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modelação de quebramares destacados

1. 4 200 400 600 Figura 6 6 Varia o espacial da fase da onda O Copla MC gera seis representa es distintas os vectores corrente os conjuntos vectores corrente topografia vectores corrente magnitude e vectores corrente altura de onda e ainda os n veis m dios a duas e tr s dimens es Na figura 6 7a e 6 7b est o representadas duas destas seis representa es respectivamente os vectores corrente magnitude e os vectores corrente topografia Nestes ao contr rio dos gr ficos representados na figuras 6 5a e 6 5b a densidade dos vectores a mesma Com a agita o de noroeste usada nesta simula o clara a maior intensidade de correntes a barlamar dos espor es e tamb m na zona central da faixa entre os dois quebramares Esta zona central como j foi referido no cap tulo 5 das zonas que apresenta maiores problemas em termos de eros o Na legenda poss vel ver a correspond ncia entre a dimens o dos vectores e a velocidade velocidade esta que a m dia das velocidades em profundidade e no tempo A representa o 6 7b onde estes vectores est o sobrepostos topografia poder tornar se confusa e de dif cil interpreta o 50 Modela o de Quebramares Destacados 2 a E CR os Rg CR id EE ps VOTA E Td RL E Qi Ei E o Qi q Qd Qi Qi tom Di 1 0 2g 3 a ERN RAL Eid EO ERA Bm Flo E 7a il ta E 6a 00 nos Ps P Ha Gio E a Da pea e a e TOTO ir La u TOD
2. ZH m altura de onda de 5 m 14 Modela o de Quebramares Destacados Rr Qro 1E Rs em 5 i T mm e i R jo E RR SO Rm cho No Mom am pe a oa Mo 4 ao a A 15 paa o r D a PE o a T Ar i a ARE eo re E cada rp F E ir T a a pe de re Pin e E 215 r q L i O s A Rim RA Tom OMS au NAN Ru mm np Figura B22 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 75 Modela o de Quebramares Destacados tor SU r Figura B23 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 76 Modela o de Quebramares Destacados fora im dj tom 150000 m Ahr DRT a O tou o Eu Rd tt tt PAR Dc DR a CELTES EDIR Topografia BERAR E 10000 o E RE 105000 admcial EE pri g f 100000 2 00 Fo EIN PO RE FALHI H Eni BRR di ia Wa amaw 5 00 750 0 EN 7000 la ng g0 io 2 00 550 00 1 0 S000 RA Pi da 1 00 400 00 350 00 Re 300 00 Si de 250 00 4 00 as Ria 5 00 hie 150 00 JE 100 00 S je 5 00 7 00 157 DO 8 00 E Frans porte Topografia 1 potencial final fm n l Figura B24 a Vectores trans
3. 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s e espectro direccional de N65 W 25 Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 18 s e espectro direccional de N65 W 25 Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s e espectro direccional de N65 W 25 53 Modela o de Quebramares Destacados RR a st Rim ID 1D Hi pi NS 1 e aA 215 Odo Dis PR F om E ms Ton de mar O ZH altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste o n ve frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula Figura B1 a Alturas de onda J m 54 Modela o de Quebramares Destacados TEUS 1400 120 o JL EPE i Eos E Li po o pa H e tm Ra dal Tp Ta a em ah Lo od dd ss d T sus F Li Figura B2 a Vectores agita o mag
4. O ZH metros e orienta o da agita o noroeste b Vectores transporte potencial magnitude para situa o de mar O ZH metros altura de onda 2 metros e orienta o de noroeste 67 Figura 6 24 Vectores transporte potencial magnitude para o caso de agita o de oeste altura de onda 5 metros mar O ZH metros e per odo de 18 segundos 68 Figura 6 25 a Varia o da batimetria oeste b Varia o da batimetria noroeste 69 Figura 6 26 Varia o da batimetria caso de mar O ZH metros 5 metros de altura de onda per odo de 12 segundos e orienta o da agita o oeste eee aerea 70 Figura 6 27 Varia o espacial das alturas de onda significativas 73 Figura 6 28 a Vectores agita o magnitude b Vectores corrente magnitude 74 Figura 6 29 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria 75 Figura 6 30 Varia o da batimetria para 12 horas e ereeeeeeeereea ae aerreeea an erreenda 71 Figura 6 31 a Varia o da batimetria para 48 horas b Varia o da batimetria para 72 horas 78 Figura 6 32 Representa o a duas dimens es da batimetria com o quebramar destacado e IOMbolo Metros do ZF naaa aa US 79 Figura 6 33 a Vectores corrente magnitude para situa o de per odo 18 segundos altura de onda 5 metros
5. i d ae m da Fm dm Em dm l aT i ip o hi mt e ig Si a lea a ir re r io O wo I SE EM 1 p n rrm E r f A i J 1 i A f t iF T i va i 14d Lp mm ray Figura A13 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 14 Modela o de Quebramares Destacados Tom Mom Do t Figura A14 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 15 Modela o de Quebramares Destacados ER Ee ENIO Sado Hargi P rodo RR 85 00 H od er SU AAL AI D SD Sd 29 00 Ed 75 07 TOO O PR 7 o jo e m mi im Te im Ta im hi im dm T o 7 Ly A o e ne pu ee pa apa Topografia Transporte final Mm potencia oram Tom 10100 m Sor od d l l I i L k i Ll L L r i Te E 4 T T E E a pi l l k l re 3 tom Figura A15 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 16 Modela o de Quebramares Destacados e T o r gt i i
6. rea de interven o localizada entre os espor es principais Norte e Sul Para uma an lise das altera es mais recentes apresentado um conjunto de imagens figura 5 4 de Setembro de 2003 Outubro de 2006 e ainda Junho de 2007 que deixam bem patente a constante altera o da rea de praia em Espinho 36 Modela o de Quebramares Destacados Dm plaan pe r TeS T HTT papa Rr 7 i r r m n E b Figura 5 3 Evolu o da costa de Espinho entre 1958 e 1988 adaptado de Mota Oliveira 1991 37 Modela o de Quebramares Destacados Figura 5 4 Frente Mar tima de Espinho em Setembro 2003 Outubro 2006 e Junho 2007 da esquerda para a direita Google Earth M 5 2 CARACTER STICAS DA OBRA EM ESTUDO 5 2 1 QUEBRAMAR DESTACADO No trabalho Projecto de um quebramar destacado de protec o para a frente mar tima de Espinho Pereira 2008 foi proposto um quebramar destacado tendo em vista a mitiga o do problema atr s descrito Esta estrutura rectil nea poderia tomar v rias direc es entre paralela a Norte ou a Sudeste visto que as direc es predominantes da agita o s o Oeste e O s Noroeste O seu afastamento em rela o costa n o poderia ser muito pequeno pois poria em risco a circula o das guas balneares mas tamb m se fosse muito grande a estrutura poderia n o ter qualquer efeito na linha de costa O quebramar destacado projectado no trabalho referido apresenta u
7. SUGEST ES DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS eres 86 BIBLIOGRAFIA sas sisal a e ia Aa RO q DE RE a 89 ANEXOS Modela o de Quebramares Destacados NDICE DE FIGURAS Figura 2 1 Molhes do Douro MOPTC 2009 erre eeeeerreee re eereeaea aa errenanaaao 4 Figura 2 2 Praia de Castell de Ferro em Granada Google Earth IM 4 Figura 2 3 Perl transversal PO assado eras a a Da ada 5 Figura 2 4 Esquema para forma o de sali ncia ou t mbolo e da ac o da refrac o adaptado de French 2002 casais a Ee EL U Asa DESDE o So LU aro nad Ua pias U Una TonDEGEENCSGUNaEo asas ass nepUn aca ead 6 Figura 2 5 Esquema para forma o de sali ncia e t mbolo adaptado de Abbott et al 1994 7 Figura 2 6 Esquema da difrac o provocada por um quebramar destacado adaptado de ollVvest r etal T997 osie A RE PA RS 7 Figura 3 1 Esquema de baia praia em equil brio segundo a formula o de Hsu e Evans 1989 adaptado de Gonz lez Medina 2001 reciso ten a a a aA a enana 10 Figura 3 2 Influ ncia do estu rio e da ilha impedem a forma de equil brio Gonz lez e Medina POOT oaan a a 11 Figura 3 3 Defini o das diferentes zonas geradas por um quebramar destacado Taveira FIALO 2007 iraa a a aa a a 11 Figura 3 4 Esquema elucidativo da rela o entre as vari veis Amin B Ro e Y Taveira Pinto 20O A SAP RR A 12 Figura 3 5 Compara o entre as duas formula es e a baia real adaptado de
8. TIC 33 5 CASO DE ESTUDO QUEBRAMAR DESTACADO PARA A FRENTE MAR TIMA DE ESPINHO 35 5 1 CARACTERIZA O GERAL ssiiasasstasesesnioiosEniDades CESLCaSE Sil ges gpb nha das doados sSibS Dadas ida medo dia Sea dDad es adia 35 5 2 CARACTER STICAS DA OBRA EM ESTUDO e iieesereeereesereserreereranans 38 5 2 1 QQUEBRAMAR DESTACADO usar sinpiarasabenade SG SCoF os AaTaadTini piadas in Asa ga aaa lei PEA Faniinia ra dA Sa GS AGS nas Enio Eni 38 52 2 AGITA O MARI NMA ss ia a a a SS RD a e a 39 9 2 SS EDIMENTOS manni SO dO SO A dd OE pa A pp dd 41 DAA BATME PRA a DD qa cara 41 6 SIMULA ES DO CASO DE ESTUDO 43 0 CAINT RODUC AOne a E E A RR 43 6 2 SIMULA ES UTILIZANDO O SOFTWARE MOPLA ss ereeeeterareeeeraeeaneerianas 44 6 2 1 SIMULA ES COM A BATIMETRIA BASE iisiii iii si sis si esse cresee re aea rea nee rea aee renan rea a ear nenne 44 6 2 2 SIMULA ES REALIZADAS COM QUEBRAMAR DESTACADO iiiiisteeestereea seara srearranrenna 60 6 2 3 SIMULA ES REALIZADAS COM QUEBRAMAR DESTACADO PARA EVENTOS DE 48 E 72 HORAS 76 6 2 4 SIMULA ES COM O QUEBRAMAR DESTACADO E T MBOLO ciiiitteesereasereanareearrtanaena 78 viii Modela o de Quebramares Destacados T CONCLUS ES ssa dad dida ea AAA 85 7 1 S NTESE DOS RESULTADOS OBTIDOS E CONSIDERA ES FINAIS caan 85 7 2 POTENCIALIDADES E DEBILIDADES DO SOFTWARE SMC e 86 7 3
9. Topografia g0 ENO EE EO Fer CRE E 1 E Pe ES DO E Doi SU O 7 i F J Smii T E r o Mo eE eT dl AIDI Ei EE FE x Ar A a RD tg 1 a E RT Ta A ca E Tal Ep E a a E ie Rr 1 RE es Fa m a SPO 250 2D di TOLDO o RP Topografia final fm Transporte potencial moram ED r Mi dl Tom Varia o da batimetria simula o n vel de mar b 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita J Figura A33 a Vectores transporte potencial magnitude o de noroeste 34 Modela o de Quebramares Destacados li Tm coa 110 RA Li a 5 Tom 4 0 de mar ve orienta o da agita o de oeste E Figura A34 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n do de onda de 12s per o m altura de onda de 5 m ZH 35 Modela o de Quebramares Destacados RO pi Eu A per Posta met e fo CRS a a Ea o dt mad tor LAN Jo to Figura A35 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 36 Modela o de Quebramares Destacados da k b m e Fm da Fm T ma Pe e SEA fe i ppa a e is b b a i e Ta aj m m e a T
10. b Varia o da batimetria 59 Figura 6 16 Representa o a duas dimens es da batimetria com o quebramar destacado MEIOS dO ZH snuron kaan r a aa a tCD a SU 60 Figura 6 17 Representa o a tr s dimens es da batimetria com o quebramar destacado dontejigo sie ZI serenti raO e e ia ariaa 61 Figura 6 18 a Alturas de onda frentes de onda para a orienta o de agita o oeste b Alturas de onda frentes de onda para a orienta o da agita o de noroeste rea 62 xi Modela o de Quebramares Destacados Figura 6 19 a Varia o espacial da fase para a orienta o da agita o de oeste b Varia o espacial da fase para a orienta o da agita o de noroesite a eeeeeeeereerenreerenana 63 Figura 6 20 a Vectores agita o magnitude para a orienta o da agita o de oeste b Vectores agita o magnitude para a oreinta o da agita o de noroeste i 64 Figura 6 21 a Vectores corrente magnitude para a orienta o da agita o oeste e b Vectores corrente magnitude para a orienta o da agita o de noroeste aerea 65 Figura 6 22 a Vectores transporte potencial magnitude para orienta o da agita o oeste e b Vectores transporte potencial magnitude para orienta o da agita o noroeste 66 Figura 6 23 a Vectores transporte potencial magnitude para a situa o de n vel de mar
11. dist ncia desde o ponto de controlo at linha de costa m Yo largura te rica da sali ncia m Y largura efectiva da sali ncia m Zo rugosidade do fundo ZH zero hidrogr fico m a valor tabelado dependente da direc o da onda incidente Tan e Chiew 1994 Omin par metro de c lculo de Hsu e Evans 1989 B ngulo entre o ponto de difrac o e a linha de controlo para Hsu e Evans 1989 B constante do m todo Gonz lez e Medina 2001 para o c lculo de Qmin O ngulo entre a frente de onda e as linhas de controlo para Hsu e Evans 1989 v viscosidade cinem tica m s ngulo de atrito interno dos sedimentos dbo transporte pelo fundo sobre leito plano para Bailard 1981 dps transporte pelo fundo devido ao efeito da pendente do fundo para Bailard 1981 dso transporte em suspens o em suspens o sobre leito plano para Bailard 1981 dss transporte em suspens o devido ao efeito da pendente do fundo para Bailard 1981 q transporte total pelo fundo e por suspens o nas direc es x e y para Bailard 1981 ep factor de efici ncia do transporte pelo fundo XV Modela o de Quebramares Destacados es factor de efici ncia do transporte em suspens o T tens o tangencial no fundo em N m Acordes An lise de curto prazo de praias Arpa An lise de m dio e longo prazo de praias Atlas M dulo de cotas de inunda o Baco M dulo de batimet
