 1100 1700 7,67 1448,15 Sedimento Massa volúmica da mistura dragada (𝝆𝒎) (kg/m3) Concentração in situ (𝒄𝒔𝒊𝒕𝒖) Massa volúmica da mistura seca (𝝆𝒎,𝒅𝒓𝒚) (kg/m3) Mistura 1600 3,12 1523,4 Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 72 Com os dados obtidos, podemos estimar a produção de sedimentos pela atividade de dragagem (Tabela 9). 𝑄𝑚=1 4∗𝜋∗𝐷2∗𝑉𝑚∗𝑛 (10) 𝑃𝑠=𝑄𝑚∗𝑐𝑠𝑖𝑡𝑢 (11) 𝑃=𝑝𝑚,𝑑𝑟𝑦∗𝑃𝑠 (12) Tabela 9Informações relativas à draga utilizada e à sua produção. Uma vez que o cenário de dragagem em estudo é hipotético, por não se dispor de informações técnicas sobre as dragagens normalmente realizadas no estuário do rio Lima, como as características da embarcação que realizaria a dragagem, o caudal não foi calculado da forma acima apresentada. Foi assumido um caudal de entrada da mistura de 2500 m3/h, com duas bombas, o que preconiza um total de 5000 m3/h. Nem todo o material dragado é libertado por transbordamento, por esse motivo é necessário reduzir a produção total da draga. 𝐵=𝑃∗𝑓𝑓𝑖𝑛𝑜𝑠∗𝑓𝑜𝑣𝑒𝑟𝑓𝑙𝑜𝑤 (13) Tabela 10Parâmetros e carga referente à pluma dinâmica. Elemento Designação Valor Unidade 𝑸𝒎 Caudal de entrada da mistura 2500 m3/h 𝑽𝒎 Velocidade de sucção da bomba Não calculado m/s 𝒏 Número de tubos 2 --------- 𝑷𝒔 Taxa de produção in situ 4,34 m3/s 𝑷 Carga libertada pela draga 6610,40 kg/s Elemento Designação Valor Unidade 𝒇𝒇𝒊𝒏𝒐𝒔 Fração de finos 50 % 𝒇𝒐𝒗𝒆𝒓𝒇𝒍𝒐𝒘 Mistura libertada por transbordamento 20 % B Pluma dinâmica 661,04 kg/s Capítulo 4Modelo hidro-morfodinâmico do estuário do rio Lima 73 O coeficiente 𝑓𝑜𝑣𝑒𝑟𝑓𝑙𝑜𝑤 representa a percentagem da mistura dragada que é libertada por transbordamento, assumindo, de acordo com Becker et al., (2015), um valor de 20%. A mistura libertada por transbordamento gera inicialmente uma pluma dinâmica, que depois se transforma em pluma passiva. Apenas será considerada a última, por isso é necessário o coeficiente 𝑓𝑑𝑖𝑛 para realizar essa transformação. Este coeficiente situa-se entre os 5 e 15%, tendo sido assumido o valor de 15%. 𝑥1=𝐵∗𝑓𝑑𝑖𝑛 (14) 𝑋=∑𝑥𝑖 4 𝑖=1 (15) Tabela 11Dados relativos à transição entre pluma dinâmica e pluma passiva. Elemento Designação Valor Unidade 𝒙𝟏 Tradução da pluma dinâmica em pluma passiva 99,16 kg/s 𝒇𝒅𝒊𝒏 Fator que representa a fração de sedimentos finos que se traduzem numa pluma de superfície 15 % 𝑿 Somatório das várias componentes da pluma passiva Não calculado kg/s O processo de cálculo diz-nos que, devido à sedimentação que ocorre no reservatório, apenas os sedimentos finos são libertados no processo de transbordamento. A produção da draga, convertida em pluma passiva, será assim constituída por água, silte e argila. Foi arbitrada uma divisão de 60% de silte e 40% de argila. Esta produção será considerada como uma descarga no software Delft3D, quando se simular um possível trajeto para a draga. 4.3.2Trajeto da draga O percurso da draga, e consequentemente o processo de transbordamento, é simulado através de doze descargas individuais, espaçadas duas horas entre si, o que leva a que a operação total tenha levado um dia a ser realizada. Foram definidos dois trajetos, tendo como referência a ponte Eiffel. O primeiro situa-se a jusante desta e o segundo a montante. Foi definida esta estratégia de modo a ser possível recolher resultados em duas localizações diferentes, em zonas que o estuário apresenta uma largura e batimetria completamente distintas. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 74 Deste modo, podemos prever a influência dos vários fatores envolvidos na formação da pluma, sejam eles hidrodinâmicos ou morfodinâmicos. Figura 39Localização do primeiro e segundo percursos da draga simulados, respetivamente. O primeiro trajeto, apresentado com maior detalhe na Figura 40, foi implementado no centro da secção transversal da zona terminal do estuário, também chamada de baixo estuário. A operação de dragagem tem início na zona da doca de pesca e estende-se até ao canal de acesso aos estaleiros navais. Figura 40Vista aproximada do 1º percurso. Capítulo 4Modelo hidro-morfodinâmico do estuário do rio Lima 75 De acordo com os dados da APVC, a zona onde está implementado o primeiro trajeto das descargas é uma daquelas que possui maior profundidade, devido à constante passagem de navios de grande porte, decorrentes da atividade comercial do porto. Este é por isso um local habitual para a realização de dragagens e consequentemente a libertação de sedimentos e formação da pluma por transbordamento. O segundo trajeto, apresentado na Figura 41, foi implementado logo a seguir à ponte Eiffel, zona em que o estuário do rio Lima apresenta um grande alargamento. Figura 41Vista aproximada do 2º percurso. Por estarmos numa zona com características batimétricas e de escoamento diferentes, este trajeto assumiu também algum interesse. Este trajeto é também espacialmente diferente do anterior, uma vez que devido às próprias características morfológicas do escoamento, o primeiro percurso apresenta uma forma mais alongada, ao contrário deste, em que as operações de descarga estão confinadas a uma zona mais restrita. Além disto, o facto deste se localizar já numa zona mais distante dos ENVC e da embocadura do estuário, atribui especial importância ao estudo que foi feito, permitindo estabelecer uma relação entre descargas realizadas nesta zona e o seu consequente impacto nas praias adjacentes ao porto. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 82 variações na zona terminal da estação de pilotos, sendo essas alterações sedimentações que ocorrerão nas condições consideradas. 5.1.2Valores de erosão/sedimentação em função do caudal fluvial – Ponte de Lanheses Na Figura 45 são apresentados os resultados da erosão/sedimentação na localidade de Lanheses, mais concretamente na área envolvente da ponte sobre o rio Lima e que se situa nesta localidade, para diferentes caudais fluviais (Q), para as simulações correspondentes aos cenários S1, S3, S4, S5, S6 e S7. Figura 45Resultados de erosão/sedimentação em função do caudal fluvial em Lanheses para as simulações S1, S3, S4, S5, S6 e S7. Capítulo 5Resultados e discussão 83 Da observação dos resultados apresentados podemos concluir que esta zona é particularmente dinâmica, mesmo em situações de caudais de cheia mais reduzidos. Isto pode ser explicado pelo facto de estarmos na presença de uma zona com baixas profundidades, em que o nivel médio da água se situa entre 2 m e 3 m (na zona central), levando naturalmente a uma maior tendência para intensificação dos processos sedimentares (erosão e sedimentação). Por outro lado, esta é uma zona em que o estuário apresenta uma largura menor do que na embocadura, fazendo com que as velocidades das correntes sejam maiores, o que pode também explicar a intensificação dos padrões de erosão/deposição. Na presença dos caudais mais intensos temos alterações profundas nesta zona do rio Lima, com uma visível alternância entre zonas de deposição e erosão, tanto a montante como a jusante da ponte de Lanheses. Podemos ainda verificar a ocorrência de alterações significativas em zonas mais próximas das margens do estuário, o que não acontecia em simulações com caudais inferiores. Isto mostra não só o maior poder de mobilização sedimentar pelo escoamento, mas também a possibilidade de erosão das margens nesta zona do estuário, que facilmente sofrem mudanças. (Lacasta et al., 2015) 5.1.3Valores de erosão/sedimentação em função da dimensão dos sedimentos – Embocadura Na figura 46 são apresentados os resultados da erosão/sedimentação na embocadura do estuário, para duas dimensões distintas de sedimentos. A análise de resultados apresentados permite verificar que as maiores alteraçoes ocorrem sobretudo a jusante da ponte Eiffel. Na simulação