Transporte de Sedimentos e Engenharia Costeira

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TRANSPORTE DE SEDIMENTOS E 
MORFODINÂMICA
Prof. Guilherme A. S. Franz
Bibliografia
• van Rijn, L.C., 2012. Principles of sedimentation and erosion engineering in rivers,
estuaries and coastal seas.
• Whitehouse, R.J.S., Soulsby, R.L., Roberts, W. and Mitchener, H.J., 2000. Dynamics
of estuarine muds.
• Soulsby, R., 1997. Dynamics of marine sands: a manual for practical applications.
• Wright, J., Colling, A. and Park, D. eds., 1999. Waves, tides, and shallow-water
processes.
Avaliações
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• Apresentação (40% da nota)
População e atividades econômicas na zona costeira
• Devido a fatores históricos relacionados à ocupação do território brasileiro e
seguindo a tendência mundial da população em ocupar predominantemente
áreas próximas ao litoral, o Brasil apresenta 26,6% da população em municípios
da zona costeira, o equivalente a 50,7 milhões de habitantes (IBGE).
• Parte dessa população está ocupada em atividades, direta ou indiretamente,
ligadas ao turismo, produção de petróleo e gás natural, pesca e serviços que
atendem à dinâmica econômica gerada por esses municípios e outros próximos.
Interferência humana na zona costeira
• A interferência humana em sistemas costeiros é frequentemente necessária para
manter e estender atividades econômicas relacionadas à portos e aos canais de
navegação associados.
• Em diversas situações, projetos de engenharia são requeridos para:
• Estabilizar a linha de costa e canais de entrada de maré;
• Prevenir ou reduzir a erosão;
• Aumentar a profundidade e largura de canais de navegação;
• Proteger a costa contra inundações.
Engenharia costeira
• Engenharia costeira é o ramo da engenharia civil que se concentra no
planejamento, projeto, construção e manutenção de obras na zona costeira.
• A engenharia costeira envolve o estudo do transporte de sedimentos e a
construção de estruturas de defesa costeira.
• As medidas de estabilização de sedimentos incluem a realimentação de praias e
dragagens de manutenção.
Realimentação de praias e dragagens de canais
Medidas de proteção costeira
As medidas de proteção costeira têm como propósito:
• Controle da erosão da linha de costa;
• Defesa contra inundações causadas por tempestades, marés e tsunamis;
• Proteger obras construídas junto à costa;
• Manter a profundidade de canais de navegação e entrada de portos.
Estruturas de defesa costeira
Estruturas de defesa costeira
Estruturas de defesa costeira
Exemplos de estruturas construídas em rios e sistemas 
costeiros
Dinâmica costeira
Trabalhos de engenharia costeira estão sujeitos a um ambiente altamente dinâmico
e energético:
• Forças marinhas (ondas, marés, correntes);
• Forças terrestres (descarga de rios);
• Forças atmosféricas (ventos, pressão atmosférica).
Dinâmica costeira
• Estas forças não impactam diretamente apenas as medidas de proteção costeira,
mas também alteram permanentemente a forma do sistema costeiro.
• Esta forma da costa é chamada morfologia. Para um trecho arenoso de costa, a
morfologia costeira envolve a topografia das dunas de areia, da praia, e do fundo
do mar.
• Quando mudanças ocorrem no forçamento externo, a morfologia costeira irá
mudar de acordo. Mudanças neste forçamento externo podem ter causas
naturais ou antrópicas.
Dinâmica costeira
Exemplos de mudanças nas condições de forçamento são:
• Ondas altas e empilhamento da água contra a costa devido à ocorrência de
tempestades;
• Aumento do nível médio do mar a longo prazo;
• Mudanças no impacto das ondas na costa adjacente devido à construção de um
porto;
• Diminuição do fornecimento de sedimento ao sistema costeiro devido à
construção de barragens nos rios.
Dinâmica costeira
• Os problemas morfológicos estão fortemente relacionados a gradientes nos
processos de transporte de sedimentos causados por fenômenos naturais ou por
interferência humana.
• Muitas vezes, as mudanças repentinas nos padrões morfológicos podem ser
atribuídas à construção de obras de engenharia.
• As consequências das mudanças nas condições ambientais podem ser dramáticas
e duradouras, afetando todo o sistema morfológico (estuário e costa adjacente).
