PGC 5 2 Dinamica Costeira

Prévia do material em texto

Docente: Engº Alexandre Bartolomeu
UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
FACULDADE DE ENGENHARIA
Departamento de Engenharia Química
Curso: Engenharia do Ambiente
08/01/2021 2Alterações físcas da linha Costeira-ONDAS
Alterações físicas 
da linha de costa
Dinâmica Costeira
ALTERAÇÕES FÍSICAS DA LINHA DE COSTA
08/01/2021 3Alterações físcas da linha Costeira-ONDAS
 A linha de costa, por natureza nunca é estável, devido a
fenómenos naturais de erosão e sedimentação; e
 Usualmente, parecem equilibrados quando avaliados ao
longo do tempo.
 No entanto, a intensa actividade humana, seja na interface
entre o mar e a terra, como ao longo das bacias hidrográficas
altera a dinâmica natural causando erosão e sedimentação –
modificam a linha de costa – afectam a aptidão para a pesca e o
turismo, e estabilidade de infra-estruturas (estradas e
edifícios); e
 As mudanças climáticas poderão agravar este fenómeno.
ALTERAÇÕES FÍSICAS DA LINHA DE COSTA
08/01/2021 4Alterações físcas da linha Costeira-ONDAS
Erosão + sedimentação 
modificam a linha de costa 
= 
Dinâmica Litoral
08/01/2021 5
5-DINÂMICA SEDIMENTAR
 Dinâmica Sedimentar
08/01/2021 6
5-DINÂMICA SEDIMENTAR
 Dinâmica Sedimentar
08/01/2021 7
1-DINÂMICA SEDIMENTAR
 Tipos de fornecimento sedimentar ao litoral.
 Tipos de fluxos.
 Fluxos laminares, turbulentos e completamente
turbulentos.
08/01/2021 8
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Por definição, a camada limite
é a parte do fluido em
movimento, junto ao fundo,
que sofre retardação da
velocidade por fricção (atrito)
com o fundo.
Dentro da camada limite há
um gradiente de velocidades,
traduzido por um perfil de
velocidades.
2.1-Camada Limite
08/01/2021 9
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Entrada em movimento das partículas
Forças actuantes na partícula em repouso:
1. Força de impulsão;
2. Força de arraste;
3. Força de gravidade; e
4. Fricção entre as partículas.
Mecânica do transporte sedimentar
2.1-Camada Limite
08/01/2021 10
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
i) Transporte junto ao fundo (ou transporte de fundo):
 Rolamento;
 Arrastamento; e
 Rastejo ou reptação (creep).
ii) Transporte em saltação:
 Saltação; e
 Saltação intermitente.
iii) Transporte em suspensão:
 Suspensões gradadas; e
 Suspensões homogéneas.
Mecanismos de Transporte
2.1-Camada Limite
08/01/2021 11
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
 Tensão de Corte (shear stress) – (N/m2) Força de atrito entre as
diferentes camadas de água ou entre as camadas de água e o fundo (T)
N-Kg/ms2.
 Subcamada viscosa (viscous sublayer) – Camada de contacto
entre o fluido e sedimento, onde a tensão de corte e a variação no perfil
de velocidades é limiar, decaindo para o fundo. Depende da corrente e
do tamanho do grão.
Conceitos:
2.1-Camada Limite
08/01/2021 12
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
2.1-Camada Limite
08/01/2021 13
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
2.1-Camada Limite
08/01/2021 14
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Perfis de Velocidades do Fluxo
2.1-Camada Limite
08/01/2021 15
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Perfis de Velocidades do Fluxo
08/01/2021 16
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Velocidade de Cizalhamento ou de Fricção (shear velocity)
2.1-Camada Limite
08/01/2021 17
 Tensão e velocidade critica de cizalhamento . 
 O movimento das partículas do fundo inicia-se quando a
tensão de cizalhamento supera as formas de fundo.
 Tensão de cizalhamento crítica
 Velocidade de cizalhamento crítica que determina a
entrada em movimento das partículas.