S2.1, em que os sedimentos são de menor dimensão, temos uma zona de deposição ligeiramente mais extensa para jusante, mas menos acentuada, logo após a ponte Eiffel. Esta acumulação abrange uma extensão que ocupa toda a largura do estuário. Já as áreas de erosões são relativamente iguais às verificadas na simulação S2, sendo mais notórias na margem esquerda do estuário. Na zona a montante da ponte da A28, os resultados são semelhantes entre as duas simulaçoes aqui comparadas. Podemos constatar alterações respeitantes sobretudo a deposições, pouco significativas. Em relação à comparação seguinte, a simulação S4 apresenta uma deposiçao ligeiramente maior do que aquela que se verifica na simulaçao S4.1; no que diz respeito à erosão, as diferenças são menos notórias, sendo muito pouco relevantes, verificando-se sobretudo na margem esquerda e também Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 84 numa zona mais central. De referir ainda que, neste caso, as alteraçoes a montante da ponte Eiffel são praticamente nulas. Podemos verificar que na simulação S6.1, que apresenta uma menor dimensão de sedimentos quando comparada com a simulação S6, obtivemos uma zona de deposição a jusante da ponte Eiffel menos intensa do que na simulação S6. Esta zona é notória sobretudo na margem esquerda do estuário. A erosão verificou-se sobretudo sob a zona atravessada pela ponte Eiffel, quase exclusivamente na margem esquerda, e foi sensivelmente semelhante em ambas as situações. Já em relação às zonas onde existem ilhas a montante da ponte da A28, podemos observar maioritariamente deposições, mais extensas, mas menos intensas na simulação S6.1, do que aquilo que é observado na simulação S6. Figura 46Resultados de erosão/sedimentação em função da dimensão dos sedimentos no baixo estuário e embocadura para as simulações S2, S2.1, S4, S4.1, S6 e S6.1. Capítulo 5Resultados e discussão 85 5.1.4Valores de erosão/sedimentação em função da dimensão dos sedimentos – Ponte de Lanheses Na Figura 47 são apresentados os resultados da erosão/sedimentação na localidade de Lanheses, mais concretamente na zona envolvente da ponte sobre o estuário do rio Lima e que se situa nesta localidade, para duas dimensões diferentes de sedimentos. Figura 47Resultados de erosão/sedimentação em função da dimensão dos sedimentos em Lanheses, para as simulações S2, S2.1, S4, S4.1, S6 e S6.1. Da comparação entre as simulações S2 e S2.1, podemos verificar que a influência da dimensão dos sedimentos nos resultados de erosão/sedimentação é muito reduzida para as dimensões consideradas. As alterações apresentam intensidades semelhantes, sendo apenas as zonas com Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 86 alterações um pouco mais extensas no caso da simulação S2.1, que corresponde a sedimentos de dimensão inferior. No que diz respeito às simulações S4 e S4.1, as conclusões são semelhantes às anteriores. Ambas as simulações apresentam resultados muito semelhantes, sendo que a simulação correspondente a sedimentos de menor dimensão aparenta ter alterações ligeiramente mais extensas. A batimetria altera-se na zona central do escoamento, com uma sucessão bem definida entre zonas de deposição e erosão. Da comparação entre os resultados obtidos para as simulações S6 e S6.1, podemos verificar que em alguns pontos do trecho avaliado, a simulação correspondente a sedimentos de maior dimensão (S6) apresenta zonas mais extensas de alteração. Também neste caso podemos observar a existência de zonas de deposição sucedidas por zonas de erosão. Estas alterações na configuração do fundo já vão sendo notórias na proximidade das margens, uma vez que estamos na presença de um caudal elevado, com grande capacidade de transporte. Em relação à intensidade das alterações, parece ser sensivelmente idêntica nas duas situações, o que nos permite concluir que o principal fator interveniente serão as condições hidrodinâmicas, tendo grande destaque o caudal fluvial. 5.1.5Valores de erosão/sedimentação de sedimentos em função da concentração de sedimentos na entrada de montante – Embocadura Na Figura 48 são apresentados os resultados da erosão/sedimentação para a zona da embocadura do estuário, considerando o aumento da concentração de sedimentos na entrada de montante do modelo. A partir da análise dos resultados obtidos verifica-se que a concentração de sedimentos na entrada de montante do modelo, não apresenta influência notória nas alterações batimétricas na embocadura do estuário. Tanto na comparação entre as simulações S2 e S2.2 como para as restantes simulações em comparação, as áreas e valores de erosão/sedimentação não sofreram mudanças após ser aumentada a variável analisada. Capítulo 5Resultados e discussão 87 Figura 48Resultados de erosão/sedimentação em função da concentração de sedimentos na entrada de montante, na zona da embocadura, para as simulações S2, S2.2, S3, S3.2, S5 e S5.2. 5.1.6Valores de erosão/sedimentação de sedimentos em função da concentração de sedimentos na entrada de montante – Ponte de Lanheses Na Figura 49 são apresentados os resultados de erosão/sedimentação na zona de Lanheses, mais concretamente na proximidade da ponte que atravessa o estuário, considerando o aumento da concentração de sedimentos na entrada montante do modelo. Assim como acontecia na embocadura do estuário, na zona de Lanheses as alterações batimétricas provocadas pelo aumento da concentração de sedimentos na entrada montante do modelo são insignificantes. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 88 Figura 49Resultados de erosão/sedimentação em função da concentração de sedimentos na entrada de montante, em Lanheses, para as simulações S2, S2.2, S3, S3.2, S5 e S5.2. 5.1.7Valores de erosão/sedimentação em função do tipo de maré – Embocadura Na Figura 50 são apresentados os resultados dos valores de erosão/sedimentação na embocadura de estuário, para dois tipos de marés: viva ou morta. Na simulação S2 considera-se um caudal pouco intenso (100 m3/s), mas com um tempo de simulação (5x5 dias) superior ao da simulação S3, em que se considera um caudal substancialmente maior (450 m3/s), mas correspondendo a um período de simulação de apenas 6x1 dias. Apesar de termos diferentes conjugações de condições, podemos verificar o impacto enorme que a maré tem nas alterações batimétricas na entrada da zona portuária. Nas três situações de maré morta, o fundo do estuário manteve-se praticamente igual. Capítulo 5Resultados e discussão 89 Figura 50Resultados de erosão/sedimentação em função do tipo de maré, na zona da embocadura, para as simulações S2, S2.3, S3, S3.3, S5 e S5.3. Após ser alterada a escala gráfica dos resultados, foi possível verificar que, no caso da simulação S2.3, a variação batimétrica na zona do estreitamento do canal, perto da ponte Eiffel, era da ordem dos 15 centímetros. Já para a simulação S3.3, esse valor era de cerca de 10 centímetros. É importante referir que a simulação S2.3 representa cinco períodos de cinco dias com situação de maré morta, não podendo ser entendido como um período de cinco dias consecutivos. Nas simulações S5 e S5.3, apesar de estarmos na presença de um caudal substancialmente mais elevado, podemos verificar novamente que se confirma a grande influência da maré no comportamento da batimetria da embocadura do estuário. Na simulação da maré morta, obtivemos erosões e deposições que rondavam os 15 centímetros, valor pouco significativo. Contudo, se a mesma Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 90 descarga fluvial ocorrer durante uma maré viva, este caudal de 800 m3/s induz alterações morfológicas muito superiores (1 a 2 m). 