12. k Eq mo Rr dont 5000m E Tom 0 200m s a E o I j Figura 6 28 a Vectores agita o magnitude b Vectores corrente magnitude 4 Modela o de Quebramares Destacados E interessante verificar que a altera o do per odo de pico origina resultados bastante d spares Nessa situa o que est representada no anexo B e com per odo de pico de 18 segundos as zonas onde existem maiores velocidades est o situadas a barlamar do quebramar destacado e a tamb m a barlamar dos dois espor es estando a zona central menos sujeita a fortes correntes como era o caso da figura 6 28b Topografia a ARIA Transporte potencia pro ram Fopogratia Hnal pm Tom TO OM m A d E Dodo Figura 6 29 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria A figura 6 29a que diz respeito aos vectores transporte potencial e sua magnitude mostra uma grande diferen a de valores m ximos entre as simula es de agita o irregular e as de agita o regular Este facto j assinalado para as simula es com a batimetria base mais uma vez confirmado devendo se muito provavelmente ao facto de na agita o regular todas as ondas serem de 5 metros de altura e de frequ ncia fixa e de neste caso os valores variarem e atenuarem os efeitos do transporte potencial Outro aspecto decisivo a variabilidade da orienta o da agita o que poder tamb m contribuir para
13. orienta o da agita o de noroeste Modela o de Quebramares Destacados a r E Nar LO NS E i pi l l T fa i K E gt Re ka so Hori ie Figura A10 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 11 Modela o de Quebramares Destacados Tom 2500 TEETE 2d 0 Za Figura A11 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 12 Modela o de Quebramares Destacados Topografia S500 Cia EN ri mgl PERA PRATA roi 7500 5 Qi TN Ri ES th aii sono ERA it RR RO too RT STANIN 1 00 AI dl EFE R ani ER ET 75 0 SA EuR En 15 00 Fi 10 00 200 00 4 0i AAi 10 0 Frans pare Topografia potencial finalin my porem Tem MAD me ir dl 0 Fo Figura A12 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 13 Modela o de Quebramares Destacados Tip do 5 50 PR 5 90 O ro ro 5 21 ido DD er 50 4 00 3 00 ER PE PE 1 50 Tol 15 Ja m CD a p
14. p O Direccion to ho D O O H D 100 OIE o 1 0 15 0 Frecuencia Hz Figura 6 12 Espectro bidimensional a duas dimens es Figura 6 13 Espectro bidimensional a tr s dimens es Tal como para a agita o regular em que os tr s modelos geravam v rios outputs para a agita o irregular o Copla e o Eros geram as mesmas representa es j referidas para a situa o de agita o regular sendo que apenas no que diz respeito ao Oluca que existem diferen as Para este poss vel gerar gr ficos de isolinhas de alturas de onda significativas os vectores referentes altura de onda significativa o conjunto destes com a topografia e a magnitude e ainda a superf cie livre a duas e tr s dimens es A figura 6 14a apresenta os gr ficos 1solinhas de altura de onda significativas e a 6 14b e os vectores corrente magnitude Se compararmos estes resultados com as simula es com agita o regular com inputs semelhantes s o not rias as diferen as para o gr fico das isolinhas de altura de onda significativa onde se produzem melhores resultados especialmente nas zonas de sombra dos espor es verificando se uma clara difrac o das ondas e o l gico decr scimo com o aproximar da linha de costa Se se comparar com as outras simula es de agita o irregular existe uma l gica diferen a para as simula es de 2 metros de altura significativa que se verifica na altura de onda 57
15. t f j l l Figura B19 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 2 Modela o de Quebramares Destacados a Tom 10 0 D J Figura B20 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 13 Modela o de Quebramares Destacados RR Dm mi O CS PP Ma Te e Cp na Topografia AIDA RR RUA Ja der o 2 2 DR o 2 2 E og o mo To o Mo o Es da m C H ER 2888888822929 pra G a e a Ea a Ea PR E ANNESraA ESSAS ONO LE E SDS g SBE Tom m n do m po PP e E RR 0 a T mi li o o a a o tm mp pe o A ps 1 A RR o Sp oro Tm o e lh bi T befe Ooo io OO mm Dina E A oo om s l d T k Aa o Mm ne pe rp Eca Tam S im E ER Ta no Fra DnA aa a na dos 1 ana pe a n ia wau 1 r Fra Pr CE Ea cada q ra o pe F Tat Te pd ho DT oe o e um k 1 r E de mar O todo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste r ao Nnive ma b Varia o da batimetria simula Figura B21 a Vectores transporte potencial magnitude per J
16. uma diminui o t o not ria visto que os valores m ximos de agita o regular s o da ordem dos 150 75 Modela o de Quebramares Destacados 200 m h m l e de nos casos de agita o irregular n o ultrapassarem os 40 m h m l Contudo a localiza o das zonas de recircula o mais intensas acontece nos mesmos locais que as observadas para as simula es de agita o regular de noroeste com alturas de onda de 5 metros e n vel de mar de 4 0 ZH metros Fazendo agora uma an lise conjunta com as restantes simula es de agita o irregular e tal como para as correntes o par metro per odo de pico influencia de forma decisiva os locais de maior transporte potencial Mais uma vez se s se alterar este par metro os locais de maior magnitude passam a ser a barlamar do quebramar destacado situa o muito diferente da registada na figura 6 29a Para as simula es com altura de onda significativa de 2 metros a distribui o das zonas de recircula o principais mant m se tendo menor magnitude Como valor m ximo do transporte potencial estas simula es apresentam valores da ordem dos 10 m h m Finalmente a figura 6 29b referente varia o da batimetria apresenta pouca varia o nas batim tricas como j tinha sido notado para as simula es com a batimetria base com agita o irregular Este facto est relacionado com os baixos valores que estas simula es apresentam para o transporte potencial j
17. vel criar representa es tanto a duas dimens es como a tr s dimens es da batimetria base Deste modo a figura 6 1 representa a batimetria a duas dimens es e a figura 6 2 a batimetria a tr s dimens es 10 00 9 00 8 00 7 00 16 00 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 800 600 400 200 200 400 600 Figura 6 1 Representa o em duas dimens es da batimetria base metros ao ZH 44 Modela o de Quebramares Destacados 9 80 9 20 8 60 8 00 7 40 6 80 6 20 5 60 5 00 4 40 E 9 80 3 20 2 60 2 00 1 40 0 80 0 20 0 40 1 00 1 60 2 20 2 80 3 40 4 00 4 60 5 20 5 80 6 40 7 00 7 60 8 20 8 80 9 40 10 00 Figura 6 2 Representa o em tr s dimens es da batimetria base metros ao ZH O quadro 6 1 reproduz os dados referentes s simula es sobre a batimetria base usando agita o regular Cruzando estes dados poss vel definir 16 combina es que correspondem s 16 simula es efectuadas Quadro 6 1 Dados considerados nas simula es com a batimetria base usando agita o regular N vel de Mar Altura de Onda Per odo seg Orienta o da Agita o m m 4 0 ZH 2 12 NW 0 0 ZH 5 18 W Nestas simula es foram tomadas algumas op es quanto ao modelo de agita o e de correntes tendo sido escolhidas as op es por defeito propostas pe
18. 0 45 P E Figura A51 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 52 Modela o de Quebramares Destacados ANEXO B SIMULA ES COM QUEBRAMAR DESTACADO Simula es N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar
19. Chiew 1994 Com este modelo foram constru das as duas linhas de costa representadas a verde ambas com as caracter sticas a seguir descritas estando entre par ntesis os par metros n o edit veis e calculados pelo programa atrav s dos dados inseridos Planta de equil brio Forma em planta Tan e Chiew 1994 Frente de agita o orienta o noroeste profundidade da gua no ponto de difrac o para baixa mar de guas vivas hg 5 0 metros e per odo de 12 segundos Dist ncia da linha de costa Y 100 metros R 193 1 metros Qmin 58 811 P 31 2 e Y Ly 1 22 19 Modela o de Quebramares Destacados Batim trica da linha de costa considerada 2 0 ZH metros Perfil de equil brio Perfil de p de talude 1 Vertical 12Horizontal Praia seca altura de berma de 1 0 metro e largura de frente de praia de 3 0 metros Tipo de perfil perfil de um tramo Por limita es do pr prio software todo o t mbolo tem a mesma cota de 2 0 ZH metros ao contr rio da pendente decrescente que deveria apresentar no sentido linha de costa quebramar destacado De forma a verificar a estimativa proposta por Pereira 2008 de que seriam necess rios 250 000 m foi calculado o volume atrav s do MMT tendo sido encontra o valor de 227 000 m para formar o t mbolo com as caracter sticas descritas poss vel concluir que o volume apresentado por Pereira 2008 difere deste apenas 10 Para al m de permitir o
20. Institution of CNIIENOMOGTS 2002 rroen a a a eae a eN 12 Figura 3 6 Baia de P nxon Pontevedra Google Earth enaannnnnannnnnnnennnnensnnnnnnnnnnnnensnnrnresennenenne 13 Figura 3 7 Esquema da espiral logaritmica Yasso 1965 13 Figura 3 8 Varia o dos par metros adimensionais da forma em planta de equil brio para t mbolo BB B L e sali ncia Y9 Y B L para diferentes valores do comprimento do quebramar 2B da dist ncia do quebramar linha de costa Y e do comprimento de onda L Tavera FIMO 2007 as aeis ai a E a O 14 Figura 3 9 Esquema de defini o de um t mbolo Taveira Pinto 2007 sssssssssssssssssnrnnnnrrrrreseeees 15 Figura 3 10 Esquema de defini o de uma sali ncia te rica Taveira Pinto 2007 15 Figura 3 11 Esquema da transmiss o da agita o adaptado de Angremond et al 2004 16 Figura 4 1 Representa o esquem tica do SMC manual SMC 20 Figura 4 2 Esquema de contornos que se devem evitar adaptado de manual Mopla 23 Figura 4 3 Zonas v lidas de propaga o e limite ngulos limite adaptado de manual Mopla 23 Figura 4 4 Esquema geral de malhas e contornos adaptado do manual SMC 24 Figura 4 5 Compara o do espectro TMA para v rias profundidades com o espectro JONSWAP adaptado de Silvester et al 1997 erreeeeererreea ear errena aaa e
21. Mopla 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario Od n 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario Petra 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario SMC 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario Tic 3 0 Universidad de Cantabria Herbich J B 2000 Offshore detached breakwaters In Handbook of Coastal Engineering pp 5 2 5 97 McGraw Hill Handbooks Texas FUA Hsu J R C e Evans C 1989 Parabolic bay shapes and applications Proceedings Institution of Civil Engineers 87 2 557 570 Hsu J R C Benedet L Klein A H F Raabe A L A Tsai C P Hsu T W 2008 Appreciation ofstatic bay beach concept for coastal management and protection Journal of Coastal Research 24 1 198 215 West Palm Beach Florida ISSN 0749 0208 http books google com Abril de 2009 http www moptc pt Abril de 2009 http www panoramio com Maio de 2009 Institution of Civil Engineers 2002 Breakwaters coastal structures and coastlines proceedings of the international conference organized by the Institution of Civil Engineers 26 28 Setembro 2001 Londres Thomas Telford 89 Modela o de Quebramares Destacados Mota Oliveira I B e Martins Lic nio M P 1991 Obras de Defesa e de Recons
22. a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 26 Modela o de Quebramares Destacados 200 TEM k da SE TODO H A m in mM h E E a Eu z amp gia EDS Pig Figura A26 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 21 Modela o de Quebramares Destacados de dil A M SO 3 0 SAO e Sd 23g 25 0 dio e g 20g TED TED GRAAL te DO FL O e IN Ho N NO EMI Di Transporte potencia myporaim Topografia Pinel fm Tonm AQ m Hh dl 0 20 Figura A27 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 28 Modela o de Quebramares Destacados i i idi E Figura A28 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 29 Modela o de Quebramares Destacados Figura A29 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase
23. a b Figura A2 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados Topografia TRACTE Franspote potencia NYNO Topografia final im Tom 30000 m Hoh i Ae 0 30 Figura A3 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados r E me n t d cs LO L i o L I o Ra f bt o o O SP E i my Te tor 0a Figura A4 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados Tom 2 500 mr re oi J Za Figura A5 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados Topografia final im Transporte potencia ora i Tom 0000 m Him d g Fo Figura A6 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o d