Erosão de sedimentos
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
2.1-Camada Limite
08/01/2021 18
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Erosão de Sedimentos coesivos
 Elevados como flocos e não como grãos individuais;
 Velocidade de corte (U*) para remobilizar sedimentos coesivos
não compactos  necessária para mover cascalho fino;
 Se compactos  velocidades de corte muito elevadas e
movimentos de massa  após deposição as lamas são
extremadamente difíceis de remobilizar.

Importante na sedimentação em estuários e sapais.
2.1-Camada Limite
08/01/2021 19
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
Deposição de sedimentos
2.1-Camada Limite
08/01/2021 20
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
2.2-Formas de Fundo (Estruturas sedimentares)
Ripples - só se formam com velocidade do fluxo relativamente
pequenas e quando os sedimentos são finos (geralmente
inferiores a 0,6mm) de forma a que a subcamada viscosa não
seja totalmente destruída pela rugosidade das partículas;
Megaripples - com um metro ou mais de altura e dezenas de
metros de cumprimento de onda; e
Antidunas - a forma move-se para montante mas o sedimento é
transportado para jusante
08/01/2021 21
2-MOVIMENTO E TRANSPORTE SEDIMENTAR
 O início do movimento;
 Formação de estruturas
em sedimentos finos;
 Ausência de estruturas
em sedimentos
grosseiros; e
 Formação de “ripples”
variedades de formas
“ripples” simétricas e
assimétricas dependência
da granulometria.
2.2-Formas de Fundo (Estruturas sedimentares)
08/01/2021 22
3-LITORAIS ARENOSOS
 Morfologia 
de praias 
arenosas
08/01/2021 23
3-LITORAIS ARENOSOS
 Divisões da Zona Litoral
 Zonas de acção das ondas.
 As bermas de praia. 
 As barras arenosas. 
 Modificações do perfil de praia devidas as ondas de temporal e 
de bom tempo. 
 Movimentações transversais e longilitorais de areias. 
 3.2-Velocidade orbital das ondas
 Tensão de cizalhamento ou de corte junto ao fundo. 
 Limiar de entrada em movimento das partículas. 
 Transporte selectivo induzido pela onda de Stokes.
08/01/2021 24
3-LITORAIS ARENOSOS
3.1-Divisões da Zona Litoral
08/01/2021 25
3-LITORAIS 
ARENOSOS
3.2-Modificações 
do perfil de 
praia devidas 
as ondas de 
temporal e de 
bom tempo. 
 Praia de 
Temporal/Praia 
de Calmaria
ou
 Praia de Inverno 
/Praia de Verão
08/01/2021 26
3-LITORAIS ARENOSOS
3.3-Barras Submarinas
08/01/2021 27
3-LITORAIS ARENOSOS
3.4-Dunas
Morfologia dunar
08/01/2021 28
3. LITORAIS ARENOSOS
6.3-Deriva Litoral 
Ondas induzem movimento orbital das partículas de água e correntes,
com transporte de massa para terra. Podem promover a remobilização
de sedimentos do fundo.
Tipos de correntes induzidas
1. Correntes longilitorais ou longitudianais (longshore currents)-
promovidas pelo ataque oblíquo das ondas. É a responsáveis pela
deriva litoral;
2. Correntes de fuga ou de retorno (rip currents)-geradas pela
acumulação de água junto da costa. Transferem massa de água para
o mar em locais restritos. Escoamento por áreas preferenciais; e
3. Transporte de fundo (underflow)-correntes de transporte de massa
de água para o largo, junto ao fundo. São correntes generalizadas e
associadas a tempestades.
08/01/2021 29
3-LITORAIS ARENOSOS
6.3-Deriva Litoral
08/01/2021 30
3-LITORAIS ARENOSOS
6.3-Deriva Litoral
Deriva litoral Sobre-Saturada
Quantidade de sedimentos que as ondas incidentes podem transportar ao longo do litoral.
Quando a deriva litoral efectiva iguala a deriva litoral potencial.