Dinâmica costeira
• Costas são zonas de transição entre os oceanos e continentes. A definição
específica de costa depende do objetivo e da escala de tempo sob consideração.
• Apesar das mudanças na zona costeira ocorrerem em diversas escalas temporais,
engenheiros e gestores costeiros estão interessados principalmente na escala
temporal desde 1 ano a poucas centenas de anos e em eventos extremos.
• Neste caso, para um engenheiro a costa se estende para o interior do continente
tão longe quanto chega a influência da maré e das ondas de tempestade. Embora
para um grande estuário a maré possa se propagar por até centenas de
quilômetros, esta definição da extensão da costa é restrita na visão de um
geólogo.
Dinâmica costeira
• De forma semelhante, o limite da costa na parte do mar depende da escala de
tempo sob consideração. Engenheiros introduziram o conceito de profundidade
de fechamento, como o ponto de interesse mais distante no interior do mar.
• A profundidade de fechamento de um perfil de praia é a profundidade além da
qual repetidas observações de campo não mostraram mudanças significativas.
• Pode ser determinada pela análise de uma série de medidas de perfil durante um
período de meses a anos para que períodos calmos e condições de tempestade
sejam incluídas.
Dinâmica costeira
• Devido à intensa interação entre terra e água na interface entre os dois, uma
grande variedade de sistemas costeiros se desenvolvem.
• Mudanças na morfologia destes sistemas dependem das flutuações temporais e
espaciais nas taxas de transporte de sedimentos.
• Se o fluxo total de sedimentos para uma certa área é negativo, ou seja, o fluxo de
saída é maior que o fluxo de entrada, o fundo irá fornecer o déficit de
sedimentos. Neste caso, irá ocorrer erosão.
Morfodinâmica
• No entanto, enquanto a morfologia se altera, as ondas e marés – que são
dependentes da profundidade – respondem ao ajuste no nível do fundo.
• Como resultado, as taxas de transporte de sedimentos mudam, o que afeta
novamente a evolução da morfologia.
• Existe uma interação (feedback) entre os processos hidrodinâmicos e a
morfologia (chamada morfodinâmica).
• O acoplamento entre os dois é realizado através do transporte de sedimentos.
Morfodinâmica
• Morfodinâmica costeira é o ajuste mútuo da morfologia e processos
hidrodinâmicos envolvendo o transporte de sedimentos.
• A resposta morfodinâmica pode ser positiva ou negativa.
• No caso de resposta negativa, o processo de ajuste continua até que uma nova
situação seja atingida quando nenhuma mudança ocorre.
Morfodinâmica
• Por exemplo, a resposta de uma costa com ondas incidentes normais a uma
realimentação de praia.
• As ondas dispersarão o sedimento até que a orientação da linha de costa seja tal
que os gradientes de transporte de sedimento sejam zero novamente.
• A resposta morfodinâmica negativa é então um processo que garante que após
uma perturbação um novo equilíbrio se desenvolve.
Morfodinâmica
• Na prática, um estado de equilíbrio nunca é estático, já que as condições externas
sempre mudam durante o processo de adaptação.
• Na resposta positiva o sistema é afastado do equilíbrio.
• Um exemplo é uma pequena perturbação no fundo, que causa a convergência no
transporte de sedimentos e se torna cada vez maior, formando uma feição de
maior escala como um baixio.
Processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos
• Como pré-requisito para a compreensão dos efeitos das obras de engenharia, os
processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos em rios, estuáriose mares costeiros devem ser conhecidos com detalhes suficientes.
Processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos
Rios
• Nos rios, as flutuações no nível da água são principalmente produzidas por
chuvas e escoamento superficial, enquanto a gravidade é a principal força motriz
para o transporte de água e sedimentos para o mar (ou lago).
Processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos
Mares continentais
• Nos mares continentais, os níveis de água e correntes são governados pelas
forças induzidas pela maré em combinação com forças induzidas por ondas,
ventos e pressão atmosférica.
• O ciclo de maré diário consiste em fases de enchente e vazante com direções de
fluxo opostas e uma força de fluxo continuamente variável. Tanto a direção do
fluxo quanto a intensidade do fluxo são influenciadas pela rotação da terra (força
de Coriolis) e pelos sistemas climáticos de grande escala (correntes geostróficas).
Processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos
Estuários
• Nos estuários, o fluxo de água e sedimentos é afetado pela mistura de água doce
do rio e a água salgada do mar (forças induzidas pela densidade).