24. a agita o de noroeste Tal como para a situa o base o efeito dos espor es ainda efectivo funcionando tamb m como meio de difrac o das ondas e provocando uma diminui o da sua altura na zona abrigada por estes A sotamar do quebramar destacado as alturas de onda diminuem at n veis pr ximos do zero sendo eficiente 61 Modela o de Quebramares Destacados mesmo para alturas de onda de 5 metros conjugadas com um n vel de mar de 4 0 ZH metros Outro aspecto a salientar a tend ncia em ambos os casos para o que aparenta ser uma menor efici ncia do conjunto quebramar destacado espor o na diminui o da energia de agita o na zona mais a norte ou seja entre o espor o norte e o quebramar destacado A existe uma entrada na zona protegida de agita o com maiores alturas Entre os espor es e o quebramar destacado not ria para ambos os casos a ac o da refrac o numa primeira zona o conjunto refrac o difrac o numa zona interm dia e na zona a sotamar o efeito isolado da difrac o Figura 6 18 a Alturas de onda frentes de onda para a orienta o de agita o oeste b Alturas de onda frentes de onda para a orienta o da agita o de noroeste Nas figuras 6 19a e 6 19b est o representadas as varia es espaciais da fase para as mesmas duas situa es Se ao largo se notam grandes diferen as devidas s diferentes orienta es na zona entre os espor es e o quebramar desta
25. at um sistema de dois quebramares destacados menores podendo assim avaliar qual a melhor estrutura para a protec o da linha de costa de Espinho Este estudo sairia do mbito deste trabalho pois a altera o da posi o e da orienta o do quebramar destacado em rela o linha de costa traria tamb m mudan as a n vel estrutural que n o foram abordadas nem consideradas neste trabalho 87 Modela o de Quebramares Destacados 88 Modela o de Quebramares Destacados BIBLIOGRAFIA Abbott M B Price A W 1994 Coastal estuarial and harbour engineers reference book Taylor amp Francis Angremond K D Roode F C Van 2004 Breakwaters and closure dams Taylor amp Francis French P W 2002 Coastal Defences Processes Problems and Solutions Routledge Gonzalez M Medina R 2001 On the application of static equilibrium bay formations to natural and man made beaches Coastal Engineering 43 3 4 209 225 Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual de referencia Copla 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual de referencia Eros 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual de referencia Oluca 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario Baco 3 0 Universidad de Cantabria Grupo de Ingenier a Oceanogr fica y de Costas Manual del usuario
26. c lculo do volume total poss vel tamb m representar perfis transversais do t mbolo paralelos nova linha de costa que sobrep em a batimetria base e a nova batimetria criada pelo volume de areia a depositar No anexo C est o representados dois perfis transversais das duas novas frentes de praia para o ponto Po ponto onde a linha de costa se torna paralela crista das ondas incidentes Para verificar a viabilidade da manuten o deste volume de areia foram feitas algumas simula es com as mesmas caracter sticas das realizadas at aqui Para al m das diferentes altera es bvias provocadas pelo t mbolo nas frentes de onda e na varia o espacial de alturas de onda verificaram se diferen as sobretudo nos gr ficos referentes aos vectores corrente e aos vectores transporte potencial Para simula es com altura de onda de 5 metros e n vel de mar O ZH metros verifica se um bom funcionamento do t mbolo interrompendo tanto as correntes como o transporte potencial As figuras 6 33a e 6 33b apresentam um exemplo disso comparando duas simula es com as mesmas caracter sticas diferindo apenas na exist ncia do t mbolo Na figura 6 23a est o representados os vectores transporte potencial magnitude para a mesma situa o da figura 6 33a e como se pode ver mesmo sem o t mbolo a zona a sotamar do quebramar destacado j estava fora dos locais com maior magnitude Tendo em conta a cota do t mbolo idealizado de es
27. com altura superior a 7 0 metros Na figura 5 7 est representada a varia o sazonal da altura de onda significativa na Figueira da Foz 100 JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Figura 5 7 Varia o sazonal da altura de onda significativa na Figueira da Foz Pereira 2008 Os per odos de onda mais frequentes para Leix es correspondem a alturas entre 1 0 e 2 0 metros e variam entre 10 e 13 segundos Na Figueira da Foz para o Intervalo de 1 0 a 3 0 metros os per odos s o de 11 a 15 segundos O per odo de pico apresenta valores id nticos em ambas as esta es com valores de 11 4 segundos a sul e 11 2 a norte Durante a ocorr ncia de tempestades na Figueira da Foz foram registados valores de 13 segundos enquanto que em Leix es se verificaram per odos de 16 e 18 segundos para alturas de 8 metros No quadro 5 1 est o representados de forma mais sint tica os valores enunciados anteriormente Quadro 5 1 Valores extremos e m dios globais da agita o na Figueira da Foz e em Leix es adaptado de Pereira 2008 Local Altura Significativa Per odo Altura Sig Per odo de Pico Direc o m dia m M dio M xima m seg seg Leix es 4 40 10 13 8 9 11 2 W NW Figueira da Foz 2 20 11 15 5 7 11 4 WNW NW Conhecida a cota de implanta o de 5 0 metros ZH e sabendo que por influ ncia da profundidade a altura de onda est limitada fisicamente pela profundidade H 0 78d foi calculada para Espinho o
28. da agita o de noroeste 45 Modela o de Quebramares Destacados SAGTE Trans porte potencia voce ma Topografia Hna gm Tom 1500 m Heh ESIR a 0 450 Figura A45 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 46 Modela o de Quebramares Destacados m d 4 17 Rio 3 90 2i 2 90 zi 1 7 too T u o h 5 o om qd Re EE fa EE Ha Ea filo fo af fa Ea fo df E o GOA fo Ga E do fa Ea fo ds fla E do apeggssrasabpageheegs ERRAR RE RA tor 010 mA Figura A46 a Alturas de onda significativa b Vectores corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s espectro direccional N65 W 25 47 Modela o de Quebramares Destacados gola Trans pate potencial nora mL Topografia final im Tonm 40 Figura A47 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s espectro direccional N65 W 25 48 Modela o de Quebramares Destacados S 4 50 00 3 90 m o 3 00 PE 2J 1 50 a To N O e MNA A E Ee a a a a a a a N k r f t r
29. de c lculo do programa como tamb m grande dificuldade em prever algo t o complexo baseado apenas em alguns dados de base Como primeira an lise poss vel constatar que o modelo n o reagiu bem ao efeito da mar Este aspecto vis vel em todas as oito simula es com o n vel de mar 4 0 ZH metros na medida em que apenas s o consideradas altera es nas batim tricas mais pr ximas da linha de costa Este facto poder estar relacionado com a profundidade de fecho considerada pelo programa que limitar a zona em que acontecem altera es s menores profundidades Outro aspecto que conduziu a resultados algo inesperados foi a conjuga o de alturas de onda de 5 metros com per odos de 12 segundos especialmente para orienta es de noroeste No entanto poss vel notar uma tend ncia clara de maiores altera es nas zonas dos espor es tanto a sotamar como a barlarmar verificando se avan os a barlamar e recuos a sotamar da linha de costa Para uma agita o de 5 metros existe uma bvia e maior altera o dos alinhamentos da batim tricas Passando agora s simula es com agita o irregular importante definir as malhas usadas Para estas simula es foram usadas malhas com as mesmas dimens es e mesmo ponto de origem das malhas usadas para agita o irregular mas agora com espa amentos entre colunas horizontais de 15 14 metros 146 espa os e 15 01 metros para verticais 51 espa os para o per odo de pico
30. de talude definida a pendente de intersec o do perfil com o terreno base quer na direc o paralela ao perfil quer na direc o perpendicular a este Praia seca aqui definida a altura de berma metros e a largura metros Tipo de perfil neste ponto definido o tipo de perfil ou seja se de um tramo ou de dois tramos Cortes transversais esta op o permite sobrepor ou retirar perfis transversais como o perfil de equil brio ou o perfil original do terreno e calcular o volume necess rio para gerar a praia em equil brio desejada Finalmente o editor de praia permite definir caracter sticas visuais da praia em equil brio como a densidade de pontos dentro deste pol gono e gerar a de praia em equil brio As op es s o as seguintes 32 Propriedades gr ficas defini o de cores e de elementos vis veis no plano como as linhas batim tricas e pontos de controlo Editor de praia aqui definida a densidade dos pontos em planta e em perfil a que se associa a batimetria correspondente praia de equil brio Gerar pol gono neste ponto o programa gera o pol gono provis rio correspondente praia de equil brio Este poder ser ajustado e corrigido Modela o de Quebramares Destacados 4 6 M DULO MODELADOR DO TERRENO MMT O MMT tem como funcionalidade permitir a modifica o da batimetria ao incluir ou excluir contornos r gidos como espor es quebramares muros e tamb m outros contornos com
31. fm nora im d Figura B27 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 80 Modela o de Quebramares Destacados 000 9 50 90 8 50 BD 7 50 PAD 6 50 ED 5 50 SD 4 50 ERA 3 50 30 2 50 20 1 50 1 0 0 50 DD Figura B28 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 81 Modela o de Quebramares Destacados E E do foods frio ED gt a D ca nl S n na cd ca nd Essas Ema RE Tor SUN PE 3 Figura B29 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 82 Modela o de Quebramares Destacados amoo f Frans porte potencial RYO Topografia final tm Figura B30 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 83 Modela o de Quebramares Destacados RS Dra O aiea RE 0 Ra Ri RR 15 120 Da A 113 do Rim DL NO tor ZW Figura B31 a Alturas de
32. foi escolhida a op o camada limite turbulenta e contornos laterais abertos Para o modelo de correntes foi considerado o mesmo Intervalo de 500 segundos e como par metros f sicos a rugosidade de Nikuradse 1 0 metro e a viscosidade turbulenta eddy viscosity igual a 13m s e 8 m s para 18 segundos e 12 segundos respectivamente de per odo de pico As dimens es dos espa amentos entre linhas horizontais e verticais da malha de c lculo do software Mopla utilizadas para efectuar estas simula es dependem essencialmente do per odo de onda considerado Quanto maior o per odo maiores ter o de ser os espa amentos resultando numa malha menos densa O programa necessita de pelo menos 10 filas por comprimento de onda ou seja o espa amento entre as colunas e linhas das malhas ter de ser a pr ximo da d cima parte do comprimento de onda Assim para as 16 simula es referidas foram utilizadas duas malhas de dimens es aproximadamente iguais a 2195x750 metros tendo as correspondentes a per odo de 12 segundos divis es horizontais espa adas de 12 62 metros 175 espa os e verticais espa adas de 12 72 metros 60 espa os enquanto que as simula es com o per odo de 18 segundos t m uma malha com divis es horizontais espa adas de 19 96 metros 111 espa os e verticais espa adas de 19 76 metros 39 espa os Das 16 simula es com agita o regular foi seleccionada uma para que sejam apresentados os esquemas gr ficos de ou
33. magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 0 62 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste Modela o de Quebramares Destacados tom MSI ns Figura B10 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 63 Modela o de Quebramares Destacados Figura B11 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 64 Modela o de Quebramares Destacados EROL F joii h E a HE oa EAE L A maia Nei a T fi e A EE gi us a e a L E SD g AG a Ee ps 75 00 8 00 a Foo ERR POD o RR 65 00 Re F 50 00 5 00 E f po I SERR 55 00 iii 45 00 jea and 1 00 o a 0 00 1a 2 00 a 2 00 s 25 00 3 00 e 20 00 poy 15 00 Ea 20 00 sa SW E 7 00 8 00 pos Transporte FAA 2 Topografia Vs o potencia final m AE ny orem Tom AL m H i e 0 20 T 4a p E ES ADC ir a En E TAEA qa e e a a T e a teta a geo ge E pede pa Figura B12 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o d
34. mar mas tamb m aumentar a linha de praia melhorando as condi es para a pr tica balnear Para al m do exemplo dos molhes do Douro existem ainda outros exemplos deste tipo de estruturas no nosso pa s como o caso do quebramar destacado de Castelo de Neiva da Aguda e em Lajes do Pico Figura 2 1 Molhes do Douro MOPTC 2009 Figura 2 2 Praia de Castell de Ferro em Granada Google Earth M Modela o de Quebramares Destacados 2 3 CARACTER STICAS GERAIS DOS QUEBRAMARES DESTACADOS 2 3 1 PERFIL TRANSVERSAL TIPO Na figura 2 3 est representado um exemplo poss vel esquema de perfil transversal de um quebramar destacado Em geral a sec o de um quebramar destacado n o muito diferente de um quebramar de taludes contendo os seguintes elementos e Manto Resistente zona exposta dos taludes que recebe a ac o directa da agita o composta por duas fiadas de blocos naturais enrocamento ou artificiais por exemplo Antifer M e Manto Interm dio destinado a evitar a sa da dos finos do n cleo constitu do por fiadas de di metros decrescentes na direc o do interior do quebramar Podem ser usados materiais geossint cticos do tipo geot xtil para ajudar a realizar esta fun o e N cleo zona Interior do quebramar constitu da por T O T e Risberma remate inferior da base do manto resistente que o suporta e evita Infra escava es Manto Risberma Interm dio gt a Figura 2 3 Perfil