5.1.8Valores de erosão/sedimentação em função do tipo de maré– Ponte de Lanheses Na Figura 50 são apresentados os resultados da erosão/sedimentação em Lanheses, mais concretamente na proximidade da ponte que atravessa o rio Lima e que se situa nesta localidade, para os dois tipos de maré: viva ou morta. Da comparação entre os resultados das simulações realizadas, podemos verificar que, mais uma vez, a maré viva se mostra determinante para as alterações na batimetria, desta vez na zona de Lanheses. Em relação à comparação entre as simulações S2 e S2.3, os resultados seguem as conclusões retiradas na secção anterior, em que os cenários com maré morta apresentam alterações na batimetria inferiores a 20 centímetros. No entanto, podemos já distinguir algumas zonas mais intensas a montante da ponte de Lanheses, com variações que ultrapassam 1 metro. Ainda assim, e ao contrário do que aconteceu na zona da embocadura, na simulação S3.3 podemos verificar algumas alterações de realce. Apesar de não termos resultados tão intensos como para uma situação de maré viva, a montante da ponte de Lanheses ainda se registam algumas sucessões de zonas de deposição e erosão significativas, mesmo em situação de maré morta. No que diz respeito à simulação S5, e ao contrário do que acontecia na embocadura, na zona de Lanheses podemos verificar variações significativas na batimetria, sobretudo a montante da ponte, para os dois tipos de maré, com natural destaque para a simulação com maré viva (S5). Capítulo 5Resultados e discussão 91 Figura 51Resultados de erosão/sedimentação em função do tipo de maré, em Lanheses, para as simulações S2, S2.3, S3, S3.3, S5 e S5.3. Após ter sido analisada a influência do caudal fluvial, dimensão dos sedimentos, concentração de sedimentos na entrada de montante e o tipo de maré, é possível agora retirar várias conclusões sobre os resultados obtidos. O caudal fluvial é um dos principais responsáveis pela modificação da batimetria do estuário do rio Lima. A simulação 3, com uma duração de seis dias e um caudal de 450 m3/s, apresenta já alterações significativas no leito do estuário, com uma zona de forte deposição a jusante da ponte Eiffel, e uma zona de erosão que é atravessada pela mesma ponte, na margem esquerda do rio, onde ocorre o estrangulamento do escoamento. Ainda com estas condições, são visíveis ligeiras alterações nas ilhotas que se situam sobretudo a montante da ponte da A28. Estas alterações seguem o ritmo do caudal, sendo mais visíveis à medida que o caudal fluvial sobre. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 98 Esta pluma começa a perder a sua intensidade a partir do momento em que o estuário alarga, após a ponte Eiffel. Devido a estarmos numa situação de enchente, a pluma que se verifica a jusante é muito reduzida. Já para a segunda enchente, no caso de termos maré viva, é possível concluir a importância do efeito da maré comparado com o caudal fluvial. Aqui, a maré tem capacidade de transportar a pluma a longas distâncias, mantendo a argila em suspensão, ainda que com concentrações baixas, mesmo após a ponte da A28. A jusante, podemos referir que na zona dos estaleiros navais a quantidade de argila em suspensão é praticamente nula, e apenas é visível uma ligeira faixa da pluma ao longo dos primeiros quilómetros de costa. Por fim, na segunda enchente da maré morta, temos a montante uma pluma ligeiramente menos extensa do que na primeira enchente, mas com uma intensidade semelhante, ocupando também a totalidade do estuário na zona mais estreita. A jusante, temos concentrações ligeiramente superiores na zona dos estaleiros navais, bem como uma pluma maior e mais intensa após os quebra-mar que protegem o estuário. 5.2.4Pluma de sedimento argila para um caudal de 100 m3/s e maré vazante1º Trajeto Na Figura 55 podemos observar os resultados da pluma de argila por transbordamento, obtidos para um caudal fluvial de 100 m3/s e uma situação de maré viva e maré morta, sensivelmente a meio das duas marés vazantes que o estuário apresenta. A primeira vazante da maré viva apresenta-nos uma pluma ligeira, mas com uma grande extensão. O efeito da vazante está bem expresso, no alcance atingido pela pluma por transbordamento. A primeira vazante da maré morta, como habitualmente apresenta concentrações de argila superiores, sensivelmente constantes em toda a pluma, sendo esta mais reduzida em área abrangida. A segunda vazante apresenta uma concentração semelhante para a situação de maré viva, e superior para a situação de maré morta, devido ao facto de esta acontecer num momento já mais tardio, e a massa hídrica não possuir tanta capacidade para atenuar os efeitos prolongados do transbordamento. A simulação com maré morta apresenta uma pluma com concentrações elevadas, superiores a 0,1 kg/m3 sendo este valor praticamente constante desde a zona da descarga por transbordamento até à embocadura do estuário. Capítulo 5Resultados e discussão 99 Figura 55Pluma de argila devido às descargas por transbordamento nos pontos de comparação 1 e 2 das simulações 1 e 3. A dimensão da pluma repete-se em relação à segunda vazante da maré morta, e aumenta no que toca à mare viva, sendo este aumento localizado a montante do local da dragagem, ainda que com baixas concentrações de argila. Os resultados relativos ao primeiro trajeto da draga, que foram apresentados anteriormente, permitem-nos concluir: - Quer estejamos em situação de maré vazante ou enchente, a maré viva mostrou-se capaz de produzir plumas de sedimentos bastante alongadas, com vários quilómetros, e com concentrações sensivelmente constantes ao longo de toda a sua extensão; - As plumas resultantes da maré viva e enchente prolongaram-se por cerca de 7 quilómetros para montante; já em situação de maré vazante o alcance reduziu para cerca de 5 quilómetros, em mar aberto; - A maré morta produziu plumas bastante mais intensas, mas mais curtas. Isto pode ser explicado através da pouca capacidade de transporte da maré em si, que leva os sedimentos a depositarem mais rapidamente; Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 100 - As plumas resultantes da maré morta e enchente preencheram o estuário na sua zona mais estreita com concentrações bastante consideráveis, mas não atingiram a ponte da A28; já em situação de maré enchente, o seu impacto ficou-se sobretudo pela zona da embocadura; - Com a maré morta era ainda possível ver os efeitos, ainda que ligeiros, da subida e descida do nível da água anterior, pois tínhamos plumas tanto a jusante como a montante das zonas onde foram efetuadas as descargas; - Na zona da praia adjacente ao molhe interior formaram-se plumas de sedimentos mesmo numa situação de maré enchente, com maré morta; - A pluma da maré morta numa situação de maré vazante perde grande parte da sua intensidade quando ultrapassa a embocadura, devido ao efeito das correntes marítimas; - A pluma que se forma na praia do cabedelo na maré vazante, não está tao próxima da costa como aquela que se forma na maré enchente, apesar desta última ter, naturalmente, menor expressão; - As formas das plumas obtidas para a argila foram semelhantes àquelas produzidas pela silte, mas com concentrações inferiores. 