• Circulação gravitacional vertical em sistemas de baixa energia onde a separação
da água do rio e da água do mar ocorre ao longo o ciclo das marés.
• Em sistemas com baixa amplitude das marés, a água doce do rio geralmente flui
para o mar como uma camada distinta sobre o topo da água do mar. Por sua vez,
há um fluxo compensador de água do mar para dentro do estuário próximo ao
fundo.
Processos básicos do escoamento e transporte de sedimentos
Estuários
• Efeitos de ressonância podem amplificar a maré dentro do estuário.
• A diminuição da profundidade da água também aumenta a amplitude das marés
(empolamento) e, portanto, as correntes de marés, embora o efeito seja
contrabalanceado pelo aumento do atrito no leito.
• A duração das fases de enchente e vazante podem ser diferentes devido à
assimetria da maré.
Tipos de sedimentos
• Os tipos de sedimentos encontrado em qualquer sistema depende de fatores
hidrodinâmicos, sedimentológicos e geológicos.
• Geralmente, a areia é o tipo dominante de sedimento no leito do rio inferior, nos
canais principais de estuários e no leito do mar costeiro.
• Sedimentos mais finos (argilas e siltes) geralmente dominam ao longo das
margens dos canais e planícies de maré dentro do estuário.
Movimento do sedimento
Praias
• O movimento onshore-offshore, bem como o movimento de areia ao longo da
costa sob a influência de ondas oblíquas, são os fenômenos dominantes nas
praias arenosas.
• A direção líquida do movimento dependerá do clima predominante das ondas.
Movimento do sedimento
Sistemas estuarinos
• O movimento de sedimentos no ambiente estuarino segue o movimento da água.
• Na maré enchente, o sedimento costeiro é transportado para dentro do estuário,
sendo misturado com sedimentos erodidos do leito e margens do estuário, e com
aqueles provenientes do rio.
• Na maré vazante, os sedimentos são transportados para fora do estuário.
Movimento do sedimento
Sistemas estuarinos
• Nem todo o material depositado durante a enchente anterior será erodido
novamente pelo fluxo de vazante em locais com velocidades de vazante mais
baixas, especialmente nas planícies de maré.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Problemas de sedimentação (assoreamento) geralmente ocorrem em locais onde
a capacidade de transporte de sedimentos do sistema hidráulico é reduzida
devido a diminuição nas velocidades do escoamento e movimentos turbulentos
associados.
• Os exemplos são:
- expansão da profundidade e largura do fluxo devido a variações naturais ou
medidas artificiais (dragagem);
- presença de vórtices ou zonas de vórtices, zonas de separação de fluxo, zonas de
águas mortas.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Expansões da profundidade de canais navegação reduzirão as velocidades
induzindo o assoreamento.
• Da mesma forma, a expansão da largura das bacias dentro de uma área portuária
reduzirá as velocidades, estimulando o assoreamento.
• Os píeres ou estruturas de estacas criam redemoinhos, resultando em aumento
do assoreamento.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Portos e marinas geralmente sofrem sedimentação devido à redução das
velocidades do escoamento e da atividade das ondas
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Os problemas de sedimentação são mais frequentemente associados à
interferência humana no sistema físico.
• Mas também um fenômeno natural, com sedimentos sendo transportados de
locais de origem para locais de deposição.
• Exemplos de áreas de sedimentação natural são baixios e planícies de maré.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Nunca devem ser construídos portos ou marinas no interior de curvas, onde
processos naturais de deposição ocorrem.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
Problemas de sedimentação (assoreamento)
Problemas de sedimentação (assoreamento)
• Canais naturais de entrada de maré geralmente sofrem sedimentação devido à
deriva litoral de sedimentos induzida pelas ondas.
• Longos molhes são construídos para evitar o assoaremento dos canais, causando
sedimentação à montante e erosão à jusante da estrutura.
Problemas de sedimentação (assoreamento)
Canais de navegação
• Portos são de importância vital para a economia.
• O aumento dos navios (calado) requer a dragagem de canais de acesso ao porto.
• Estes canais sofrem sedimentação, necessitando de dragagens de manutenção
para assegurar a passagem segura dos navios.
• Os custos relacionados às operações de dragagem podem ser críticos para o
funcionamento de portos. Assim, os canais devem ser projetados de uma forma
que a sedimentação seja mínima.