35. mesma zona de estudo e utiliz las para serem analisadas como diferentes cen rios do mesmo caso pelos modelos num ricos do SMC 4 7 M DULO TUTOR DE ENGENHARIA COSTEIRA TIC Este programa tem como objectivo reunir um conjunto de f rmulas e procedimentos de c lculo simples relativos engenharia costeira com maior utilidade no que diz respeito actividade profissional composto por unidades b sicas independentes os m dulos agrupados em quatro grupos fundamentais din mica processos de sedimenta o as obras mar timas e o impacto ambiental Estas quatro grandes sec es possuem ent o um total de 33 m dulos agora apresentado um esquema do Tic Cada um destes 13 pontos seguintes tem um ou mais m dulos de c lculo associados Din mica Ondas Agita o Propaga o e Rotura N vel do Mar Processos Litorais An lise Granulom trica Transporte de Sedimentos Forma em Planta Transporte Longitudinal Estados Morfodin micos Processos Litorais em Estu rios 33 Modela o de Quebramares Destacados Obras Mar timas Fluxo em Quebramares de Enrocamento Estabilidade de Quebramares de Enrocamento C lculo de Quebramares Verticais e Mistos Impacto Ambiental 34 Modela o de Quebramares Destacados o CASO DE ESTUDO QUEBRAMAR DESTACADO PARA A FRENTE MARITIMA DE ESPINHO 5 1 CARACTERIZA O GERAL A cidade de Espinho inclu da num concelho com 21
36. metros ao ZH 45 Figura 6 3 a Varia o espacial das alturas de onda b Frentes de onda s 47 Figura 6 4 a Alturas de onda e frentes de onda sobrepostas b Frentes de onda sobrepostas DAQUI CNA santana ag Ra a a 48 Figura 6 5 a Vectores agita o magnitude b Vectores agita o topografia 49 Figura 6 6 Varia o espacial da fase da onda ee eeeeeeeerereeerer ana crrereraeeeaaaaaa cerne 50 Figura 6 7 a Vectores corrente magnitude b Vectores corrente topografia 51 Figura 6 8 a Vectores transporte potencial magnitude b Topografia inicial varia o inicial 52 Figura 6 9 a Varia o da batimetria b Topografia final varia o da topografia 53 Figura 6 10 Espectro de frequ ncias Hs 5 0 metros per odo de pico 12 segundos irequencia maxima de 02062 quisiera SE SEG DEE DG ASSES 56 Figura 6 11 Espectro direccional N65W 25 a iirrrraaaaareeaaaaa aaa aaaaaaaa 56 Figura 6 12 Espectro bidimensional a duas dimens es e eeeeaeeerraaaanaaenarerenaa 57 Figura 6 13 Espectro bidimensional a tr s dimens es e eeeeareerrraaanaaenreernaa 57 Figura 6 14 a Varia o espacial das alturas de onda significativas b Vectores corrente Magnl dei arenen a a aa A 58 Figura 6 15 a Vectores transporte potencial magnitude
37. o a estrutura imperme vel Como c lculo interm dio preciso calcular o espraramento sobre a estrutura que depende do tipo de talude O espraramento um par metro que define a altura que atinge a agita o sobre a estrutura fundamental para determinar a cota m xima do quebramar destacado A express o de K para este autor dada por K 1 t R 3 5 B C 0 51 011 3 6 em que B representa a largura do coroamento h a altura da estrutura F igual a h d isto a altura que recebe a agita o na estrutura e R o coeficiente de espraiamento Ahrens e McCartney 1975 Ahrens e Titus 1985 D Angremond van der Meer e De Jong 1996 propuseram uma express o para estruturas perme veis F B 931 K 0 4 0 64 gt 1 e7 Sh 3 7 Hsi Hsi v lida para 0 075 lt K lt 0 8 em que Hs representa a altura de onda significativa F Ip E Lpo Es comprimento de onda ao largo associado ao per odo de pico Propuseram tamb m outra express o para estruturas imperme veis v lida nos mesmos limites F B 931 K 0 4 0 8 gt 1 e gt Irp 3 8 Hsi Hsi Estas f rmulas proporcionam um valor para o coeficiente de transmiss o tanto por galgamento como atrav s da estrutura Os autores consideraram que n o existem suficientes dados que permitam incluir a depend ncia do di metro nominal e do tipo de blocos usados nas express es de K Outro estudo van der Mee
38. o aspecto que mais as influencia a orienta o da agita o ao largo sendo clara a diferen a entre agita o de oeste ou noroeste As frentes de onda ser o ent o perpendiculares a cada uma das orienta es O per odo de onda tem uma influ ncia tamb m bvia que se verifica na maior dist ncia entre as v rias frentes ou seja quanto maior o per odo de onda maior ser o comprimento de onda e o espa amento entre as frentes de onda A altura de onda pouco influencia a frente de onda notando se talvez uma diminui o da dist ncia entre frentes junto linha de costa Um maior n vel de mar leva as frentes a atingirem cotas maiores na linha de costa e tamb m a uma manuten o do espa amento entre elas Finalmente a influ ncia dos espor es not ria pois provoca atrav s da difrac o uma rota o das frentes de onda especialmente nos casos em que a agita o de noroeste A fase tamb m muito influenciada pelo per odo de onda sendo que quanto maior for este maior ser o os espa amentos entre as linhas com a mesma fase A mar tamb m influencia da mesma forma a fase pois quanto maior o n vel de mar tamb m maior o espa amento entre linhas com a mesma fase sendo que para al m disso se o n vel de mar for maior n o acontece uma diminui o t o brusca na direc o da linha de costa do espa amento entre estas linhas facto associado tamb m ao efeito da refrac o Os espor es provocam da mesma f
39. o e pelo fundo Permite com isto obter a evolu o do perfil de praia depois da ac o da agita o com um n vel de mar vari vel no tempo 4 4 2 MOPLA O Mopla um programa que permite simular numa zona litoral a propaga o da agita o desde profundidades indefinidas at a linha de costa Calcula tamb m as correntes induzidas na zona de rebenta o e simula a evolu o morfodin mica de uma praia O programa permite realizar v rios estudos e simula es em particular no que diz respeito propaga o da agita o poss vel simular a propaga o desde grandes profundidades at linha de costa Incluindo os efeitos da refrac o assoreamento difrac o e dissipa o por rotura e p s rotura Quanto s correntes o m dulo Mopla permite caracterizar a sua circula o em praias e determinar o campo de correntes para o c lculo do transporte de sedimentos Finalmente no mbito da evolu o morfol gica de uma praia o programa calcula o transporte inicial de sedimentos devido agita o e s correntes determina zonas de sedimenta o e eros o de uma praia e prev a evolu o bidimensional e horizontal de uma praia quando submetida a um qualquer evento de agita o O m dulo Mopla constitu do por seis modelos num ricos tr s correspondentes a agita o regular e os restantes a agita o irregular Estes simulam a propaga o da agita o o sistema de correntes o c lculo e o transporte de sedi
40. o sedimentar permitindo uma mais eficiente gest o costeira Esta previs o ao definir a forma de equil brio est tico permite avaliar a influ ncia de estruturas destacas na evolu o morfol gica de uma praia ao conhecer os planos de difrac o e ao avaliar a acumula o sedimentar a sotamar da estrutura Ir o agora ser descritas de forma breve as formula es de praia em equil brio usadas no software SMC Modela o de Quebramares Destacados 3 2 1 FORMA PARAB LICA DE EQUIL BRIO DE HSU E EVANS A formula o de Hsu e Evans 1989 poder ser considerada como a mais usada mundialmente para verificar a estabilidade de uma praia n o tendo ainda no entanto sido aplicada ao caso de Espinho nem testada para as condi es de agita o da costa Portuguesa Nesta hip tese figura 3 1 a forma de equil brio dependente da obliquidade da onda incidente P ngulo entre o ponto de difrac o e a linha de controlo e da linha de controlo R A equa o da forma em planta da praia encontra se representada na equa o 3 1 em que Co C e C representam coeficientes fun o de P Hsu e Evans 1989 R corresponde ao raio do ponto de controlo ponto de difrac o at linha de costa segundo ngulos O que ter o necessariamente de ser superiores a PB R a linha desde o ponto de controlo at ao fim da ba a ponto Po local onde a tangente linha de costa paralela crista das ondas incidentes R 9 e Ro P
41. onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 84 Modela o de Quebramares Destacados das T EEE MA dd TDD OT Ela fa oo oa oa m o mi e ma o mo mi o mm a o PO a PO haha q o ei O RO SE G 0 de E O O SR O E O RR Tom Sm 1 Sa 200 400 EM Figura B32 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 85 Modela o de Quebramares Destacados 0000 m Topografia 85 00 sATA RE 8 00 Eu zo a gad apa 5 00 ei 4 00 E 00 3 00 55 00 200 50 00 1 00 o 0 00 AY 4 00 350 pas 2 00 pa 3 00 aii 4 00 45 00 5 00 10 0 8 00 5 00 7 00 UA 5 00 Irans pate Topografia potencia final tm NF ROS 1 Figura B33 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 86 Modela o de Quebramares Destacados PEN i ri BE RES O E E IO SE i e O e A as da Oda nude E 15 1 25 3 DI UR a DZ Za Or A Oda 2 6 2 d dz o ii TE DL a O Ode DL NO tor 0100 mE Figura B34 a Alturas de on
42. permitam analisar a curto m dio e longo prazo uma zona em estudo 4 2 ESTRUTURA GLOBAL DO SMC 2 O SMC como j foi referido anteriormente constitu do por uma s rie de modelos num ricos organizados de acordo com as escalas temporais e espaciais dos processos a ser modelados O SMC ent o dividido em cinco m dulos fundamentais Pre proceso corto plazo medio y largo plazo modelado del terreno e tutor O m dulo Pre proceso permite caracterizar e processar a informa o de 19 Modela o de Quebramares Destacados entrada para os diferentes modelos num ricos O m dulo de an lise de corto plazo de evolu o de praia Acordes recorre a ferramentas num ricas que permitem analisar a morfodin mica de um sistema costeiro numa escala espacial temporal de curto prazo Da mesma forma o m dulo de an lise medio y largo plazo Arpa cont m ferramentas morfodin micas que permitem modelar o sistema numa escala temporal e espacial adequada O modelado del terreno permite modificar os contornos do batimetrias assim como espor es o que essencial para estudar os diferentes cen rios do projecto em estudo Finalmente existe o m dulo tutor de engenharia costeira Tic que serve de apoio te rico e conceptual para os diferentes modelos num ricos do sistema Estes m dulos podem ser utilizados a partir do m dulo central o m dulo Projecto A figura 4 1 corresponde a uma representa o esquem tica do SMC Figura 4 1 Re
43. s o as coordenadas polares de um ponto gen rico na curva de praia Ta e 31 0 0 0 Linha de Costa em Equilibrio Est tico Do ia k na LEE Frente de Onda bd Ponto de Controlo Figura 3 1 Esquema de baia praia em equil brio segundo a formula o de Hsu e Evans 1989 adaptado de Gonz lez e Medina 2001 Segundo Gonz lez 1995 referido por Gonz lez e Medina 2001 que testou esta formula o em casos reais existem algumas limita es Apesar de ser aplic vel tanto quando existem grandes ou pequenas amplitudes de mar este m todo n o preciso junto a estu rios devido s din micas fluviais locais Outro aspecto a ter em conta a impossibilidade de existirem pequenas ilhas que possam influenciar localmente a praia Na figura 3 2 apresentado um exemplo destas limita es a praia El Puntal em Santander Quando a onda se refracta e difracta num ponto de controlo num quebramar destacado no caso os seus efeitos s o sentidos a sotamar de forma diferente dependendo da zona em quest o Poder o surgir tr s zonas de caracter sticas distintas representadas na figura 3 3 Na regi o 1 o quebramar n o produz qualquer efeito na agita o os gradientes de varia o da altura de onda s o praticamente nulos permanecendo por isso as frentes de onda praticamente invari veis J na regi o 2 existem gradientes de varia o da altura de onda onde estas sofrem apenas o efeito da refrac o n
44. sotamar do quebramar destacado pode se afirmar como uma medida eficaz pois os sedimentos depositados ser o posteriormente protegidos pela mesma estrutura e n o transportados pela corrente longitudinal embora ajustados pelas correntes de difrac o Pereira 2008 A figura 6 32 refere se a batimetria final com quebramar destacado e o t mbolo criado com o software SMC usando o MMT e o Arpa que servir de base ao estudo com o Mopla 78 Modela o de Quebramares Destacados 10 00 9 00 8 00 7 00 6 00 5 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 800 600 400 200 200 400 600 Figura 6 32 Representa o a duas dimens es da batimetria com o quebramar destacado e t mbolo metros ao ZH Para al m do que j tinha sido representado na figura 6 16 existem agora duas linhas a verde na figura 6 32 que delimitam o t mbolo representando as novas linhas de costa Estas Interceptam uma aproxima o da linha de costa inicial representada pela linha a castanho L Antes de avan ar com as simula es usando o Mopla necess rio referir as caracter sticas do t mbolo Como foi descrito nos cap tulos 3 e 4 o SMC em articula o com o MMT permite criar quatro tipos de praia em equil brio usando a metodologia de Gonz lez e Medina Para este caso foi escolhido o modelo parab lico de Tan e
