aula_Estuarios

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HIDRODINÂMICA DE CORPOS D’ÁGUA 
NATURAIS
ESTUÁRIOS -2: Feições estuarinas
Profa. Susana Beatriz Vinzon
Departamento de Recursos Hídricos e Meio Ambiente 
(EP/UFRJ)
Programa de Engenharia Oceânica (COPPE/UFRJ)
email: susana@peno.coppe.ufrj.br
EstuariesEstuaries……
Place where river and ocean waters Place where river and ocean waters mixmix……
(Cameron & Pritchard, 1963)(Cameron & Pritchard, 1963)
Place where river and ocean water Place where river and ocean water meetmeet
(include tidal river, which is the fresh water (include tidal river, which is the fresh water 
part where we have the influence of the part where we have the influence of the 
tides tides -- upstream the mixing zone)upstream the mixing zone)
EstuariesEstuaries……
Biologically productive (spawning & nursery Biologically productive (spawning & nursery 
fish and vertebrates), high sensitivity fish and vertebrates), high sensitivity 
environments (mangroves)environments (mangroves)
versusversus
Harbors, ports, navigation channels,Harbors, ports, navigation channels,
industries (near sea ports) and cities industries (near sea ports) and cities 
Contaminated sediments stored in estuaries may became a permanenContaminated sediments stored in estuaries may became a permanent (or t (or 
long term) source of pollution for the environment long term) source of pollution for the environment ……
…… environmental passive we have to cope with !environmental passive we have to cope with !
SepetibaSepetiba BayBay (RJ)(RJ)
ForForççantes...antes...
mM
s
mQ
5.1~
000,200~
2
3
mM
s
mQ
4.0
700
2
3


mM
s
mQ
1.0~
000,20
2
3

mM
s
mQ
05.0~
000,2
2
3

Rio Paraíba do 
Sul (Brasil)
Rio do Prata
(Argentina-Uruguai)
Rio Amazonas 
(Brasil)
Lagoa dos Patos
(Brasil)
Em que se parecem ?Em que se parecem ?
PrincipaisPrincipais FeiFeiççõesões
EstuarinasEstuarinas
LimitesLimites de de propagapropagaççãoão dada marmaréé / / inversãoinversão de de correntescorrentes
FrenteFrente Salina: Salina: estruturaestrutura vertical, vertical, posiposiççãoão
ImpactoImpacto dada frentefrente salinasalina nana hidrodinâmica, hidrodinâmica, nana deposideposiççãoão
de de sedimentossedimentos finosfinos
EstuEstuáário do Amazonas e PC rio do Amazonas e PC 
Adjacente Adjacente 
+ MARÉ
+ VENTOS 
+ CNB
+ ONDAS 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
j
a
n
-
9
2
j
a
n
-
9
3
j
a
n
-
9
4
j
a
n
-
9
5
j
a
n
-
9
6
j
a
n
-
9
7
j
a
n
-
9
8
j
a
n
-
9
9
j
a
n
-
0
0
j
a
n
-
0
1
j
a
n
-
0
2
Data
V
a
z
ã
o
 
 
(
1
x
1
0
5
 
m
3
/
s
)
Rio Amazonas (Óbidos)
Rio Tapajós
Rio Xingú
Rio Tocantins - Pará
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
10/1/1997 1/29/1998 5/29/1998 9/26/1998 1/24/1999 5/24/1999 9/21/1999
dias
Q
s
 
(
k
g
/
s
)
Manacapuru Obidos Vista Alegre
Q
Qs
APORTES 
CONTINENTAIS
+ MORFOLOGIA
0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000
0
200000
400000
600000
800000
0
5
10
20
50
Profundidade SNMM (m)
Feições 
Estuarinas
Limite de 
inversão de 
correntes
Limite de 
intrusão salina
Qmin
Qmáx
Limite de 
propagação da 
maré
EstruturaEstrutura vertical vertical dada frentefrente salinasalina
 GRAU DE MISTURAGRAU DE MISTURA
 POSIPOSIÇÇÃO DA FRENTE SALINAÃO DA FRENTE SALINA
Estrutura da estratificação salina
(médios no ciclo de maré)
Fjords Highly
Stratified
MixedPartially
Stratified
Tipo 1: Bem misturado, com 
fluxo residual em direção ao 
mar;
Tipo 2: O fluxo residual 
inverte com profundidade; 
Tipo 3: Tipo Fjord;
Tipo 4: Cunha salina.
Fonte: David Prandle, “Estuaries: 
Dynamics, Mixing, Sedimentation
and Morphologhy”.
 EstruturaEstrutura vertical vertical dada frentefrente salinasalina
1.1. MarMaréé
2.2. VazãoVazão fluvialfluvial
ItajaItajaíí RiverRiver (SC)(SC)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
jan/98 mar/98 mai/98 jul/98 set/98 nov/98 jan/99 mar/99 mai/99 jul/99
Tempo
V
a
z
ã
o
 
(
m
³
/
s
)
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
01/ago/99 08/ago/99 15/ago/99 22/ago/99 29/ago/99
Tempo (dias)
E
l
e
v
a
ç
ã
o
 
