Estudo da modelagem do transporte de sedimentos da Baía de Vitória-ES e potenciais alterações na dinâmica hidrossedimentológica mediante o aprofundamento do canal estuarino

Nome: Kaio Calmon Lacerda
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 21/12/2022
Orientador:

Nome	Papel
Julio Tomás Aquije Chacaltana	Orientador

Banca:

Nome	Papel
Bruno Furieri	Examinador Interno
José Antônio Tosta dos Reis	Examinador Interno
Julio Tomás Aquije Chacaltana	Orientador
Marcos Nicolás Gallo	Examinador Externo

Resumo: Diversos estudos vêm sendo realizados acerca de possíveis impactos de mudanças naturais ou
intervenções antrópicas em sistemas costeiros, como o aumento relativo do nível do mar, aterros
e dragagens. Nesse contexto, a modelagem numérica se destaca como um método chave por
permitir que hipóteses sejam testadas além de fornecer resultados de forma assertiva com
elevada resolução espacial e temporal. Porém, a simulação da variação espacial e temporal de
Concentração de Sedimentos Suspensos (CSS) em estuários é um desafio, com dificuldades
adicionais devido à frequente presença de sedimentos coesivos, com parâmetros variáveis
espacial e temporalmente. Na modelagem desse tipo de sedimento, as formulações utilizadas
para os processos de erosão e deposição, como utilizada na maioria dos modelos numéricos,
são definidas como função do parâmetro de erosão, da tensão de cisalhamento devido a
correntes e ondas e da tensão de cisalhamento crítica para erosão (TCE), os quais são muitas
vezes utilizados de forma eficaz por autores que os consideram como constantes e uniformes
ao longo das simulações. Potenciais impactos do aprofundamento do canal do Porto de Vitória,
finalizado em 2017, são investigados utilizando o modelo numérico hidrodinâmico e de
transporte de sedimentos Delft3D, tridimensional (3D), forçado por maré, vento, pressão
atmosférica e gradientes termohalinos. O modelo numérico reproduziu satisfatoriamente os
dados observados de elevação, velocidade, temperatura, salinidade e CSS na Baía de Vitória.
Além disso, a importância do uso de um modelo 3D para o presente estudo foi apontada por
gradientes de variáveis identificados na coluna de água, com maior destaque para a velocidade
e, consequentemente, para a tensão de cisalhamento no fundo. No modelo de transporte de
sedimentos, dentre as abordagens de composição de fundo avaliadas, a composição superficial
realizada com base nos percentuais de sedimento coesivo e não coesivo foi a que demonstrou
resultados mais satisfatórios. Além disso, os experimentos em que se considerou a variação
temporal dos parâmetros do modelo ao longo dos ciclos de sizígia e quadratura, permitiram
obter melhores resultados, o que foi indicado pelos menores valores dos erros obtidos em
relação aos dados medidos disponíveis, mas sem que os valores de concentrações médias e
máximas desviassem de forma expressiva do padrão apontado pelos dados medidos reportados
na literatura para o local. Nesse sentido, no experimento que apresentou resultados mais
satisfatórios considerou-se um modelo 3D em que o parâmetro de erosão (kg/m2
/s) variou de
5x10-6
(sizígias) para 30x10-6
(quadraturas) com uma TCE de 0.2 N/m2
. Com relação ao
aprofundamento considerado, a partir das séries de velocidades foi possível observar que o
impacto nas velocidades varia ao longo do ciclo de sizígia e quadratura, além de apresentar
padrões distintos ao longo da coluna de água. De forma que, apesar dos parâmetros estatísticos
apontarem tendências do impacto médio que o aprofundamento tem nos padrões
hidrodinâmicos ao longo da área de estudo, os resultados indicam que este padrão varia no
tempo e ao longo da coluna de água. Assim, diante das análises dos resultados hidrodinâmicos
não foi possível estabelecer um padrão esperado de impacto no transporte de sedimentos da
região. No entanto, a partir das simulações de transporte de sedimentos conduzidas, pode-se
concluir que, para as condições simuladas, o aprofundamento considerado resulta, de forma
geral, em uma redução nos fluxos de ressuspensão ao longo da baía, com consequente redução
das concentrações de sedimentos suspensos e do volume erodido ao longo da área de estudo.
Nesse sentido, obteve-se uma redução de 4.3% do volume de material erodido do fundo em
decorrência do aprofundamento considerado, além de reduções percentuais das médias de
concentrações de sedimento suspenso de até 20% nos pontos analisados