5.2.5Pluma de sedimento silte para um caudal de 100 m3/s e maré enchente2º Trajeto Na Figura 56 podemos observar os resultados da pluma de silte por transbordamento, obtidos para um caudal fluvial de 100 m3/s e uma situação de maré viva e maré morta, sensivelmente a meio das duas marés enchentes que o estuário apresenta. Começando pela primeira enchente, na maré viva (SD5) podemos observar uma pluma reduzida que se desenvolve para montante e ocupa a margem direita do estuário. As concentrações são reduzidas, na ordem dos 0,1 kg/m3, devido também a ter sido realizada apenas uma descarga. Apesar de se ter passado apenas uma hora, podemos já ver o impacto da maré viva, e o alcance que esta dá à pluma de sedimentos. Em relação à maré morta (SD6), a primeira maré enchente verifica-se num período do dia já mais avançado, o que explica as concentrações substanciais que se verificam. Apesar da diferença temporal, a extensão da pluma é mais reduzida, comparativamente com a pluma da SD5 (maré viva). Capítulo 5Resultados e discussão 101 Figura 56Pluma de argila devido às descargas por transbordamento nos instantes de comparação 3 e 4 das simulações 5 e 6. A pluma não ultrapassa a ponte da A28, mas aproxima-se muito desta. Além disto, cobre quase todo o estuário na sua zona mais larga, o que é também de assinalar. No que toca à segunda enchente, a maré viva volta a apresentar uma pluma suave, com valores a rondar os 0,1 kg/m3, mas com uma vasta área. Podemos verificar que os efeitos da descarga por transbordamento ainda se fazem sentir a vários quilómetros para montante. Imediatamente a seguir ao local da descarga, a concentração de sedimento mantém-se praticamente inalterada, outro indicador da força da sobreposição dos efeitos da maré viva com maré enchente. A maré morta apresenta uma pluma ainda mais reduzida, comparativamente com a situação de primeira enchente. Isto prova que para dragagens realizadas nesta zona, a maré morta não tem capacidade de manter os sedimentos em suspensão ao longo do ciclo da maré. Caso contrário, teríamos uma sobreposição dos efeitos da primeira e segunda maré enchente, o que claramente não acontece. Podemos também verificar que os efeitos a jusante são residuais. Em ambas as situações de maré viva a pluma não teve qualquer expressão neste sentido, verificando-se apenas para montante. Já em relação à maré morta, criou-se uma ligeira pluma na zona dos estaleiros navais para a primeira enchente, que se alongou no momento da segunda enchente. Apesar deste aumento, as Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 102 concentrações são muito reduzidas, o que nos permite concluir que para dragagens neste local, o seu impacto nas praias a sul será muito reduzido. 5.2.6Pluma de sedimento silte para um caudal de 100 m3/s e maré vazante2º Trajeto Na Figura 57 podemos observar os resultados da pluma de argila por transbordamento, obtidos para um caudal fluvial de 100 m3/s e uma situação de maré viva e maré morta, sensivelmente a meio das duas marés vazantes que o estuário apresenta. Figura 57Pluma de silte devido às descargas por transbordamento nos instantes de comparação 1 e 2 das simulações 5 e 6. Os resultados da primeira vazante mostram-nos que, para uma situação de maré viva, forma-se uma pluma constante ao longo de vários quilómetros, ainda que com baixas concentrações. Para o caso de maré morta, a pluma reduz a sua área, fazendo-se sentir até à zona dos quebra-mares que protegem o estuário, e apresenta também uma concentração ligeiramente superior, mas ainda longe do máximo verificado em toda a simulação. Capítulo 5Resultados e discussão 103 Em relação à segunda vazante, a simulação com maré viva dá-nos uma pluma bastante alongada para jusante. A montante, temos concentrações residuais de sedimento entre a ponte Eiffel e a ponte da A28. Assim como na primeira vazante, as concentrações a jusante são bastante reduzidas. A simulação de maré morta confirma mais uma vez a sua pouca expressão para jusante, mesmo apesar desta se verificar numa hora já avançada. Para montante, as concentrações são ligeiramente superiores às verificadas na primeira vazante, sobretudo na zona mais estreita do estuário, onde são atingidos níveis de 0,2 kg/m3. Também a área da pluma sofreu um aumento notório em relação ao que se verificava na primeira vazante. 5.2.7Pluma de sedimento argila para um caudal de 100 m3/s e maré enchente2º Trajeto Na Figura 58 podemos observar os resultados da pluma de argila por transbordamento, obtidos para um caudal fluvial de 100 m3/s e uma situação de maré viva e maré morta, sensivelmente a meio das duas marés enchentes que o estuário apresenta. Figura 58Pluma de argila devido às descargas por transbordamento nos instantes de comparação 3 e 4 das simulações 5 e 6. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 104 A primeira maré enchente da simulação com um período de maré viva dá-nos resultados muito precoces, devido ao instante da maré enchente. Temos uma maré suave e com pequena área abrangida, exclusivamente a jusante da zona de descarga. A maré morta apresenta já resultados assinaláveis, sobretudo porque cobrem o rio na sua quase totalidade no sentido transversal, e têm concentrações na casa dos 0,15 kg/m3. Adicionalmente, para jusante é possível observar uma ligeira pluma ao longo do escoamento, que termina a seguir aos estaleiros navais, devido ao alargamento que se começa a verificar. Para a segunda enchente, a simulação com maré viva (SD5) mostra uma pluma de argila com um grande alcance de vários quilómetros para montante, e concentrações muito baixas, que se mantém sensivelmente constante ao nível da intensidade, sobretudo na zona central do escoamento. Para jusante não há qualquer alteração devido às descargas por transbordamento. A simulação relativa à maré morta (SD6) mostra-nos uma pluma considerável para jusante, ao longo da costa, ainda que com valores muito baixos. A montante do local das descargas podemos ver uma pluma não muito grande, com dimensão inferior à primeira enchente, e valores semelhantes. Esta pluma perde toda a sua intensidade num curto espaço, o que mostra a pouca energia da maré morta. 5.2.8Pluma de sedimento argila para um caudal de 100 m3/s e maré vazante2º Trajeto Na Figura 59 podemos observar os resultados da pluma de argila por transbordamento, obtidos para um caudal fluvial de 100 m3/s e uma situação de maré viva e maré morta, sensivelmente a meio das duas marés vazantes que o estuário apresenta. Começando pela primeira vazante, a simulação de maré viva (SD5) apresenta já uma pluma bastante extensa para jusante. A capacidade da maré viva está expressa na baixa e constante concentração ao longo de toda a pluma, sendo apenas ligeiramente superior na zona em que é realizada a descarga. Após a embocadura podemos referir que temos “duas plumas” bem visíveis, uma inserida dentro de outra, sendo a exterior naturalmente menos intensa. Em relação à maré morta, esta não apresenta tanta capacidade para transportar os sedimentos a longas distâncias. A pluma termina antes da embocadura do estuário, e tem também uma concentração que se mantém estável. É possível ver um claro aumento da concentração no local em que é efetuada a descarga, visto que a maré não tem capacidade para transportar esta quantidade de sedimentos. Capítulo 5Resultados e discussão 105 Figura 59Pluma de argila devido às descargas por transbordamento nos instantes de comparação 1 e 2 das simulações 5 e 6. Comparativamente com a primeira, a segunda vazante apresenta resultados semelhantes para a situação de maré viva, com a única diferença de termos também uma pluma que se desenvolve para montante do local das descargas, sendo bastante reduzida. A pluma que se estende até mar aberto possui uma concentração inferior a 0,1 kg/m3. Por fim, a maré morta possui uma pluma mais curta, que se desenvolve entre a embocadura e a ponte da A28, tendo o seu máximo de concentração na zona mais estreita do estuário, ligeiramente a jusante do local onde foram efetuadas as descargas. Após a análise dos resultados obtidos para o segundo trajeto efetuado pela draga, podemos também retirar algumas considerações gerais: - Os efeitos da localização do segundo trajeto sentiram-se sobretudo na forma como a pluma