(
m
)
RIVER DISCHARGE
TIDAL WAVE
1 year
1
0
0
 
t
o
 
2
2
0
0
 
m
3
/
s
1
.
3
 
m
-26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0
Distância à embocadura (km)
-12
-10
-8
-6
-4
-2
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
-26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0
Distância à embocadura (km)
-12
-10
-8
-6
-4
-2
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
SPRING TIDE 
(Q=134m3/S)
NEAP TIDE 
(Q=141m3/S)
TIDE
ITAJAÍ ESTUARY
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Quadratura
Sizígia
Distância à embocadura (km)
G
r
a
d
i
e
n
t
e
 
m
á
x
i
m
o
 
d
e
 
s
a
l
i
n
i
d
a
d
e
 
n
a
v
e
r
t
i
c
a
l
 
(
m
-
1
)
MAX SALINITY GRADIENT IN DEPTH versus DISTANCE FROM MOUTH
TIDE
ITAJAÍ ESTUARY
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tempo (horas)
S
a
l
i
n
i
d
a
d
e
 
m
é
d
i
a
 
n
o
 
e
s
t
u
á
r
i
o
 
Quadratura
Q = 150 m³/s
Q = 300 m³/s
Sizígia
Q = 150 m³/s
Q = 300 m³/s
TIDE
ITAJAÍ ESTUARY
 POSIPOSIÇÇÃO DA FRENTE SALINA:ÃO DA FRENTE SALINA:
1.1. MorfologiaMorfologia
2.2. VazãoVazão fluvialfluvial
3.3. MaresMares
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
G
r
a
d
i
e
n
t
e
 
m
á
x
i
m
o
 
d
e
 
s
a
l
i
n
i
d
a
d
e
 
n
a
v
e
r
t
i
c
a
l
 
(
m
-
1
)
Distância à embocadura (km)
 Vazões > 400 m³/s
Vazões entre
200 e 400 m³/s
Vazões < 200 m³/s
MAX SALINITY GRADIENT IN DEPTH versus DISTANCE FROM MOUTH
RIVER 
DISCHARGE
ITAJAÍ ESTUARY
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Distância à embocadura (km)
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
Profundidade média
Profundidade máxima
BOTTOM PROFILE (Max and Mean)
RiverOcean
ITAJAÍ ESTUARY
MORPHOLOGY
-60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
-10
-8
-6
-4
-2
0
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
-60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0-10
-8
-6
-4
-2
0
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
-60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Distância à embocadura (km)
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
MORPHOLOGY
MEAN DEPTH
ITAJAÍ ESTUARY
TALWEG
Amazonas Amazonas 
n / 7 6 j u n / 7 7 j u n / 7 8 j u n / 7 9 j u n / 8 0 j u n / 8 1 j u n / 8 2 j
1 year
RIVER DISCHARGE
TIDAL WAVE
1
0
0
 
0
0
0
 
t
o
 
3
0
0
 
0
0
0
 
m
3
/
s
Estação 10650 - Barra Norte do Rio Amazonas ( Ponta
25 / 04 / 1994 - 27 / 06 / 1994 
0
100
200
300
400
500
600
21/ 4/ 1994 00:00 1/ 5/ 1994 00:00 11/ 5/ 1994 00:00 21/ 5/ 1994 00:00 31/ 5/ 1994 00:00
1994
4
m
Aug 28, 2003 Nov 26, 2002
Imagens
MODIS
PROCESSOS:
Posição e padrão de mistura na Frente Salina:
POSIÇÃO DA FRENTE SALINA: 
 Morfologia
 Vazão fluvial
 Vento
 Marés
MISTURA:
 Marés
Salinidade na superfície e fundo 
Q máxima
sem vento
maré de quadratura
Salinidade na superfície e fundo 
Q mínima
sem vento
maré de quadratura
 IMPACTO DA ESTRUTURA SALINA NA IMPACTO DA ESTRUTURA SALINA NA 
DIFUSÃO VERTICALDIFUSÃO VERTICAL
StratificationStratification patternpattern affectsaffects diffusivitydiffusivity ......whichwhich is fundamental for is fundamental for 
determiningdetermining sedimentsediment concentrationconcentration profilesprofiles......


 
h
zzuz 1)( *
10-4 10-3 10-2 10-1
0
5
10
15
20
diffusivity (m²/s)
d
e
p
t
h
 
(
m
)
CN (rising river flow - as2428)
a
l
t
u
r
a
 
a
c
i
m
a
 
d
o
 
f
u
n
d
o
 
(
m
)
10-4 10-2 100 102
0
5
10
15
Gradiente de  (o) e SSC (linhas contínuas)
OS2 (3419)
10-4 10-2 100 102
0
2
4
6
8
10
Gradiente de  (o) e SSC (linhas contínuas)
a
l
t
u
r
a
 
a
c
i
m
a
 
do
 
f
u
n
d
o
 
(
m
)
RMo (3455)
SPRING TIDE, after
HIGH WATER (Q=266 
m3/S)
SPRING TIDE, 
after LOW 
WATER (Q=291 
m3/S)
-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2
Distância à embocadura (km)
-12
-10
-8
-6
-4
-2
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2
Distância à embocadura (km)
-12
-10
-8
-6
-4
-2
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
 
(
m
)
Tidal mixing
asymmetry
EBB
FLOOD 
SEDIMENT TRAPPING MECHANISMS... (2)
 IMPACTO DA ESTRUTURA SALINA NA IMPACTO DA ESTRUTURA SALINA NA 
DEPOSIDEPOSIÇÇÃO DOS SEDIMENTOS FINOSÃO DOS SEDIMENTOS FINOS
MODIS image gently provided by Edson de Faria
Data by Amasseds project (Kineke, 1994)
Sediment FLUXES (kg/m2s)
2
4
6
8
10
0
D
e
p
t
h
 
(
m
)
2
4
6
8
10
0
12
14