Canais de navegação
• Quando o fluxo passa transversalmente a um canal, as velocidades diminuem
devido ao aumento das profundidades no canal e, consequentemente, a
capacidade de transporte de sedimentos diminui, sendo depositados sedimentos
no canal.
Canais de navegação
Canais de navegação
Canais de navegação
• Quando as ondas estão presentes, esse processo é consideravelmente
aumentado devido à ação de agitação dos movimentos de ondas na região
próxima ao fundo, resultando em maiores concentrações de sedimentos, que são
subsequentemente transportados pelo fluxo.
• Canais naturais de navegação em estuários muitas vezes sofrem com a geração
de baixios na transição de canais dominados por correntes de maré enchente e
maré vazante.
Canais de navegação
Fatores que aumentam a sedimentação são:
• canal profundo e largo;
• orientação quase normal ao fluxo;
• fluxos fortes e grandes ondas passando pelo canal;
• sedimentos finos (areia fina e lama);
• alinhamento através de áreas de baixios.
Assoreamento de reservatórios
• A sedimentação em canais de navegação e reservatórios é um problema comum
em muitos sistemas fluviais.
• Sedimentação em planícies de inundação é um problema grave pois reduz a
capacidade de inundação do sistema fluvial resultando em transbordamentos
mais frequentes.
• Quando o fluxo do rio entra no reservatório, sua velocidade e,
consequentemente, capacidade de transporte são reduzidas e parte da carga de
sedimentos é depositada no reservatório.
Assoreamento de reservatórios
• A quantidade de sedimento depositada depende do tipo de sedimentos no
sistema fluvial, forma do reservatório, tempo de residência e procedimentos de
operação.
• Frequentemente, mais de 90% da carga de sedimento que entra no reservatório
fica aprisionada.
• A perda de capacidade de armazenamento de água no reservatório é um
problema grave já que a função primária de um reservatório é armazenar água
para controle de inundações,abastecimento de água, irrigação e geração de
energia.
Assoreamento de reservatórios
Problemas de erosão
A erosão costeira pode ser causada por:
• Eventos de tempestades
• Reduções no aporte de sedimentos fluviais
• Obstrução da deriva litoral de sedimentos pela presença de barreiras naturais ou
artificiais
• Aumento no nível do mar
• Interferências humanas (e.g., destruição da vegetação, construção na faixa praial)
Problemas de erosão
• Sob a influência das ondas, a posição da linha de costa muda continuamente.
Variações ocorrerão na escala temporal de tempestades e estações do ano.
• Durante tempestades, ondas altas e longas causam a erosão da praia. O
sedimento é depositado na zona de surfe (onde as ondas arrebentam).
• Um perfil típico de tempestade tem uma praia estreita e um declive
relativamente plano.
Problemas de erosão
• A sazonalidade é especialmente evidente no hemisfério norte, que experencia
um grande número de tempestades no inverno. Assim, um perfil de tempestades
é também chamado de perfil de inverno.
• Durante tempestades, o alto nível da água pode também causar erosão de dunas
e inundações.
• No verão, a areia é movida novamente para a praia e para dunas por ondas baixas
de pequeno comprimento.
Problemas de erosão
• Este transporte de sedimento transversal à costa (cross-shore) causa a oscilação
da linha de costa, mas a princípio a posição média da linha de costa não muda.
• A posição média da linha de costa só irá mudar no caso de uma perda ou ganho
estrutural de sedimento.
• Erosão estrutural pode ocorrer quando a areia desaparece em cânions
submarinos ou é levada na direção longitudinal sem que haja uma reposição.
• As variações sazonais são relevantes para o turismo (largura da praia) ou para a
segurança de propriedades próximas a praia.
Problemas de erosão
Problemas de erosão
Problemas de erosão
• Com a construção do canal artificial do DNOS no final da década de 1950, e
posterior estabilização da desembocadura deste canal com molhes, deu-se início
a um intenso processo erosivo na região do Balneário Pontal II.
• Tal processo foi descrito por Angulo (1993a; 1993b) e Soares et al. (1994). Os
estudos detectaram um recuo da linha de costa da ordem de 150 m, entre 1953 a
1993.
• Krueger et al. (1996) detectaram erosão de aproximadamente 250 m de 1953 a
1996, com recuo médio de 5,8 m/ano, na área próxima a desembocadura do
canal. Porém, esta erosão não foi homogênea para todo o local.