da maré morta se comportou, tomando uma forma mais aberta, devido à maior largura do rio nesta zona; - As plumas com maré morta evidenciaram concentrações bastante elevadas na zona da descarga, que rapidamente diminuíram; - A maré morta enchente resultou em plumas muito concentradas na zona da descarga, mas com uma curta área abrangida. Na zona da embocadura e da praia, os efeitos diminuíram significativamente, em relação ao primeiro trajeto; Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 106 - A maré morta vazante produz também concentrações muito elevadas na zona da descarga, mas devido ao percurso da draga, os seus efeitos apenas se fazem sentir até à zona dos quebra-mares. A montante, o efeito foi, como no percurso anterior, também reduzido; - O alcance da maré viva vazante para jusante não sofreu um aumento tão significativo como seria de esperar, e ficou mais afastada da praia, em relação ao primeiro trajeto da draga; - Já a maré viva enchente demonstra também os efeitos das descargas terem sido efetuadas numa zona mais larga do rio, sobretudo na primeira enchente; - Em relação ao valor das concentrações das plumas obtidas no segundo trajeto, foram em geral superiores às plumas obtidas no primeiro trajeto efetuado pela draga, sendo os seus valores máximos também relativamente superiores, com valores na ordem dos 0,5 kg/m3 para a silte; - O segundo trajeto introduziu efeitos consideravelmente mais reduzidos na praia adjacente ao molhe interior; estas diferenças nos resultados entre os dois trajetos simulados pela draga podem ser uteis quando se pretender que os sedimentos libertados por transbordamento atinjam a praia do Cabedelo; - Também verificamos que no geral, a localização a montante da ponte Eiffel (trajeto 2) resulta numa pluma significativamente mais reduzida para jusante, e ligeiramente maior para montante. Isto indica que as dragagens realizadas neste local, terão efeitos mais reduzidos no ecossistema de transição entre o rio e o mar, sobretudo para o caso de termos um período de maré morta e maré vazante em simultâneo; - Devido à estrutura e dimensões da grelha que compõe o modelo, por várias vezes toda a largura do estuário foi abrangida pela pluma, o que na realidade poderá não acontecer com tanta frequência. - Mais uma vez, o comportamento da pluma de argila mostrou-se semelhante ao da pluma de silte, com intensidade inferior; - As simulações de dragagem 2 e 4, com caudal de 200 m3/s, produziram resultados muito semelhantes às restantes simulações, e por esse motivo não foram aqui expostas. Capítulo 5Resultados e discussão 107 5.3Desenvolvimento da pluma por transbordamento Será agora apresentada uma perspetiva mais ampla de como evolui a pluma por transbordamento ao longo do tempo, e não apenas em instantes selecionados de acordo com o comportamento da maré. Foram selecionadas duas simulações, com caudal, maré e trajetos diferentes, de modo a termos uma interpretação geral de como a pluma se desenvolve nas duas situações. 5.3.11º Trajeto Nas Figuras 60 e 61 é apresentada evolução da pluma de silte, resultante da descarga por transbordamento para a simulação de dragagem 2, inserida no 1º trajeto de dragagem, a jusante da ponte Eiffel. As imagens estão apresentadas de duas em duas horas, desde o início da simulação até às 04 horas do dia seguinte. A simulação de dragagem 2 corresponde a um período de maré viva, tendo por isso a sua primeira e segunda enchente às 01h e 13h, respetivamente, e a primeira e segunda vazante nos instantes 07h e 19h, respetivamente. Às 00h de 9 de abril começa o processo de descarga da mistura de sedimento e água, não estando por isso representada ainda qualquer alteração. Neste instante, a maré encontra-se na enchente, o que significa que nas próximas horas, a pluma gerada pelas descargas estará voltada para o interior do estuário. É isso que podemos ver às 02h, com uma pluma pouco intensa, mas com um alcance considerável, característico da maré viva. Por volta das 04h, mais concretamente às 04 horas e 28 minutos, temos a primeira preia-mar. A imagem correspondente ao resultado das 04h vai apresentar ainda os efeitos da maré enchente, com uma pluma que se desenvolve por cerca de 6 quilómetros, como é possível observar. A pluma atinge concentrações de 0,16 kg/m3 no local onde é feita a descarga. Após se verificar a primeira preia-mar, passamos para uma situação de maré vazante e a pluma vai diminuir a sua influência a montante, e começar a desenvolver-se para jusante, como é possível ver na imagem registada para as 06h. A pluma a montante das descargas perde quase toda a sua intensidade, sendo os sedimentos em suspensão transportados muito além da embocadura do estuário. Devido à mudança de maré, a pluma perde expressão e as concentrações de silte diminuem para valores inferiores a 0,1 kg/m3. Às 08h, continuamos numa situação de maré vazante, por esse motivo a pluma deverá aumentar a sua influência a jusante, o que é visível na respetiva imagem. Neste instante, não é visível qualquer pluma a montante da zona de descarga. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 114 A simulação tem início às 00h do dia 19 de março, com a primeira rejeição de sedimentos no estuário por transbordamento. Podemos assim começar por analisar a figura referente às 02h. Sabemos previamente que a partir das 00 horas e 10 minutos vamos ter uma preia-mar, ainda que fictícia, e por isso uma maré vazante nas horas seguintes. A imagem mostra-nos isso mesmo, em que é possível ver uma pluma a jusante do local da descarga. Esta primeira descarga é efetuada mais próxima à margem direita do rio, e é também deste lado do escoamento que a pluma de argila é mais visível. Devido à pouca quantidade de sedimento ainda libertada, a pluma é reduzida, dissipando-se ligeiramente antes da zona dos ENVC. Apesar da sua dimensão não ser elevada, apresenta já valores superiores a 0,16 kg/m3 na zona mais intensa. A montante do local de descarga não temos qualquer pluma. A imagem seguinte, 04h, continua a não apresentar qualquer pluma para montante. Para jusante, temos um prolongamento da pluma previamente existente. Agora, esta ocupa já a totalidade do estuário na sua zona mais estreita, bem como o local onde se situam os ENVC, perdendo intensidade quando atinge a embocadura. A zona da descarga é sem dúvida o local de maior concentração de sedimento, apesar deste valor ser inferior à da imagem anterior. No instante seguinte vamos ter uma pluma com valores de concentrações de argila consideráveis. Além da concentração ter aumentado para valores de 0,2 kg/m3, a pluma aumentou para além da embocadura do estuário, tendo uma dimensão considerável, com alguns quilómetros. A zona mais intensa é claramente aquela onde são realizadas as descargas, isto porque a maré morta não confere ao escoamento energia suficiente para transportar consigo as partículas de sedimentos, levando a que estas fiquem concentradas no local em que são libertadas. Minutos depois da situação registada na imagem anterior, temos a primeira baixa-mar do dia, o que indica que deveremos ter já alterações na imagem referente às 08h. A pluma a jusante que ultrapassava já a embocadura do estuário diminui a sua extensão e intensidade, mantendo-se constante em praticamente todo o seu comprimento, com concentrações de cerca de 0,1 kg/m3. A montante da zona de descarga aconteceu precisamente o inverso, com a formação de uma pluma intensa, mas também bastante curta. Apesar da reduzida extensão, esta representa-se uma mancha bem visível numa área considerável e concentrações de cerca de 0,2 kg/m3. A imagem seguinte (10h) corresponde ao desenvolvimento da maré enchente. A jusante apenas é notória uma