45. this plan two unusually large groynes were built However due to the decrease of sediment supply and under the impact of the energetic sea conditions proper to the northwest coast of Portugal the results fell short of the initial expectations The purpose of this dissertation is to carry out the numerical modelling using the SMC software of the detached breakwater that was designed and proposed by Pereira 2008 with a view to attenuating the erosion of the Espinho coastline and allowing for the retention of a volume of sand to be deposited immediately after its construction The dissertation opens with a brief introduction highlighting mainly the hydraulic implications of detached breakwaters and describing the relevant characteristics and potentialities of the SMC software The dissertation continues with a general description of the case study and its numerical modelling It focuses on the hydrodynamic and hydromorphological aspects of the Espinho coastline considered at first with its base bathymetry and secondly with the detached breakwater already in place To achieve it various simulations are made taking into account diverse sea conditions Additionally this study simulates the possibility of an artificial tombolo Finally some closing remarks are made addressing the results that have been obtained and the advantages and disadvantages of the SMC software The dissertation also points forward to further research drawing on othe
46. tornou se cada vez mais problem tico Outro aspecto importante tamb m a crescente subida do n vel m dio da gua do mar o que ainda agrava mais o problema referido Por outro lado Portugal tem no turismo uma importante parte do seu produto interno bruto e grande parte desta fatia est relacionada com as zonas balneares um pouco por todo o continente especialmente no Algarve e Alentejo e tamb m nas ilhas Na costa arenosa Portuguesa o avan o do mar tem sido acentuado o que leva necessidade da constru o de estruturas de protec o costeira Os quebramares destacados assim como outras estruturas de protec o costeira poder o ter um papel importante na estabiliza o dos processos de transporte de sedimentos protegendo o litoral Neste cap tulo ir o ser descritos de uma forma geral algumas caracter sticas dos quebramares destacados assim como o seu funcionamento hidr ulico 2 2 OS QUEBRAMARES DESTACADOS Os quebramares destacados s o utilizados como estruturas de protec o de reas portu rias de recreio e piscat rias para melhorar reas balneares aumentando o per metro de praia assim como podem tamb m exercer fun es de guiamento de correntes de confinamento protec o de estu rios e de fixa o de canais de navega o como o caso dos recentes molhes do Douro Existem sob a forma emersa e submersa podendo tomar v rias posi es em rela o linha de costa conforme o objectivo e orienta o
47. transversal tipo 2 3 2 MATERIAIS O material mais usado na constru o de quebramares destacados o enrocamento Isto acontece sobretudo pelo seu custo mais acess vel quando comparado com blocos de bet o e porque quando de boa qualidade o enrocamento mais resistente que o bet o agita o e tamb m tem maior durabilidade Outra vantagem importante do enrocamento se for de caracter sticas geol gicas semelhantes aos materiais da zona de interven o a possibilidade de reduzir os impactes ambientais negativos pois poder permitir a fixa o de esp cies marinhas criando um novo habitat no quebramar Na falta de material de enrocamento na zona de interven o ter o de ser idealizadas solu es em bet o como tetr podes blocos c bicos ou blocos Antifer entre outros tipos de blocos patenteados A utiliza o de geossint cticos tamb m importante pois pode servir para proteger a base do talude das infra escava es assim como tamb m se aplicam para separar as v rias camadas do talude 2 3 3 PAR METROS FUNCIONAIS Juntamente com as condi es de agita o do local em quest o os par metros funcionais s o determinantes para a efic cia de uma qualquer estrutura de defesa costeira A submerg ncia do coroamento e o coeficiente de transmiss o s o dois exemplos destes par metros Para o seu conhecimento essencial avaliar as caracter sticas f sicas locais como a batimetria as cotas de Modela o
48. veis para a costa sob o efeito de uma estrutura destacada o t mbolo a sali ncia e a dupla sali ncia Se a dist ncia do quebramar linha de costa suficientemente pequena e o quebramar extenso em rela o ao comprimento de onda da agita o incidente os sedimentos acumular se o atr s do quebramar pelo crescente avan o da linha de costa para barlamar e assim se formar se um t mbolo Taveira Pinto 2007 As vari veis a considerar nesta hip tese proposta por Gonz lez e Medina 2001 s o o comprimento do quebramar 2B a dist ncia deste linha de costa Y e tamb m o comprimento de onda L que define o Qmin 2B1 Bk Amin podem ser conseguidos usando a formula o atr s descrita da forma de equil brio parab lica Na figura 3 8 apresentado o baco com as solu es para estas vari veis No caso de o quebramar estar afastado da linha de costa e de ter um reduzido comprimento quando comparado com a altura das ondas incidentes ser de esperar a forma o de uma sali ncia As vari veis ser o as mesmas que no caso do t mbolo sendo desconhecida a largura da sali ncia Yo que tamb m conhecida recorrendo ao baco desenvolvido por Gonz lez e Medina 2001 As figuras 3 9 e 3 10 representam esquemas de defini o tanto do t mbolo como da sali ncia Figura 3 8 Varia o dos par metros adimensionais da forma em planta de equil brio para t mbolo Bw B B L e sali ncia Yo Y B L para diferent
49. 0000 55 0000 50 0000 Transporte oe Eroston m potencia rrarhoraim no Tasa de variaci n del fondo en mira Fome 50000 mr Hr d Figura 6 8 a Vectores transporte potencial magnitude b Topografia inicial varia o inicial A figura 6 9a refere se ao gr fico varia o da batimetria e a figura 6 9b topografia final varia o da topografia Em 6 9a apresentada a varia o da topografia durante o evento de 12h com as caracter sticas j descritas estando a tra o interrompido as batim tricas iniciais e a cheio as novas batim tricas As zonas onde ocorrem maiores mudan as foram a norte do espor o norte e na zona central entre os espor es Em rela o representa o da esquerda onde se pode ver a batimetria final pode se concluir que em geral excep o de pequenas zonas mais claras indiciadoras de acre o toda a zona estaria sob o fen meno com eros o ou de baixos n veis de acre o 52 Modela o de Quebramares Destacados T ORE n Ti Topografia Sediunentacion im a qmicia T Topografia Final pm Erosi n m Figura 6 9 a Varia o da batimetria b Topografia final varia o da topografia Com estes dois ltimos gr ficos conclui se a apresenta o desta simula o sendo agora oportuno iniciar uma an lise comparativa entre as diversas simula es sobre a batimetria base usando agita o regular Come ando pela an lise dos resultados ref
50. 20 00 Eta Ei 100 00 E LIA enut Tr poai A aa Mi Ea 4 49 00 T to age 20 00 io Sp 00 ei Frans pare Topografia potencial final fm imshoraim L Tom TODO nr rir O a Do tom a a eee ag a gp E Figura A39 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 40 Modela o de Quebramares Destacados A D 4 saf R m z cer o 5 Cal E q E p er at a a a E Rs 5 s Jie o oa 3 e E a r Th la rc t eg Ra o E E er a e qi DEDE trois E af ET e 2 x ge Pe a TR Ti A pac fo f uai 2 s pia J i a nt OP Par a a a o Tm a a TO TO im SEL em Sir Mn Tom TEA E a O PDR RT E r E 1 1 Fm rm DOM o ou h Y 4 r Ou oa AAA Min E ide magnitude simula o n vel de mar 4 0 altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente Figura A40 a J m ZH 41 Modela o de Quebramares Destacados S a Ta nao Lo e ad E a a a A a Ea o ORA Zh a OO q o e RO RHAN O O O E O tom Om RS ci Do t Figura A41 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de
51. 2008 Quadro 6 1 Dados considerados nas simula es com a batimetria base usando agita o regula saias ee pad a dd Quadro 6 2 Dados considerados nas simula es com a batimetria base usando agita o Megla RR or a a RR O RR RIR RR O RR xili Modela o de Quebramares Destacados S MBOLOS E ABREVIATURAS B largura do coroamento para D Angremond et al 1996 m B metade do comprimento do quebramar destacado segundo Gonz lez e Medina 2001 m B metade do comprimento da linha de costa afectada pela estrutura m B metade da largura de liga o do t mbolo ao quebramar destacado m Co coeficiente fun o de B para a formula o de Hsu e Evans 1989 C coeficiente fun o de p para a formula o de Hsu e Evans 1989 C coeficiente fun o de p para a formula o de Hsu e Evans 1989 C coeficiente de fric o Bailard 1981 Dso di metro m dio do sedimento m Doo di metro que superado em 10 do peso m Fm frequ ncia de pico para o espectro TMA hz g acelera o da gravidade m s H altura de onda m h profundidade para Soulsby 1997 Hi altura de onda incidente na estrutura para D Angremond et al 1996 m Ho1 gt altura de onda excedida 12 horas por dia num ano m hs altura da estrutura para Seeling 1980 m H ms altura de onda m dia quadr tica m Hs altura de onda significativa para D Angremond et al 1996
52. 25 foi considerado para efeitos de dimensionamento um n vel de preia mar de guas vivas de ocorr ncia excepcional de 4 0 metros Neste aspecto foi assumido que Espinho tem caracter sticas semelhantes s de Leix es e n o foram considerados os efeitos de mar s meteorol gicas Contudo procurar se efectuar simula es com diferentes n veis de mar As direc es predominantes da agita o m dia como j foi referido est o situadas no quadrante entre o Norte e o Oeste Este dado poder ser confirmado se comparado com os dados das direc es de onda na b ia em Leix es figura 5 6 Do gra 7 NE Par s SE j k i SW Ra O SE X Source Based on Hydrographic Institute data Leix es Buoy 42852 observations From 2001 05 25 to 2002 05 03 06 31 Figura 5 6 Frequ ncia da direc o das ondas registadas na b ia de Leix es EUrosion 2006 39 Modela o de Quebramares Destacados Para a defini o das alturas de onda a testar ir o ser considerados tanto os valores significativos m dios como os valores m ximos No caso da Figueira da Foz os valores mais frequentes situam se entre 1 a 2 metros sendo a m dia de 2 2 metros Em Leix es a altura de onda significativa m dia de 4 40 metros Quanto altura de onda significativa m xima registada Leix es apresenta 8 52 metros enquanto que para a Figueira da Foz apenas se sabe que excepcionalmente se verificaram alturas de onda significativa
53. 40 Modela o de Quebramares Destacados valor da altura de onda m xima poss vel de aproximadamente 7 0 metros Foram tamb m calculadas a altura de onda significativa e a altura de onda m dia do d cimo superior respectivamente quer para Espinho quer para Leix es No quadro 5 2 s o apresentados os valores referidos Quadro 5 2 Altura de onda m xima compat vel com a profundidade altura de onda significativa e altura de onda m dia do d cimo superior adaptado de Pereira 2008 Local Altura M xima Altura Significativa Altura m dia do m m d cimo superior m Leix es 8 52 4 40 2 099 Espinho 7 02 3 99 5 07 5 2 3 SEDIMENTOS As caracter sticas sedimentares consideradas neste estudo s o relativas s praias da Costa Nova Vagueira Are o Po o da Cruz e Mira praias que pertencem ao distrito de Aveiro ou seja a menos de 50 quil metros do local de estudo tendo sido assumida a semelhan a entre os sedimentos Os dados foram retirados de Silva et al 2009 Para a modela o no software SMC s o necess rios o seguintes dados dso doo ngulo de atrito interno peso vol mico do material sedimentar porosidade e o desvio padr o da amostra Para os valores de dso foi considerado o intervalo de 0 39 a 0 57 mil metros nas simula es 0 45 e para do O intervalo de 0 50 a 0 85 mil metros nas simula es 0 75 tendo como desvio padr o m dio das amostras o valor de 1 2 Silva et al 2009 O valor da porosidad
54. APORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO MODELA O DE QUEBRAMARES DESTACADOS GusTAVO MANUEL SANTOS DA COSTA Disserta o submetida para satisfa o parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL ESPECIALIZA O EM HIDR ULICA Orientador Professor Doutor Francisco de Almeida Taveira Pinto JUNHO DE 2009 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CiviL 2008 2009 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel 351 22 508 1901 Fax 351 22 508 1446 DS miec fe up pt Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr Roberto Frias 4200 465 PORTO Portugal Tel 351 22 508 1400 Fax 351 22 508 1440 DS feup fe up pt A http www fe up pt Reprodu es parciais deste documento ser o autorizadas na condi o que seja mencionado o Autor e feita refer ncia a Mestrado Integrado em Engenharia Civil 2008 2009 Departamento de Engenharia Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2009 As opini es e informa es inclu das neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor n o podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em rela o a erros ou omiss es que possam existir Este documento foi produzido a partir de vers o electr nica fornecida pelo respectivo Autor Modela o de Quebramares Destacados minha Fam lia Mariana Modela o de Quebramares Destacados Modela o de Q
55. CFE LISAS a f i j mai El i POPPE GED a o ei E ram e o T ei Es m pa pang E e a Figura 2 6 Esquema da difrac o provocada por um quebramar destacado Silvester et al 1997 Existem v rios estudos sobre a capacidade de reten o de sedimentos por parte do quebramar Na sua generalidade estes relacionam a dist ncia da estrutura linha de costa a declividade da onda o crescimento da cota de coroamento acima do n vel m dio da gua e o comprimento do quebramar com a sua capacidade para reter os sedimentos Coates et al 1995 obteve resultados relativamente capacidade de reten o de sedimentos face ao transporte longitudinal existente Verificou que a efici ncia do quebramar aumenta com a declividade da onda H Lm com o crescimento da cota do coroamento acima do n vel m dio da gua R 1 5 0 5 0 5 m e com o comprimento do quebramar entre 60 e 120 m e que se mant m constante para dist ncias linha de costa entre 90 a 120 m Taveira Pinto 2007 Toyoshima 1974 referido por Herbich 2000 estudou diversos quebramares destacados no Jap o pa s com um significativo n mero de estruturas deste tipo e concluiu que para se obter um t mbolo a dist ncia da estrutura at a linha de costa original dividida pelo comprimento total do quebramar destacado n o dever ser inferior a 0 74 O mesmo autor tamb m encontrou uma rela o entre o comprimento de onda e o comprimento do quebramar destacado sendo
56. G A a a a aa AT d PET o a E PS EEE O E To b me e ml mm y me A Fo e e F FP m dn e mm F a d al e io cl e do a um mm Jo Om to Qu ta 0 td g0 Franspore potencial RR PD q Rn A Hinai fm raoraiml Tor TODD m Hrm de per odo de pico de 12 segundos magnitude para a situa o Vectores transporte potencial Figura 6 35 a altura de onda significativa de 5 metros amplitude de mar de 4 0 ZH metros orienta o da agita o N65 W Varia o da batimetria para a mesma simula o e com t mbolo b 25 83 Modela o de Quebramares Destacados 84 Modela o de Quebramares Destacados f CONCLUS ES 7 1 S NTESE DOS RESULTADOS OBTIDOS E CONSIDERA ES FINAIS Neste trabalho que visou a modela o num rica do quebramar destacado dimensionado por Pereira 2008 estudando a hidrodin mica e hidromorfologia da linha de costa da cidade de Espinho com base em diversas situa es de agita o foram atingidos resultados interessantes que permitiram concluir alguns aspectos relativos ao seu funcionamento Com os resultados alcan ados e j extensamente analisados no cap tulo 6 foi ent o poss vel concluir que apesar da protec o da zona que apresenta maiores problemas poderiam ser criados novos locais de instabilidade migrando para norte o ponto de maior magnitude tanto das correntes como do transporte potencial Em paralel
57. LE Hy pa Fiz A 3 00 poa FA f 2 50 Te k aY 2 00 01 Es Pj 1 50 010 NA j PAN AOE pi ii a54 PE s ig a 0 00 ne UA TA j di h i sil k l A IA tom QIM mA IAY j Man PPLH ros oO a a b Figura A19 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 20 Modela o de Quebramares Destacados Tor 10 000 w Figura A20 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 21 Modela o de Quebramares Destacados 150 00 Topografia 145 00 Woa ENEN Seta 135 00 130 00 e 125 00 7 00 120 00 415 00 Cas too 405 00 Ro AOL 400 25 00 nes H a000 a a H Edo UT no SN E l k 75 00 7 00 PO OM E n ES 00 i iro 55 00 E Ar w0 00 ma g0 ES Bale 3 00 a 0 00 e 35 0 Li ELE anat E i J y Pei 5 0 AE 20 00 B Fa 15 00 5 00 E 10 00 zai e SW a cem O clio E franspore Topografia potencial final mm my porem Tom TODD m i i RE nd Q 450 CT E h Eer RR a r r a S R PR e e mom o A OT O go Figura A21 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s or
58. Modela o de Quebramares Destacados m xima Tamb m no que diz respeito ao per odo de pico de 18 segundos poss vel ver um estreitamento das faixas referentes s alturas de onda significativas sobretudo na faixa entre os 4 5 e 4 metros quando comparadas com simula es com per odos de pico de 12 segundos o cmd As Fo F F l Eor rt Pt vi pa 1h bia Aiii Ra Tom Dill ms ECA tando pp ein a LN 20 a A a b Figura 6 14 a Varia o espacial das alturas de onda significativas b Vectores corrente magnitude Sobre a representa o dos vectores corrente magnitude da an lise da figura 6 14b pode concluir se que para a agita o irregular o corredor de magnitude m xima est melhor definido apresentando valores m ximos da ordem dos 0 35 m s especialmente nas zonas de barlamar dos espor es Tal como acontecia com as representa es de agita o regular de orienta o noroeste forma se uma grande zona de recircula o entre os espor es No caso das simula es com altura de onda significativa de 2 metros os valores m ximos de velocidade s o da ordem de 0 2 m s com especial incid ncia nos mesmos locais j referidos Focando agora a an lise na figura 6 15a referente ao transporte potencial tamb m aceit vel dizer se que os resultados apresentam uma maior uniformidade resultado do espectro direccional em 58 Modela o de Quebramares Destacados substitui o de uma nica dir
59. N65 W 25 101 Modela o de Quebramares Destacados 102 Modela o de Quebramares Destacados ANEXO C PERFIS TRANSVERSAIS DA PRAIA 108 Modela o de Quebramares Destacados 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Figura C1 Perfil transversal da linha de costa e do quebramar destacado para a situa o sem t mbolo 200 1 00 0200 1 00 2 00 200 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 3 00 10 00 Figura C2 Esquema dos perfis transversais das novas linhas de costa formadas pelo t mbolo 104 Modela o de Quebramares Destacados Hgg Ej Figura C3 Perfil transversal da nova linha de costa situada a norte para o ponto Po linha a verde representa o novo perfil do terreno linha vermelha o perfil sem o t mbolo e a zona amarelada o volume adicional de areia para a forma o do t mbolo LE Figura C4 Perfil transversal da nova linha de costa situada a sul para o ponto Po linha a verde representa o novo perfil do terreno linha vermelha o perfil sem o t mbolo e a zona amarelada o volume adicional de areia para a forma o do t mbolo 105
60. O o o tas e o o e f Get Ra fa fica ea fa a RR Se a A a id O e A a a Sa fa E O RS RR O A RS A i oa Po Dia OC Ta Pe Po e a Da by Pi a DO CTa fds rr o e E da os TP Td O mm mm tor 0150 mrs tom 01500 Figura 6 7 a Vectores corrente magnitude b Vectores corrente topografia Por fim e referentes ao transporte no modelo Eros MC s o geradas quatro representa es duas referentes eros o acre o inicial o vectores transporte potencial magnitude e a topografia inicial varia o inicial da topografia e duas referentes ao estado final a topografia inicial final e tamb m a topografia final varia es do fundo X Os dois primeiros figura 6 8a e 6 8b dizem respeito eros o acre o inicial No gr fico dos vectores transporte magnitude 6 8a confirma se o que j se registara nos vectores corrente ou seja as zonas a barlarmar dos espor es e a zona central entre eles s o as zonas com mais elevado transporte potencial No outro gr fico 6 8b referente topografia inicial varia o Inicial e como o evento de curta dura o e com ondas de 2 metros as varia es s o de pequena express o situando se em n veis pr ximos do zero 51 Modela o de Quebramares Destacados a clio fim cepimentaci n fm a fa 30 0000 25 000 200000 15 0000 10 0000 5 0000 00000 5 0000 40 0000 45 0000 20 0000 25 0000 30 0000 35 0000 40 0000 45 0000 50
61. Traw pote potencial rice 1 Topografia final im Tom ri AN m ei 0 Fo Figura B42 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 95 Modela o de Quebramares Destacados a 2 o qo ue em hs o o e e o Et rt Et il Ka na a A e R 12 1 35 13 O 0 30 Do A Da Rr 2 113 Ota ta od RC is Lia ide o Dio zgi 1 4 Tol 1 RAL Figura B43 a Alturas de onda significativa b Vectores corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s espectro direccional N65 W 25 96 TLD ES Ei pe vo IN Fa PN B w E N ar pr a o ii 35 JA 2 EMI 150 Tio 1 il N Trans pate potencia nv oram I Modela o de Quebramares Destacados aANT Topografia Pinel fm Figura B44 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s espectro direccional N65 W 25 97 Modela o de Quebramares Destacados 1 35 13 1i UR ca 02 Za e IA Oda Ota Ota Ddr Odo tos ia O ide O dr O 2 50 Fe z Tor Figura B45 a Alturas de onda significativa b Vecto
62. ZH metros e per odo de 18 segundos Como j tinha sido observado para as simula es com a batimetria base nos casos de mar 4 0 ZH metros a altera o da costa s se processa para as batim tricas mais junto da linha de costa Isso pode ser observado se se comparar as figuras 6 25a e 6 25b com a figura 6 26 referente a uma situa o de n vel de mar O ZH metros Contudo existe uma rela o entre as figuras 6 22a e 6 25a e 6 22b e 6 25b No primeiro conjunto a rela o bvia especialmente para a zona de sotamar do espor o sul O grande transporte potencial demonstrado pela figura 6 22a nesta zona confirmado em 6 25a com uma grande altera o das batim tricas de salientar uma interessante acumula o de sedimentos a barlamar do quebramar destacado Para 6 25b tamb m se verifica uma maior altera o das 68 Modela o de Quebramares Destacados batim tricas nas zonas em que em 6 22b se nota uma maior magnitude do transporte potencial a sotamar do espor o norte e a barlamar do espor o sul a Topografia ae Topografia a ACA a quicia E gdi E Paio 7 00 5 Di B Q a 5 00 a Di d q aii J0 Ri Ri 100 1 00 ER EAL 1 00 10l z 10 z Ql ER 30l Jl ddl 5 00 5 0 i a BQ ER peehi A rQ rol fera 8 00 E a00 T opograhia i MEN Topografia final rn 7 O fina fm a Ma a b Figura 6 25 a Varia o da batimetria oeste b Varia o da batimetria noroeste Apesar dos resultados parec
63. a o de Quebramares Destacados Topografia SAMT Edi Ego Edi er Qi o F Li I J i i L 4 r 1 Frans porte potencia prvoraim Topografia fina gm Tom 20 00 m Hiri L e h e a mom o T E 0 20 Figura B6 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 59 Modela o de Quebramares Destacados Hij R a A S pA T VA pi fg A J fi si Figura B7 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 60 Modela o de Quebramares Destacados Figura B8 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 61 Modela o de Quebramares Destacados Esta E Topografia po admitia Ego 2 00 Ea 700 Fan 5 00 z a L 2400 jii E pa Es 20 48 00 Er 18 00 ia 44 00 4 00 12 00 200 10 00 3 00 aw 40 8 00 5 0 10 6 0 cl 7 00 uia 8 00 Frans porte Topografia potencial fina mm moram Tom 20 n Whi dl 0 20 Figura B9 a Vectores transporte potencial
64. a o do primeiro alinhamento da malha deve estar dentro do intervalo 55 em rela o ao eixo principal eixo xx ver figura 4 3 Os erros come am a ser importantes se os ngulos sa rem do intervalo referido Dever tamb m orientar se a malha na direc o principal da agita o ver figura 4 4 Como o modelo foi desenvolvido para ser aplicado em zonas costeiras e praias onde os fen menos dominantes s o a refrac o e a difrac o este n o aplic vel para casos onde a reflex o um fen meno importante isto no caso de portos ver figura 4 3 Modela o de Quebramares Destacados PRE E E ao Eat Se pede pt rmr Aqua Terra Aqua Tarra R s N o ps Permitido Aqua 518 3 Evitar tg gt 1 3 Terra Planta Perfil x 55 INTERVALO DE AGITA O ADMISS VEL REA FORA DO AREA FORA DO INTERVALO INTERVALO AREA INVALIDA Figura 4 3 Zonas v lidas de propaga o e limite ngulos limite adaptado de manual Mopla 23 Modela o de Quebramares Destacados Coluna N 1 Fila 1 Condi es Iniciais H a IRA aa JR NR IR 1 THE Ee ES es Fila 2 Contorno Reflector Contorno Aberto Contorno Reflector MR IR MR Contorno Contorno de Praia Aberto Figura 4 4 Esquema geral de malhas e contornos adaptado do manual SMC Limita es de contornos e condi es Iniciais Evitar mudan as bruscas na profundidade da batimetria pendentes superior