Quando a quantidade de sedimentos que chega, de barlamar, a um certo local é superior à
que as ondas conseguem transportar para sotamar.
Quantidade de sedimentos que efectivamente é transportada ao longo do litoral.
08/01/2021 31
3-LITORAIS ARENOSOS
3.3-Deriva Litoral
Pl
ql
08/01/2021 32
3-LITORAIS ARENOSOS
3.4-Células de circulação 
 Correntes de fuga/retorno (agueiros) “rip currents” – são
correntes fortes e estreitas que fluem para o largo a partir da zona
de rebentação. São alimentados por um sistema de correntes ao
longo da costa, as quais são devidas ao transporte de água para a
costa associado pelas ondas. Há escoamento por áreas
preferenciais e transferem massa de água para o mar por locais
restritos. São responsáveis de afogamento de banhistas.
 Sistemas de "ridge and runnel“ - Correntes de transporte de
massa de água para o largo, junto do fundo. Associadasa
tempestades.
 As "cusps“ - Correntes que se formam em ambientes semi-
confinados e confinados.
08/01/2021 33
3-LITORAIS ARENOSOS
 Rip currents.
3.4-Células de circulação
08/01/2021 34
3-LITORAIS ARENOSOS
Correntes de fundo -
Sistema de “Ridge and 
runnel”
3.4-Células de circulação
“Cusps”
08/01/2021 35
3-LITORAIS ARENOSOS
3.5-Balanço Sedimentar
Fig. Células litorais
Se a Resultante  0  Erosão
Se a Resultante  0  Acreção
 Aplicação dos princípios da conservação da continuidade e da
conservação da massa aos sedimentos litorais.
Balanço  Contribuição - Perdas  Resultante
Célula litoral: por definição, é o
compartimento da costa que constitui unidade
exclusiva, contendo um cíclo completo de
transporte e sedimentação.
Para cada célula litoral:
08/01/2021 36
3-LITORAIS ARENOSOS
3.6-Praias reflectivas e praias dissipativas
 Perfis de praia em função da granulometria da areia.
 Perfis de praia em função da declividade da onda.
08/01/2021 37
3-LITORAIS ARENOSOS
3.7-Erosão costeira
08/01/2021 38
3-LITORAIS ARENOSOS
3.7-Erosão costeira
Galgamento oceânico
É a ruptura do corpo dunar durante alturas de tempestade ou marés
vivas. Assim o mar avança através das zonas mais baixas e arrasta com
ele material dunar. Se fizer ligação com a laguna, temos um “inlet”.
08/01/2021 39
4.1-Processos de fornecimento sedimentar
4-Sedimentos Costeiros
 Fluvial- Os rios transportam 1.5x10E10T/ano, no mundo de sedimentos.
A maior parte fica na margem continental.
 Eólico- O vento transporta 10E8T/ano de sedimentos que vão para a
margem e para áreas mais afastadas.
 Erosão costeira – Sedimento fica directamente na plataforma.
 Vulcânico - Acarreio intermitente e continuado a algumas áreas
(margem e oceano profundo).
 Glaciares – Material transportado pelo gelo. Restrito a algumas zonas.
 Biogénicos - deposição de esqueletos e carapaças de seres vivos
(siliciosos ou carbonatados); e formação de recife de corais.
 Quimiogénicos:
Precipitação de elementos químicos presentes na água do mar;
Alteração de elementos existentes (ex. de terrígenos); e
Formação de novos minerais em ambientes específicos (ex. glaucónia).
08/01/2021 40
4.2-Fornecimento Sedimentar
4-Sedimentos Costeiros
08/01/2021 41
4.3-Processos de transporte e de distribuição 
4-Sedimentos Costeiros
 Ondas superficiais (movimento orbital até L/2): actuação na
plataforma interna e média
 Marés (corrente de maré): actuação confinada a zonas
costeiras.
 Ondas internas (entre massas de água com diferentes
densidades): transporte de matéria em suspensão.