residual concentração de argila na zona dos ENVC. A montante, a pluma aumentou de dimensão, propagando-se até à ponte da A28. A concentração apresenta valores superiores na zona da descarga, 0,16 kg/m3, mas mantém-se com valores de cerca de 0,1 kg/m3 à medida que se expande. A margem esquerda do rio está completamente coberta pela pluma, ao contrário da margem direita. Capítulo 5Resultados e discussão 115 Às 12 horas e 05 minutos temos a única preia-mar real deste ciclo de maré. A figura retirada às 12h não apresenta por isso quaisquer sinais desta mudança, pelo contrário. Verificamos que a pluma aumentou a sua intensidade para um valor de 0,25 kg/m3 no local de descarga, bem como ligeiramente o seu alcance para montante, chegando mesmo a ir além da ponte da A28. Após ser ultrapassado o local da descarga, as concentrações de sedimento diminuem bastante, o que mostra que o escoamento não tem capacidade para manter os sedimentos em suspensão, levando a que uma grande parte deles se deposite no leito do rio. A ligeira concentração que era visível anteriormente na zona dos ENVC tornou-se ainda mais reduzida. Na imagem do instante 14h é já possível ver os efeitos da maré vazante. A pluma com grande área que se encontrava desde a zona de descarga até à ponte da A28 perdeu relevância, sendo esta transportada para a zona mais estreita do estuário, sobretudo na margem direita. Apesar de termos já uma pluma formada a jusante do trajeto 2, esta é reduzida, ficando ainda longe da zona dos ENVC. A concentração de argila diminui no geral, sendo que na zona mais estreita chega aos 0,15 kg/m3, e a montante do local de descarga é inferior a 0,1 kg/m3. Às 16h ocorre nova inversão da pluma. Deixamos praticamente de ter concentrações de argila a montante do local de descarga, e voltamos a ter uma pluma bem definida a jusante da zona de descarga, que ocupa todo o estuário desde o local inicial até à zona da embocadura. A concentração é sensivelmente regular ao longo de toda a pluma, sendo ligeiramente maior, naturalmente, no local da descarga. Aqui a concentração atinge 0,12 kg/m3, enquanto que no resto da pluma fica pelos 0,1 kg/m3. A imagem seguinte antecede a segunda baixa-mar deste ciclo, que tem lugar às 18h e 19 minutos. Apresenta por isso uma pluma bem característica de uma maré vazante. A zona da descarga volta a ser a mais intensa, com concentrações na ordem dos 0,2 kg/m3. Após a zona da embocadura, voltamos a verificar um aumento da amplitude da pluma, e a concentração mantém-se regular, nos 0,1 kg/m3. Após ser ultrapassada a última maré baixa deste ciclo, o nível da água volta a aumentar, arrastando os sedimentos para montante do estuário. Como vemos na imagem correspondente ao instante 20h, a pluma que se encontrava a jusante da embocadura mantém o seu tamanho, mas tem a sua intensidade reduzida, assim como na zona estreita do estuário. Aqui as concentrações são sempre inferiores a 0,1 kg/m3. É possível ver claramente no local onde é efetuado a descarga, o padrão de dispersão em arco da pluma. Esta tem um aumento significativo na zona em que é realizada a descarga por transbordamento, atinge o valor de 0.18k g/m3, e logo de seguida uma redução também ela significativa. Isto prova que os sedimentos percorrem muito pouco espaço até perderem a capacidade Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 116 de se manter em suspenso na coluna de água, e acabam por depositar-se muito próximo do local onde foram rejeitados. O período compreendido entre as 18h e 20h é aquele em que a pluma alcança a sua maior extensão a jusante. Às 22h temos a maré enchente a mostrar o seu efeito, através do desaparecimento da pluma que se encontrava na zona da embocadura e a jusante desta, e do aumento da pluma a montante da ponte Eiffel. As quantidades de argila muito concentradas que se verificavam na zona da descarga da imagem anterior foram já reduzidas, seja através da sua deposição ou da baixa capacidade da maré de transportar os sedimentos. Apesar de não ser significativo, regista-se um aumento da área da pluma na zona compreendida entre as duas pontes do estuário. O valor mais alto é referente à zona de descara, 0,14 kg/m3, e a pluma que se segue situa-se nos 0,1 kg/m3. A imagem respeitante às 00h de 20 de março marca o fim da simulação. O nível da água continua a subir e a pluma atinge a maior extensão para montante de todo o dia. A concentração na zona de descarga é ligeiramente superior à anterior. Já a concentração entre as duas pontes mantémse nos 0,1 kg/m3, apesar da sua maior dimensão. A jusante não se verifica qualquer concentração dos sedimentos libertados por transbordamento. Apesar da simulação ter finalizado às 00h e 10 min teríamos uma nova preia-mar fictícia, e o nível do mar voltaria a descer. Devido a essa corrente estuarina, vemos nas imagens referentes às 02h e 04h de 20 de março a simultânea inversão e diminuição das concentrações da pluma, sendo estas já muito reduzidas. Constatamos que, em geral, a simulação de dragagem 2, que corresponde à descarga de silte numa situação de maré viva, e a simulação de dragagem 6, com descarga de argila numa situação de maré morta, apresentam concentrações médias ao longo dia bastante diferentes, sendo claramente superior no caso da simulação de dragagem 6. Este cenário apresenta ao longo do dia vários estados em que as concentrações se aproximam e superam o valor de 0,25 kg/m3. Podemos referir como exemplo a única preia-mar real com concentração superior a 0,25 kg/m3, bem como a baixa-mar que teve lugar às 18 horas e 19 minutos. Também é de assinalar as elevadas concentrações nos pontos intermédios tanto das vazantes como enchentes. Este é um dado interessante, uma vez que a quantidade de argila libertada é inferior à de silte, provando assim a forte influência do tipo de maré nos resultados obtidos. Capítulo 6 Conclusões e sugestões para desenvolvimentos futuros Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 118 6Conclusões e sugestões para desenvolvimentos futuros 6.1Conclusões A história mostra que a simbiose entre a gestão ambiental e económica dos ambientes costeiros ocupados pelo homem é tudo menos simples. As crescentes preocupações com a sustentabilidade, o aumento da população mundial e uma série de outros desafios que as sociedades têm em mãos, exigem um melhor aproveitamento dos recursos existentes. Neste sentido, a importância da manutenção das condições de segurança e de navegabilidade dos estuários e respetivas funções ecológicas tornam fundamental a modernização e otimização dos processos de monitorização dos mesmos. Esta dissertação provou, através de uma abordagem aos processos morfodinâmicos estuarinos, a utilidade das ferramentas hidroinformáticas no processo de tomada de decisão em relação à gestão destes meios hídricos tão complexos. Considerando as principais ações naturais e condicionantes hidrodinâmicas e sedimentares, foi possível perceber, fazendo uso da modelação morfodinâmica, o modo como as dragagens afetam a evolução dos estuários, em particular do estuário do rio Lima. De acordo com os cenários simulados, a maré mostrou-se determinante no processo de modificação do leito do baixo estuário. Foi possível verificar que cinco períodos de maré viva com uma duração de cinco dias em cada um dos períodos e um caudal de 100 m3/s, possuem capacidade de introduzir modificações na batimetria do estuário do rio Lima. A importância da maré viva está patente nas escassas alterações produzidas nas simulações em que se verificava maré morta, mesmo com caudais elevados. O caudal fluvial do rio Lima provou ser também importante na modificação da batimetria do estuário, bem como na zona da ponte de Lanheses. Foi