65. a O T Fm Transporte potencial MYNDI Topografia final im tor SOM m air dl o e T eis ii A E ATA E 1 a k l A 0 So doido 1 e mp o ty a domo e eT melo md mg 1 Figura A36 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 3 Modela o de Quebramares Destacados oar am P eh P pr de de e T a i mt jp im Ti Mm im re ai bo ir Gp pa io pe a AN Mm e e fe a o Ta M e e m di ft Mm O g Ra RE ms o mat Ad pa Per E no l 1 1 a s C Ra a Figura A37 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 38 Modela o de Quebramares Destacados dem 40 000 ar n 1 t Figura A38 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 39 Modela o de Quebramares Destacados LA SUS Sal O Ee Per N EE EE E E fit A 280 00 FA EA pe 380 00 Rir a o al a A ar TO a 220 00 PR 7 280 00 tr 2 00 tu E 22000 Es 200 00 A o RE jd ti 480 00 dE Pad 140 00 il 1
66. a agita o ou adicionalmente as correntes e tamb m dados que permitam realizar o c lculo do transporte de sedimentos e evolu o de uma praia 4 4 2 2 Hip teses e Restri es do Mopla As principais hip teses de base e restri es dos modelos j referidos s o as seguintes e Modelo parab lico de propaga o de agita o Oluca SP e Oluca MC Fluido N o viscoso Incompress vel Densidade constante Fluxo Irrotacional e estacion rio Din mica Press o constante na superf cie livre N o considerada a ac o do vento nem a ac o da acelera o de Coriolis Contorno Fundo de pendente suave As equa es do modelo partem do pressuposto de que a varia o do fundo com a horizontal pequena em compara o com o comprimento da onda Berkhoff 1982 verificou que at pendentes de 1 3 o modelo exacto e que para pendentes maiores prev as tend ncias de forma adequada Propaga o Fraca depend ncia da equa o da dispers o em rela o amplitude da onda regular ou altura de onda significativa modelo n o linear de Stokes Hedges As ondas propagam se na direc o principal xx na qual se desprezam termos de 2 ordem sendo que a solu o ser tanto mais aproximada quanto menor a varia o na direc o xx Limita es de Propaga o 22 As pendentes do fundo devem ser menores que 18 1 3 para garantir a condi o de pendente suave ver figura 4 2 O ngulo de propag
67. a batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados O qa o o a T a ra A A i 1 l r i a a E i i i O mi o i l E E F 1 1 l F F r oa Po l i i i F E 1 i a A F 4 i a Voa f d Toti oo E a mi DRA a ta E Rr E i A 1770 Po HR mM Zi 4i LISTA 200 Ea EO a Figura A7 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste b Modela o de Quebramares Destacados tom 300 E Figura A8 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste Modela o de Quebramares Destacados de Topografia a sdmcia ps 5 00 E PD pi RAL NEAR TI zoti iq a 5 00 Sa 12 00 EI TD tado DD tado 1 0 tdo 2 00 tdo ani TOLDO am 4 0 EM 5 00 dn 5 0 A r D Di 6 00 Frans porte Topografia potencia final im moram Tom 50 000 m W d 0 3 Figura A9 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O 10 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s
68. a ondas geradas pelo vento ainda na fase de crescimento Na figura 4 5 representada uma compara o entre o espectro TMA para vento uniforme de 20 m s para um fetch de 500 quil metros para as v rias profundidades e tamb m para o espectro JONSWAP para a profundidade de 50 metros 0 0078k9 4 18 y 2 47k03 4 19 k U10 9 km U10 9 27 Lm 4 20 O oS M o oo io s UM a5 io Frequ ncia cps Figura 4 5 Compara o do espectro TMA para v rias profundidades com o espectro JONSWAP adaptado de Silvester et al 1997 29 Modela o de Quebramares Destacados 4 5 M DULO DE AN LISE DE PRAIAS A LONGO PRAZO O Arpa constitu do por um programa de praia em equil brio que permite simular qual a forma da praia a longo prazo Este programa segue a metodologia proposta por Gonz lez e Medina 2001 Os modelos num ricos de curto prazo s o inadequados para esta an lise da a utiliza o de formula es de forma em planta e perfil de equil brio Partindo de uma batimetria inicial o programa integra as formula es de equil brio modelando a batimetria final de uma praia em equil brio Este programa integra tamb m o MMT que ser analisado em 4 6 4 5 1 Conceitos B sicos Neste ponto s o apresentados alguns conceitos b sicos referentes ao m dulo MMT e Arpa para melhor compreens o do programa Pol gono elemento que delimita um conjunto de pontos batim tricos que interessa sobrepor a uma ba
69. a op o ou seja o kriging pois revelou melhor efic cia para reproduzir os contornos dos espor es norte e sul Foi usada uma malha de kriging de com um incremento de 5 metros tanto em x como em y 42 Modela o de Quebramares Destacados 6 SIMULA ES DO CASO DE ESTUDO 6 1 INTRODU O Nos cap tulos 4 e 5 foram apresentadas as caracter sticas do software SMC e as caracter sticas do caso de estudo Neste cap tulo e usando como base os dois cap tulos anteriores ser o apresentados os resultados das simula es efectuadas comentando e analisando as diferen as entre elas Pretende se avaliar o comportamento do quebramar destacado projectado por Pereira 2008 para a frente mar tima de Espinho para diferentes caracter sticas de agita o n vel de mar e dura o da simula o Em rela o s caracter sticas da agita o ser o realizadas simula es tanto com agita o regular como com agita o irregular Para o primeiro caso ser o testados v rias alturas de onda per odo e direc o de agita o e no segundo ir ser simulado o espectro direccional e o espectro TMA com diferentes par metros caracter sticos nomeadamente a frequ ncia de pico e altura de onda significativa Para o estudo do transporte dos sedimentos ser usado apenas o m todo descrito no cap tulo 4 Soulsby 1997 j que com o outro m todo Bailard 1981 foi imposs vel obter resultados satisfat rios apesar do interesse que pode
70. a regi o 3 como facilmente compreendido existem tamb m gradientes de varia o da altura de onda e a rota o das frentes de onda devido ao efeito conjunto da difrac o com a refrac o Taveira Pinto 2007 10 ara a Oou pe aee im La Magdale TE a r a a PA Lar Er Mata e LON TRA 4 F Pias E a a a i 10004 Fa ss ia A Rd Sa ii 1 E fi 1500 qq me 5D0 O J00 1000 vR 5 Ep 8760m Deta D2 5 Modela o de Quebramares Destacados Figura 3 2 Influ ncia do estu rio e da ilha impedem a forma de equil brio Gonz lez e Medina 2001 Regi o 1 o Regi o 2 Frente de Onda Junto ao Ponto de Controlo Linha da Costa de lt Equilibrio Est tico Regi o 3 Ponto de Controlo Figura 3 3 Defini o das diferentes zonas geradas por um quebramar destacado Taveira Pinto 2007 A linha de costa de equil brio est tico essencialmente definida pelos par metros amin P e pela dist ncia da estrutura linha de costa Y figura 3 4 Para encontrar o ponto P j definido anteriormente numa praia real teria de ser conhecido o ngulo e Amin a dist ncia Y desde o ponto de controlo at linha de costa Este ngulo de dif cil defini o em praias reais por depender muito da refrac o e da difrac o foi medido em 26 praias espanholas tanto mediterr nicas como atl nticas tendo sido obtida por Hsu e Evans 1989 a express o
71. aa 200 ge 0 40 1 50 0 30 BE f 1 00 Ea felii 0 50 ai ARR 0 00 0 06 RE 7 tom AM ns a b Figura B37 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 90 Modela o de Quebramares Destacados MH H E ER F R x TE E Es do ra and ma ra hiha baba no Bom dm Em Tom 10 00 nr Do to Figura B38 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 91 Modela o de Quebramares Destacados Topografia Topocrafia final fra 120 0 TED PRP te 0 00 PEN IO ss toa doa YF Aail NI A ES Qi E Di A ID Pg LD Trans poate CRAON I AD me net dl potencia Ton a e mta tm ee Re e l em e mg a A A aa a e E EE a s gm Sd img md o P FE PE e EA RASA e PR o ee ig Rg a PE gi me PP DA A E St E ent re ea Re nom E EPEN E e PD r a a E my rd uu re to ro pm Reg e Ri O ri o i r aE r z e a a e o mm e e m eb ml b F F T A PPA DD nono na I u em mjm Mm e a a a a a a a E dp Pa Fa TF e m y ep ap e e u el d a A E osceno n e o M PR mie mll O m F e mm mme e m dedo me os d inoa oe e h de elo a T a r ra FH TT M ue do a qr em miee mh mh F leo do md Oda Fa k
72. ada sendo que as ondas s o essencialmente difractadas e refractadas Outro aspecto importante no que diz respeito hidrodin mica o facto de por vezes especialmente se o quebramar for emerso acontecer uma estagna o das guas a sotamar o que negativo para a pr tica balnear Este problema n o t o marcante se o quebramar for submerso pois os galgamentos originam a recarga de gua a sotamar da estrutura Pode tamb m ocorrer a forma o de correntes complexas e remoinhos que podem tornar perigosa a pr tica balnear A mitiga o deste problema por vezes dif cil pois mesmo usando modelos reduzidos ou modelos num ricos de previs o dos planos de difrac o e refrac o estes fen menos apresentam grande complexidade Apesar de um quebramar destacado permitir a manuten o de sedimentos colocados atrav s de alimenta o artificial e acumular sedimentos por difrac o tamb m pode originar eros es na direc o da corrente longitudinal da costa em quest o No entanto este fen meno ser menos acentuado que no caso de espor es que reduzem com maior efici ncia o transporte sedimentar longitudinal As correntes junto s cabe as dos quebramares destacados podem criar eros es localizadas e infra escava o dos fundos sendo este aspecto mais marcante se se tratar de um sistema de quebramares destacados onde as pequenas aberturas entre eles provocam maiores velocidades Os quebramares destacados poder o tamb m cria
73. ado batimetria base j usando ferramentas do SMC nomeadamente o MMT para a cria o de um pol gono com as caracter sticas descritas em Size li O SMC usa o software Surfer programa sat lite de apoio ao c lculo para interpolar os dados do ficheiro xyz e gerar uma batimetria Este c lculo pode ser de tr s tipos interpola o com triangula o linear dist ncia inversa a uma pot ncia e ainda o kriging No primeiro usada a triangula o de Delaunay em que o algoritmo cria tri ngulos desenhando linhas entre os pontos de dados Os pontos originais s o ligados de tal maneira que os tri ngulos nunca se interceptam O resultado uma malha de tri ngulos Este m todo interpola de forma exacta Cada tri ngulo define um plano definido pela cota dos tr s pontos originais que formam o tri ngulo A dist ncia inversa a uma pot ncia um m todo interpolador de pesos ponderados que em geral muito r pido Os dados s o pesados ou ponderados durante a interpola o de forma a que a influ ncia de um ponto relativamente a outro diminui consoante a dist ncia entre estes Finalmente o kriging um m todo geoestat stico que produz em geral mapas com melhor apar ncia pois consegue perceber uma sugerida tend ncia dos dados de forma a que por exemplo pontos de cota elevada sejam ligados em vez de isolados bull s eye criados geralmente pela dist ncia inversa a uma pot ncia Pelos resultados obtidos foi escolhida a ltim
74. ados de agita o caracter sticas de sedimentos levantamentos batim tricos e modelos num ricos por muito avan ados que sejam Serve no entanto de primeira an lise para problemas costeiros tal como o caso estudado neste trabalho essencialmente a n vel hidrodin mico e morfodin mico Apesar de ter sido usado na Faculdade de Engenharia do Porto pela primeira vez e de os manuais serem um pouco incompletos a utiliza o do SMC n o foi muito complicada Apesar de n o ser um software comercial possu uma interface razoavelmente simples de utilizar para um utilizador com conhecidos gerais sobre agita o mar tima e engenharia costeira Os processos de c lculo poder o tornar se algo lentos em algumas situa es mas na sua generalidade apresentam tempos aceit veis n o prejudicando muito o desenvolvimento de um estudo A t tulo de exemplo a simula o de um evento de 12 horas como o caso da generalidade dos exemplos calculados poder demorar cerca de 30 minutos para completar o c lculo e cerca de 10 minutos adicionais para exportar as representa es gr ficas pretendidas Contudo o software SMC tamb m apresenta debilidades ou desvantagens sendo que algumas delas se tornam um pouco limitativas para a sua utiliza o Um aspecto que seria importante para este estudo e que foi imposs vel simular a distribui o dos sedimentos que v m de norte oriundos essencialmente do rio Douro para as diversas simula es u