 Correntes oceânicas
 Fluxo sedimentar de gravidade
o Plataforma –margem-bacias;
o Correntes turbídicas; 
o Deslizamentos e deslocamentos; e
o Debris flow (resíduos/lixo).
08/01/2021 42
4-Sedimentos Costeiros
Troço litoral que contenha um ciclo completo de sedimentação (incluindo
fontes, transporte e sumidouros).
Fontes mais comuns:
 Transporte por deriva litoral;
 Rios;
 Erosão de arribas e dunas;
 Transporte proveniente da plataforma;
 Deposição biogénica; e
 Realimentação.
Perdas (sumidouros) mais comuns:
 Transporte por deriva litoral;
 Transporte eólico para dunas;
 Perdas para a plataforma (deflecção de molhes; canhões);
 Exploração de areias; e
 Perdas para lagunas e estuários (corrente de maré).
4.4-Célula litoral
08/01/2021 43
5-LITORAIS DE SAPAIS (PGC 4.2/Slide 27)
 SAPAIS, ocorrem na parte superior das planícies de maré, sendo
colonizados por plantas.
 CONDIÇÕES DE GÉNESE, por deposição sedimentar abundante, baixa
energia das ondas e pendor suave.
 COLONIZAÇÃO POR PLANTAS
aumento da sedimentação e contribuição das orgânica para o
substrato.
 CLASSIFICAÇÃO DO SAPAL
 Alto sapal: Mais elevado, inundado apenas em marés vivas; e
 Baixo sapal: Mais baixos, inundados por todas as marés altas e mais
sujeitos aos processos estuarinos e marinhos.
 SEDIMENTOS-FINOS (argilas e siltes)+ material orgânico (degradação
de plantas)  peat.
 DEPOSIÇÃO -gradual e taxas de sedimentação baixas (mm/ano).
08/01/2021 44
6-LITORAIS ROCHOSOS
Os litorais rochosos contemplam:
 Arribas;
 Evolução das arribas em função da litologia;
 Arribas activas, inactivas e fósseis;
 Perfis das arribas;
 O cavado das ondas;
 Taxas de recuo das arribas;
 Plataformas de abrasão marinha;
 Os diferentes tipos de arribas de Moçambique? (TPC)
08/01/2021 45
7-ESTUÁRIOS
Trata-se do sector terminal dos rios, até onde o canal fluvial é percorrido pelas
correntes de maré. Como é óbvio, a amplitude das marés é determinante na
caracterização dos estuários.
No caso dos estuários micromareais a penetração da maré faz-se até pouca
distância da costa.
No caso dos estuários macromareais acontecerá o contrário. Se a acção das marés
enfraquece, outras acções (ondulação, deposição de sedimentos continentais)
podem tornar-se dominantes.
 Importância das marés nos estuários.
 Circulação induzida pela força de Coriolis.
 Estuários de cunha salina.
 Estuários parcialmente misturados.
 Estuários bem misturados.
 Estuários de circulação inversa.
 O “ponto nulo" e o "bouchon vaseux".
 Transporte sedimentar em diferentes tipos de estuário.
08/01/2021 46
9-DELTAS
Os deltas correspondem à foz de um
curso de água em que os aluviões
fluviais se acumulam em vez de
serem redistribuídos pelas vagas e
correntes litorais.
Deste modo, os deltas caracterizam-
se por um avanço da terra em relação
ao mar.
É justamente esse traço que
identifica os deltas. Muitas vezes o
rio divide-se em vários braços, mas
essa não é uma condição
absolutamente necessária.
No fundo, um delta representa o
oposto de um estuário, porque no
caso do delta as acções fluviais, de
origem continental, dominam sobre
as acções marinhas.
08/01/2021 47
10-PRÁTICA: Cálculo de deriva litoral
08/01/2021 48
8-PRÁTICA: Cálculo do volume de erosão da praia e duna
08/01/2021 49
Área erodida (A) = R* (h1+h2+h3)  A = R*Δh (m2)
8-PRÁTICA: Cálculo do volume de erosão da praia e duna