possível verificar que com caudais na ordem dos 450 m3/s já se verificam alterações assinaláveis, sobretudo na zona da ponte Eiffel e nas ilhas existentes a montante desta. Por outro lado, como seria de esperar em situações extremas, no caso da barragem de Touvedo estar a debitar o seu caudal de cheia, 3200 m3/s, verificar-se-iam alterações significativas nas referidas zonas. Importa também referir que, para todos os cenários testados, as alterações batimétricas na zona mais avançada do estuário foram muito baixas, nomeadamente perto do porto comercial e no canal de acesso. Uma hipótese para que isto aconteça é de que a deposição de grande parte dos sedimentos erodidos acontecer logo após a ponte Eiffel. Capítulo 6Conclusões e sugestões para desenvolvimentos futuros 119 No que diz respeito às restantes variáveis estudadas, a dimensão do sedimento (D50) revelou algum impacto, ao contrário da concentração de sedimentos na fronteira de montante do modelo, que se mostrou praticamente impercetível. Já em relação à pluma formada durante eventuais trabalhos de dragagem nos canais e portuários com descargas por transbordamento, o principal fator influente foi sem dúvida a maré. Tanto em situação de enchente como de vazante, a maré viva produziu plumas de sedimentos com vários quilómetros de extensão. Já a maré morta produziu em geral plumas curtas, mas com intensidade bastante superior. Também a localização das dragagens foi tida em conta, e os resultados mostraram que dragagens realizadas a montante da ponte Eiffel produzem plumas com concentrações de sedimento superiores em relação às dragagens realizadas a jusante da referida ponte, especialmente se forem realizadas em situação de maré morta, bem como uma interferência menos visível na praia localizada a sul do estuário. A análise de dois cenários com trajetos, tipo de maré e sedimento diferentes, demonstrou mais uma vez a influência da maré, uma vez que a situação de maré morta com libertação de sedimento em menor quantidade (argila), foi capaz de produzir plumas mais intensas relativamente à situação de maré viva, com maior quantidade de sedimento libertado (silte). Em ambos os trajetos analisados, as maiores concentrações foram verificadas durante a baixamar, sendo que a maré morta produziu plumas com valores consideráveis ao longo de toda a simulação. Para além das referidas conclusões, este estudo permitiu perceber a forma como a pluma se desenvolve para ambos os cenários. Com estes dados e com os objetivos pretendidos na realização das dragagens, a obtenção de resultados que vão ao encontro daquilo que é pretendido torna-se mais facilitada. Todo o trabalhado realizado, tanto na vertente da evolução da batimetria do estuário, como na vertente da formação de plumas de sedimento devido às descargas por transbordamento, mostrou as potencialidades das ferramentas de modelação morfodinâmica, em particular do software Delft3D, que permitiu escrutinar com clareza o modo como as dragagens deixam a sua marca nos estuários e quais os principais processos intervenientes, conferindo à sua previsão uma especial importância, tanto económica como ambiental. Muito ficou ainda por explorar, ao nível dos vários módulos que o programa possui, que possibilitam um estudo mais abrangente, e consequentemente resultados mais precisos e fidedignos. Sendo conhecida a complexidade do ambiente estuarino e marítimo, a agregação da maior quantidade de dados fiáveis possível é de fulcral importância, tendo sido este um dos principais entraves Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 120 na realização deste trabalho, pelo que esforços deverão ser realizados neste sentido, de modo que seja possível aproveitar ao máximo as valências das ferramentas hidroinformáticas existentes. 6.2Sugestões para desenvolvimentos futuros Após o trabalho efetuado, apresentam-se algumas propostas para trabalhos futuros, com vista a melhorar os resultados que aqui foram obtidos: - Um estudo aprofundado do tipo de sedimento constituinte do leito ao longo do rio Lima, sobretudo na zona da embocadura; - Realização de levantamentos batimétricos ao longo do rio Lima, especialmente nas suas zonas mais sensíveis; - Prever um possível aumento do nível médio do mar de modo a estudar os impactos que essa subida poderá ter nas zonas adjacentes ao rio e nas estruturas aí existentes; - Avaliação de soluções estruturais com o objetivo de diminuir a velocidade das correntes e consequentemente a erosão em determinados locais; - Instalação de sondas de monitorização de níveis e velocidades da corrente de modo a ser possível obter séries de dados que permitam melhorar a calibração do modelo, bem como de estações hidrométricas, com vista a monitorizar os caudais e os fluxos sedimentares; - Simulação da pluma de sedimentos por transbordamento incorporando o efeito da agitação marítima. Referências bibliográficas Administração dos Portos do Douro Leixões e Viana do Castelo. (2020). Localização - Porto de Viana do Castelo . Consultado em setembro 10,2020. Disponível em https://viana.apdl.pt/pt_PT/localizacao Agência Portuguesa do Ambiente. (2020). SNIRH . Consultado em maio 12, 2020. Disponível em https://snirh.apambiente.pt/index.php?idMain= Anderson, J. D. (1995). Computacional Fluid Dynamics - The Basics with applications (J. J. Corrigan & E. Castellano (eds.)). McGraw-Hill. ARPH. (2007). Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos. Consultado em junho 04, 2020. Disponível em https://www.aprh.pt/rgci/glossario/mare.html Azevedo, J. (2011). Plano de Gestão da Albufeira da Barragem de Touvedo . Instituto Politécnico de Viana do Castelo. Becker, J. H. (2011). Dredge plumes - Ecological risk assessment . Master thesis. Delft University of Technology. Becker, J. H., van Eekelen, E., van Wiechen, J., de Lange, W., Damsma, T., Smolders, T., & van Koningsveld, M. (2015). Estimating source terms for a far field dredge plume modelling. Journal of Environmental Management , 149 , 282–293. Boskalis. (2020a). Cutter suction dredger . Consultado em setembro 25, 2020. Disponível em https://boskalis.com/about-us/fleet-and-equipment/dredgers/cutter-suction-dredgers.html Boskalis. (2020b). Trailing suction hopper dredger . Consultado em setembro 25, 2020. Disponível em https://boskalis.com/about-us/fleet-and-equipment/dredgers/trailing-suction-hopperdredgers.html Bray, R. N., Bates, A. D., & Land, J. M. (1996). Dredging - A handbook for engineers (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. Bray, R. N., & Cohen, M. (2010). Dredging for development. International Association of Dredging Companies (IADC) International Association of Ports and Harbors (IAPH) , 6th editio . Canelas, L. M. F. (2012). Sistemas de informação geográfica no apoio às dragagens portuárias . Dissertação de mestrado, Universidade de Lisboa. Carneiro, J. J. F. (2014). Caracterização de estados de agitação marinha e processos de propagação . Dissertação de mestrado, Universidade do Minho. Civil Engineering Portal. (2020). How does overflowing in trailing suction hopper dredger affect the water regime . Marine Works. Coelho, J. R. R. (2016). Transporte sedimentar no estuário do rio Lima - avaliação de soluções de minimização do assoreamento na embocadura . Dissertação de mestrado, Universidade do Minho. Comissão Europeia. (2011). As Diretivas Aves e Habitats em estuários e zonas costeiras . https://doi.org/10.2779/45370 Conceição, R. A. A. (2016). Gestão de dragagens portuárias – alguns aspectos geotécnicos e geoambientais [Universidade Nova de Lisboa]. http://hdl.handle.net/10362/18510 Confluence. (2020). Trailing Suction Hopper Dredger (TSHD) - Object Definitions . Consultado em dezembro 29, 2020. Disponível