Problemas de erosão
• Em sistemas fluviais, problemas de erosão podem ocorrer devido à construção de
estradas e pontes em quando a vegetação é removida e cortes inclinados no
declive são feitos e deixados sem proteção.
• Erosão nos pilares de pontes (scour) pode levar a queda da ponte.
• Obras de controle em rios podem ter efeitos adversos causando o aumento da
erosão ou sedimentação. Estes problemas podem criar altos custos públicos de
manutenção.
Problemas de erosão
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
1. Especificação do problema e definição de um contexto mais amplo (aspectos
socioeconômicos, legais, políticos, ambientais, administrativos, etc.).
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
2. Formulação de objetivos gerais e estado de conhecimento desejado
- nível de precisão exigido,
- tempo e orçamento disponíveis.
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
3. Determinação das dimensões do problema e análise do sistema físico (estado
atual do conhecimento)
- funções relevantes,
- parâmetros físicos de interesse,
- escalas de espaço e tempo envolvidas,
- estado do sistema (indicadores),
- conhecimento existente (literatura, gráficos, entrevistas).
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
4. Formulação de hipóteses relacionadas ao problema.
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
5. Geração de soluções alternativas e estimativas de custos
- seleção e aplicação de ferramentas (bases de dados existentes,
medições/monitoramentos, modelos),
- aplicação de conhecimentos especializados.
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
A abordagem geral para resolver problemas de sedimentação e erosão consiste nos
seguintes elementos principais:
6. Seleção de solução ótima.
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
As três regras mais básicas são:
1. Tentar entender o sistema físico com base nos dados de campo disponíveis;
executar novas medições de campo se o conjunto de dados de campo existente não
for suficiente.
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
As três regras mais básicas são:
2. Tentar estimar os efeitos morfológicos de trabalhos de engenharia baseados em
métodos simples (regras gerais, modelos simplificados, modelos de analogia, isto é,
comparação com casos similares em outros lugares).
Abordagem para resolver problemas de sedimentação e erosão
As três regras mais básicas são:
3. Usar modelos detalhados para ajuste fino e determinação de incertezas (estudo
de sensibilidade tentando encontrar os parâmetros mais influentes).
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Geometria e escalas do sistema
- linha de costa,
- profundidades,
- dimensões dos baixios e formas de fundo,
- composição e distribuição dos sedimentos,
- escalas temporais de sedimentação natural e padrões de erosão (taxas de
migração),
- volumes de dragagem.
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Transporte de sedimentos
- formas de fundo (tipo e dimensões),
- perfis de concentração de sedimentos,
- composição granulométrica (areia), porcentagens de lama e matéria orgânica,
- velocidades de queda dos sedimentos.
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Marés e correntes
- variação do nível da maré (micro < 1 m, meso 1 a 4 m, macro > 4 m),
- velocidades máximas nas fases de enchente e vazante,
- duração e assimetria das fases de enchente e vazante,
- distância de influência da maré,
- velocidades de escoamento residuais (médias das marés),
- padrões de escoamento tridimensionais (escoamento em curvas, escoamento
estratificado),
- correntes induzidas pelo vento.
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Clima das ondas
- direção dominante do vento e das ondas,
- frequência e intensidade das tempestades,
- tipos de exposição costeira (aberta, abrigada ou exposta),
- presença de barras na zona de arrebentação.
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Descarga derios
- frequência e intensidade de inundações,
- níveis de água e intensidades de fluxo,
- presença de estruturas de controle a montante (açudes, barragens e
reservatórios).
Análise do sistema físico
Uma das atividades mais importantes dentro de uma abordagem de engenharia é
uma análise completa do sistema físico considerado, envolvendo:
Fenômenos estuarinos
- efeitos de estratificação,
- zona de máxima turbidez,
- planícies de marés e baixios (taxas de migração),
- cruzamentos de canais de cheia e de vazante,
- deltas de maré e barras migratórias.
Ferramentas para resolver problemas de erosão/sedimentação
As ferramentas disponíveis para resolver problemas de erosão/sedimentação
incluem:
• Estudos de campo (medições e monitoramento)
• Modelos de escala reduzida
• Modelagem matemática
Estudos de campo
Medições hidrodinâmicas
- dados de nível de água,
- velocidade de corrente em posições fixas,
- perfil de velocidade de corrente (método ADCP) de barcos em movimento,
- medições de vazão nos canais principais,
- campo de ondas próximos à costa.
Estudos de campo
Medições do transporte de sedimentos
- tipos e composição do sedimento (lama, silte, areia, cascalho, misturas),
- tensões críticas de cisalhamento de erosão e deposição (lama),
- velocidade de sedimentação (floculação da lama),
- transporte de carga no fundo,
- concentrações de sedimentos em vários níveis acima do fundo,
- densidade aparente do material do leito (consolidação da lama).
Estudos de campo
Morfologia
- batimetria em função do tempo,
- rastreios de formas de fundo,
- sedimentação e volumes de erosão a partir de dados batimétricos.
Modelos de escala reduzida
Modelos de engenharia de fundo fixo
- níveis de maré e padrões de fluxo,
- condições de ondas perto da costa,
- configuração de estruturas,
- resistência das estruturas (quebra-mares).
Modelos de escala reduzida
Modelos de engenharia de fundo móvel
- valiosos para fenômenos 3D de pequena escala (padrões locais de deposição e
deposição),
- efeitos de escala devido à representação incorreta da mobilidade de sedimentos
e formas de leito,
- efeitos de laboratório devido a limitações de espaço e condições de contorno
simplificadas
Modelos de escala reduzida
Modelos de processo
- dados para a compreensão da física envolvida,
- dados para calibração e validação de modelos numéricos,
- variação sistemática de parâmetros,
- resultados de experimentos imediatos e repetíveis.
Modelos matemáticos
Modelos unidimensionais (1D)
- adequados para rios e sistema de rede de canais em estuários (não
estratificados),
- adequados para fluxos costeiros ao longo da costa,
- equações integradas em seções transversais,
- fórmulas de capacidade de transporte de sedimentos,
- vantagens : fácil de aplicar, bons resultados para os níveis e descargas das marés,
morfologia a longo prazo,
- desvantagens: maus resultados para as correntes locais; nenhuma informação de
morfologia lateral,
Modelos matemáticos
Modelos bidimensionais na vertical (2DV)
- estrutura vertical de velocidade e concentração de sedimentos incluída,
- fácil de aplicar,
- estimativas a longo prazo.
Modelos matemáticos
Modelos bidimensionais na horizontal (2DH)
- adequados para mares costeiros e estuários,
- equações de massa e momento em duas direções horizontais (integradas na
vertical),
- equação de sedimentos em suspensão integrada na vertical,
- procedimentos de inundação/alagamento,
- aninhamento de modelos para cálculos detalhados,
- vantagens: ferramenta padrão, fácil de combinar com modelos de onda,
- desvantagens: não simula fluxos estratificados, não simula fluxos secundários.
Modelos matemáticos
Modelos tridimensionais (3D)
- Equações de conservação de massa e momento em três dimensões (pressão
hidrostática é geralmente assumida),
- vantagens: todos os efeitos incluídos (fluxo estratificado e não estratificado, fluxo
secundário),
- desvantagens: mais difícil de aplicar, apenas para problemas locais, de curta
duração.
Ferramentas para resolver problemas de erosão/sedimentação
• As previsões de sedimentação/erosão só podem ser feitas com precisão, se
houver compreensão suficiente dos processos físicos com base nas medições de
campo.
• Esses tipos de medições exigem pessoal experiente para manipular os
equipamentos e muitas vezes são caras para cobrir as variações naturais de longo
prazo.
Ferramentas para resolver problemas de erosão/sedimentação
• Modelos de laboratório de leito fixo podem ser operados para determinar o fluxo
local e os campos de ondas.
• Os modelos de leito móvel podem ser aplicados para obter informações de
desenvolvimentos morfológicos locais e de pequena escala próximos às
estruturas.
• Os resultados desses modelos de laboratório sofrem, no entanto, de erros de
escala e erros de interpretação relacionados às condições de contorno
esquematizadas.
Ferramentas para resolver problemas de erosão/sedimentação
• Modelos matemáticos não sofrem efeitos de escala, mas os erros de
interpretação devido a formulações simplificadas de modelos e condições de
contorno também limitam o uso de resultados de modelos.
• Os modelos matemáticos são relativamente fáceis de usar, mas não são
particularmente baratos de operar, já que muitas execuções realizadas por
especialistas são necessárias para se ter uma boa noção dos parâmetros mais
importantes e incertezas envolvidas.