em https://confluence.qps.nl/qinsy/latest/en/trailing-suction-hopperdredger-tshd-object-definitions-54878709.html Consulmar. (2017). Estudo de Impacte Ambiental - Dragagem do canal de acesso aos Estaleiros Navais de Viana do Castelo . https://siaia.apambiente.pt/AIADOC/AIA3004/vol_ii_eia_dragagem_pvcastelo201841115425.pdf Costa, N. (2015). Avaliação do transporte sedimentar na bacia do Lima baseada em ferramentas de modelação. Dissertação de mestrado, Universidade do Minho. Modelação morfodinâmica de operações de dragagens em estuários 122 Dalrymple, R. W., Zaitlin, B. A., & Boyd, R. (1992). Estuarine facies models: conceptual basis and stratigraphic implications. Journal of Sedimentary Petrology , 62 , 1130–1146. https://doi.org/10.1306/D4267A69-2B26-11D7-8648000102C1865D Day, J. H. (1980). What is an estuary? South African Journal of Science , 76 , 198–199. de Castro, S. M., & de Almeida, J. R. (2012). Dragagem e conflitos ambientais em portos clássicos e modernos: uma revisão. Sociedade e Natureza , 24 , 519–533. https://doi.org/https://doi.org/10.1590/S1982-45132012000300011 Delgado, A. L. S. A. P. (2011). Caracterização Hidrodinâmica E Sedimentar Do Estuário Do Rio Minho . Dissertação de mestrado, Universidade do Porto. Deltares. (2014). Delft3D Suite - Functional Specifications . Duarte, A. A. L. S. (2005). Influência da hidrodinâmica em sistemas estuarinos sujeitos a eutrofização [Universidade do Minho]. http://repositorium.sdum.uminho.pt/handle/1822/5914 Duarte, A. A. L. S., & Vieira, J. M. P. (1997). Caracterização dos Ambientes Estuarinos - Mistura em Estuários. Engenharia Civil - UM , 6 , 41–55. http://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/2495/1/Num6_pag_41_55.pdf Elhakeem, A., & Elshorbagy, W. (2015). Hydrodynamic evaluation of long term impacts of climate change and coastal effluents in the Arabian Gulf. Marine Pollution Bulletin , 101 (2), 667–685. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.10.032 Engineering ToolBox. (2010). Densities of Materials . Consultado em setembro 30, 2020. Disponível em https://www.engineeringtoolbox.com/density-materials-d_1652.html FBO. (2002). Plano de Ordenamento e Expansão do Porto de Viana do Castelo . Garranos.pt. (2020). Ínsuas do Lima . Consultado em dezembro 14, 2020. Disponível em https://www.garranos.pt/pt/pontos-de-interesse/insuas-do-lima Geocaching.com. (2012). Barragem do Alto Lindoso . Consultado em dezembro 10, 2020. Disponível em https://www.geocaching.com/geocache/GC41PY3_barragem-do-altolindoso?guid=9030986f-f292-4e18-b266-11c984100594 Google. (2020). Google Earth . Consultado em outubro 5, 2020. Disponível em https://earth.google.com/web/ Gomes, M. . P., Pinho, J. L. S., do Carmo, J. S. A., & Lara, L. I. V. (2015). Hazard Assessment of Storm Events for The Battery, New York. Ocean and Coastal Management , 118 (Part A), 22–31. IADC. (2020a). Bucker-ladder dredger . Consultado em outubro 10, 2020. Disponível em https://www.iadc-dredging.com/subject/equipment/bucket-ladder-dredgers/ IADC. (2020b). Rainbowing . Consultado em outubro 10, 2020. Disponível em https://www.iadcdredging.com/subject/techniques/rainbowing/ Intituto de Biologia da Universidade Federal da Bahia. (2020). Estuários . Estuários. Consultado em agosto 14, 2020. Disponível em http://www.zonacosteira.bio.ufba.br/estuarios.html Instituto Hidrográfico. (2005). Roteiro da Costa de Portugal - Portugal Continental - Do Rio Minho ao Cabo Carvoeiro - Volume 1 . Consultado em setembro 07, 2020. Disponível em https://loja.hidrografico.pt/?product=rio-minho Kemps, H., & Mills, D. (2016). Generation and release of sediments by hydraulic dredging: a review . https://www.researchgate.net/publication/315684717_Generation_and_release_of_sediments_by_h ydraulic_dredging_a_review Lacasta, N., Lacerda, M., Rodrigues, R., & Rocha, F. (2015). Plano de gestão da região hidrográfica do Minho e Lima . https://apambiente.pt/_zdata/Politicas/Agua/PlaneamentoeGestao/PGRH/PGRH_ParticipacaoPublic a/PGRH_2/PTRH1/PGRH1_Parte2.pdf Lesser, G. R., Roelvink, J. A., van Kester, J. A. T. M., & Stelling, G. S. (2004). Development and validation of a three-dimensional morphological model. Coastal Engineering , 51 (8–9), 883–915. Capítulo 7Referências bibliográficas 123 Lima, M. M. T. (2012). Gestão portuária com subsídios de modelagem computacional para projetos de dragagem . Universidade Federal do Rio de Janeiro. MARETEC/IST, & INAG. (2001). Limites dos Estuários de Portugal . Marine Insight. (2020). What is dredging? Consultado em nvembro 12, 2020. Disponível em https://www.marineinsight.com/guidelines/what-is-dredging/ Mendes, F. R. . (2009). Contributos para o plano do estuário do rio Lima . Dissertação de mestrado, Universidade do Porto. Miranda, L. B., Castro, B. M., & Kjerfve, B. (2002). Princípios de Oceanografia Física de Estuários . Editora da Universidade de São Paulo. Nul, J. de. (2020). Trailing suction hopper dredgers . Consultado em outubro 13, 2020. Disponível em https://www.jandenul.com/fleet/trailing-suction-hopper-dredgers Offshore Industry and Technology Journal. (2017). Dredging fleet . Consultado em outubro 13, 2020. Disponível em http://offshore-fleet.com/data/dredging-fleet.htm Parijs, M. Van. (2009). Mitigating the environmental impact of hopper dredging by choking the overflow. Eco-Friendly Dredging in the Modern World . Parlamento Europeu. (2000). Directiva 2000/60/CE. Jornal Oficial Das Comunidades Europeias . Pinho, J. L. S. (2000). Aplicação de modelação matemática ao estudo da hidrodinâmica e da qualidade da água em zonas costeiras. Dissertação de doutoramento, Universidade do Minho. http://repositorium.sdum.uminho.pt/handle/1822/2798 Pinho, J. L. S. (2014). Monitorização e modelação da morfodinâmica costeira. Ingenium . http://www.ordemengenheiros.pt/pt/centro-de-informacao/publicacoes/revista-ingenium/revistaingenium-n-o-141-maio-junho/ Pinho, J. L. S. (2016). Sebenta hidráulica marítima . Pinho, J. L. S., Coelho, J., Venâncio, S., Vieira, L., Vieira, B., & Vieira, J. M. P. (2018). Application of Delft3d for designing and assessing new solutions to improve sediment input to an erosion prone coast. EPiC Series in Engineering , 3 (HIC 2018, 13th International Conference on Hydroinformatics), 1665– 1672. https://doi.org/10.29007/lqms Pinto, C. A., Silveira, T. M., & Teixeira, S. B. (2018). Alimentação artificial de praias na faixa costeira de Portugal Continental: enquadramento e retrospetiva das intervenções realizadas (19502017) . Pinto, L. L. M. de A. (2010). Modelação da Morfodinâmica de Estuários . Dissertação de doutoramento, Universdade de Coimbra. Portela, L. I. (2011). Dragagens nos portos comerciais de Portugal Continental: dados preliminares. Laboratorio Nacional de Engenharia Civil . http://repositorio.lnec.pt:8080/bitstream/123456789/1004004/1/62_Dragagens_LPortela.pdf Pritchard, D. W. (1952). Estuarine Hydrography. In Advances in Geophysics (Vol. 1, pp. 243– 280). https://doi.org/10.1016/S0065-2687(08)60208-3 Pritchard, D. W. (1967). What is an estuary: physical viewpoint. Estuaries, G.H. Lauff , 83 , 3–5. PROMAN. (2004). Projecto das Obras de 1o Fase de Expansão Portuária do Porto de Viana do Castelo . Royal IHC. (2020). Overflow systems . Consultado em outubro 20, 2020. Disponível em https://www.royalihc.com/en/products/dredging/hopper-dredging/overflow-systems Simões, M. H. (2009). Sistematização dos aspectos ambientais de dragagens portuárias marítimas no Brasil . Universidade de São Paulo. Spearman, J. R., van Koningsveld, M., Aarninkhof, S., & de Heer, A. (2011). Validation of the TASS system for predicting the environmental effects of trailing suction hopper dredgers. Terra et Aqua , 125 , 14–22.