75. afectada pelos espor es Na situa o de agita o de oeste s o formados v rias pequenas zonas de recircula o ao longo de toda a zona entre os espor es a norte do espor o norte observa se uma corrente de sentido sul norte e a sul do espor o sul observa se uma corrente de sentido norte sul O par metro per odo de onda dever ter pouca influ ncia nestes fen menos j que n o percept vel mantendo os outros par metros constantes qualquer diferen a entre os gr ficos A altura de onda e o n vel de mar t m os efeitos bvios de respectivamente aumentar a velocidade das correntes e logo a sua magnitude e de levar estas a atingir maiores cotas provocando uma transla o da zona de maior magnitude na direc o de oeste para este Os valores extremos m ximos de velocidade de correntes s o encontrados essencialmente para simula es com orienta o noroeste e com altura de onda de 5 metros Estes valores oscilam entre os 0 5 e 0 6 m s Os valores m ximos para alturas de onda de 2 metros andam pr ximos dos 0 25 m s Finalmente para o Eros Mc ir o ser analisados os gr ficos correspondentes aos vectores transporte magnitude e varia o da batimetria Estas duas representa es s o as mais elucidativas e com 54 Modela o de Quebramares Destacados resultados mais percept veis Come ando pelos vectores transporte poss vel ver uma n tida diferen a para os dois n veis de mar sendo que a faixa onde exist
76. agnitude representada por uma cor mais suave e pr xima do branco Naturalmente que o mesmo se passa para a figura referente topografia Propositadamente existe uma diferen a entre estes dois gr ficos no que diz respeito densidade de vectores No referente magnitude existe uma menor densidade de vectores quando comparado com o referente topografia Serve isto para demonstrar a possibilidade que o software permite relativamente densidade pretendida no que diz respeito a vectores e tamb m como se ver mais frente aos vectores corrente 48 Modela o de Quebramares Destacados e transporte Esta funcionalidade poder ser importante em certas situa es para salientar melhor algum aspecto espec fico E da Ei ro Es DOR Fi 2 cm qo II ma E F cio rt bm i a HTE dem 2 500m tom 2 500 i TE t e J Za 1 Za Figura 6 5 a Vectores agita o magnitude b Vectores agita o topografia A varia o espacial da fase da onda para esta simula o est representada na figura 6 6 Como se percebe pela an lise da figura tem caracter sticas semelhantes representa o das frentes de onda figura 6 3b notando se igualmente o efeito da difrac o das ondas causada pelos espor es 49 Modela o de Quebramares Destacados g 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 l 60 50 40 30 20 10
77. ally e Pope 1986 2B S gt 1 0 T mbolo Suh e Dalrymple 1987 2B S lt 0 4 at 0 5 Sali ncia Gourlay 1981 2B S 0 5 at 0 67 Sali ncia Dally e Pope 1986 2B S lt 1 5 Sali ncia bem Ahrens e Cox 1990 desenvolvida 2B S lt 0 8 at 1 5 Pequena Ahrens e Cox 1990 Sali ncia 2B S lt 1 0 Sem T mbolo Suh e Dalrymple 1987 2B S lt 1 0 Sem T mbolo SPM 1984 3 4 TRANSMISS O DA AGITA O O coeficiente de transmiss o K figura 3 11 um par metro fundamental para o dimensionamento hidr ulico de quebramares destacados que tem sido estudado por v rios autores como van der Meer e Daemen 1994 Seeling 1980 e D Angremond van der Meer e De Jong 1996 estando os dois ltimos referidos e inclu dos no m dulo Tic do SMC Estes estudos t m por base ensaios em modelo reduzido e tamb m compara es com medi es de campo e s o rela es emp ricas com caracter sticas espec ficas sendo que existem algumas para quebramares perme veis outras para imperme veis e nestes a transmiss o acontece pelo coroamento da estrutura ao ser galgada H i Figura 3 11 Esquema da transmiss o da agita o adaptado de Angremond et al 2004 16 Modela o de Quebramares Destacados Seeling 1980 reformulou um estudo emp rico realizado por Cross e Solht 1971 com recurso a ensaios de laborat rio a duas dimens es Esta formula o resulta num valor do coeficiente de transmiss o por galgamento assumindo ent
78. as duas hip teses pequena e a aproxima o de Tan e Chiew est mais pr xima da forma real Linha de Costa Real F y Hsu amp Evans Figura 3 5 Compara o entre as duas formula es e a baia real adaptado de Institution of Civil Engineers 2002 12 Modela o de Quebramares Destacados Figura 3 6 Baia de P nxon Pontevedra Google EarthTM 3 2 3 ESPIRAL LOGAR TMICA Esta equa o foi inicialmente proposta por Krumbeim 1944 referido em Hsu et al 2008 sendo mais tarde aplicada por Yasso 1965 referido em Hsu et al 2008 em quatro ba as naturais nos Estados Unidos da Am rica tendo descoberto que nem sempre o centro destas espirais coincidia com o ponto de difrac o das ondas A figura 3 7 representa um esquema simples da espiral logar tmica de Yasso Silvester 1970 referido em Hsu et al 2008 mostrou utilizando modelos f sicos que o r cio R5 R e q se iam alterando ao longo da modifica o da praia desde o equil brio est tico at eros o Este m todo apesar de ser pouco preciso foi muito usado durante as tr s d cadas que sucederam sua publica o em 1965 Hsu e Evans 1989 Figura 3 7 Esquema da espiral logaritmica Yasso 1965 13 Modela o de Quebramares Destacados 3 3 RESPOSTAS MORFOL GICAS AOS QUEBRAMARES DESTACADOS Como j foi referido de forma resumida no ponto referente ao funcionamento hidr ulico existem tr s morfologias de resposta poss
79. bramar destacado A op o pela orienta o oeste ou noroeste n o provoca grandes diferen as nem nos valores m ximos de magnitude nem onde estes ocorrem sendo ali s exemplo disso as figuras 6 22a A e 6 22b Como valores m ximos para a magnitude s o encontrados valores entre 150 e 200m h m 1 para as simula es com alturas de onda de 5 metros e per odo de 18 segundos Para o caso de alturas de onda de 2 metros os valores m ximos n o ultrapassam os 80 m h m l Finalmente para os gr ficos referentes varia o da batimetria interessante referir que existe novamente uma diferen a bvia na reac o do modelo a simula es com O ZH metros ou 4 ZH metros de n vel de mar Para o primeiro caso o programa considera todas as batim tricas existentes enquanto que para o caso de 4 0 ZH metros apenas as batim tricas mais pr ximas da linha de costa s o consideradas para as modifica es Este aspecto poder estar relacionado com a profundidade de fecho considerada pelo software j comentada para as simula es com batimetria base S o not rios alguns problemas em simular per odos de 12 segundos com agita o de noroeste tanto para alturas de onda de 5 metros como para de 2 metros como para os dois n veis de mar Estas 4 simula es apresentam resultados inv lidos com indefini o em algumas zonas Na generalidade das simula es com altura de onda de 2 metros as altera es das batim tricas s o m nimas se
80. cado a situa o muito semelhante sobressamndo mais uma vez a ideia do efeito de difrac o das ondas provocado pelo quebramar destacado 62 Modela o de Quebramares Destacados Figura 6 19 a Varia o espacial da fase para a orienta o da agita o de oeste b Varia o espacial da fase para a orienta o da agita o de noroeste As figuras 6 20a e 6 20b referem se aos gr ficos dos vectores agita o e magnitude Tal como nas representa es anteriores referentes ao Oluca MC s o de constata o clara as zonas de sombra das tr s estruturas de defesa costeira assim como a difrac o das ondas provocadas por elas Como seria de esperar em termos de valores m ximos n o existe diferen a entre as duas figuras j que apenas diferem na orienta o da agita o e o par metro que poderia aumentar a sua magnitude seria a altura de onda 63 Modela o de Quebramares Destacados tom 10 000 O to Jo t X0 40 B00 a b Figura 6 20 a Vectores agita o magnitude para a orienta o da agita o de oeste b Vectores agita o magnitude para a oreinta o da agita o de noroeste Nas figuras 6 21a e 6 21b est o representados os vectores corrente magnitude referentes ao modelo Copla MC Numa primeira an lise poder dizer se que com a introdu o do quebramar destacado a complexidade das correntes aumentou Se a norte do espor o norte e a sul do espor o sul
81. caracter sticas semelhantes s j discutidas tendo como diferen a um n vel de mar distinto O ZH metros apresenta um fen meno interessante na medida em que a rea protegida pelas tr s estruturas de defesa se mant m fora da zona de maior magnitude novamente criada uma faixa de maior magnitude mas que em vez de seguir a linha de 66 Modela o de Quebramares Destacados costa passa ao largo desta por fora do quebramar destacado tendo apenas uma perturba o nessa zona e atingindo maiores valores de transporte potencial nas cabe as do quebramar destacado J no caso da figura 6 23b tamb m para um n vel de mar de O ZH metros mas com uma altura de onda de 2 metros existe novamente uma entrada significativa de agita o na zona protegida ainda que com valores m ximos muito inferiores aos das simula es com ondas de 5 metros de altura Pode concluir se tal como era de esperar que o par metro altura de onda o que mais influ ncia os valores do transporte potencial it Ei Mo ra A E A ES Re O CD Toda ca tos 110000 55 00 ro Cs P ordea ag 80 00 i f i 00000 E 25 00 Es ei r a Lago r00 i Eis t BS QUO ES VA AREN goi t agag 2000 paso 650 00 t so eoow 45 00 550 00 io 4 4000 J500 35 00 ENTR EPIT 350 0 PENA 25 00 vsim z0 0i zag 15 00 i E 20 00 100 00 ESEAS 50 00 g 5 00 l 2 00 irai o 00 i E Franspone ER Franspone potencial rF 7 a potencia mahora
82. cie livre No Copla tanto para a vers o de agita o regular como de agita o irregular os par metros a editar s o o n mero de itera es em tempo total e do intervalo pretendido a rugosidade e a viscosidade de turbul ncia Finalmente o Eros para ambas vers es inclui par metros relacionados com os sedimentos nomeadamente o Ds e Doo ngulo de atrito de repouso o peso vol mico a porosidade e o desvio padr o da amostra considerada Quanto ao fluido neste caso gua do mar apenas edit vel o peso vol mico e a viscosidade Nas caracter sticas da simula o poss vel escolher entre uma evolu o morfodin mica ou entre um estudo de acre o eros o inicial assim como a dura o do evento em estudo e a m xima varia o dos fundos Por fim podem tamb m editar se as caracter sticas do modelo escolhendo Bailard 1981 ou Soulsby 1997 ambos referidos por Manual Eros 3 0 assim como o tempo total e o intervalo a considerar Estas formula es calculam o transporte total considerando o transporte em suspens o e o transporte pelo fundo A express o de Bailard 1981 pode definir se como a soma de quatro parcelas dt doo bs so ss 4 1 em que Crep lt t i gt O O u u 4 2 q Crep tan f gt fc lt B gt 13 gt T DDD lt j gt CFE gt f S gt 3 gt gt 26 Modela o de Quebramares Destacados Cres tan B sendo g a acelera
83. conjunto de modelos num ricos desenvolvidos pelo projecto referido Este software proporciona uma ferramenta num rica que no mbito da engenharia de costas permite realizar v rios tipos de estudos e projectos entre eles e Criar um projecto de trabalho de uma zona de estudo a partir de fotos cartas n uticas e dados de batim tricas e Aceder ao Baco programa que contempla uma base de dados de cartas n uticas do litoral espanhol assim como a sua batimetria sendo a partir da poss vel gerar um projecto de estudo que pode ser completado e combinado com outros dados batim tricos permitindo depois modelar diferentes situa es para o trecho de costa em estudo e Gerar projectos com base em fotos cartas n uticas permitindo depois prever a forma em planta da costa a longo prazo comparando situa es passadas presentes e futuras e Criar projectos atrav s de dados batim tricos de pocas diferentes de forma a avaliar situa es passadas e presentes assim como prever situa es futuras fun o de v rios cen rios poss veis e Obter a batimetria da uma linha de costa a partir de uma carta n utica ou mapa referenciado e Aceder a um programa com uma base de dados da agita o do litoral espanhol permitindo depois gerar os dados necess rios execu o dos modelos num ricos do sistema e Aceder a informa o sobre cotas de inunda o em qualquer regi o do litoral espanhol e Executar diferentes modelos num ricos que
84. da frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 87 Modela o de Quebramares Destacados dep Poa ot de o a ag Bp a c Poa fot d fa Cl a coa od ut Aa ol E cabo ka Figura B35 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 88 Modela o de Quebramares Destacados E bi zaan EEE 120 00 i ud o ps caes HIN pi ANCIEN 110 00 AA 2 00 105 00 E 100 00 da 95 00 8 00 50 00 85 00 60 00 bm 75 00 13 00 r00 Ea 2 00 E 1 00 55 00 is 50 00 4 00 P RR 35 00 300 30 00 pa 4 00 20 00 5 00 15 00 8 00 10 00 o 7 00 0 00 8 00 Transporte Topografia potencia fina Em my porem Tom 15 000 m Hof l 0 45 Figura B36 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 89 Modela o de Quebramares Destacados 2 00 10 00 1 80 2 50 PA DO o 2 50 1 80 i E00 N 7 50 o E gt ni tod 5 50 Ea il 8 00 ea i ces 1 40 di 5 00 1 00 i 0 80 N fe te a AY J pi mhM or PR e Ms AAA a g A 350 na ec 3 00 80 E j 2 50 i a
85. da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 30 Modela o de Quebramares Destacados Topografia SAMCE Transporte polenca revirar 1 Topografia final im Tom SD m Hr dl E a b Figura A30 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 31 Modela o de Quebramares Destacados ns 10 00 no 9 50 5 00 65 2 50 Ei 2 00 7 50 uso 7 00 Los 5 50 Logs 5 0 550 Um didi piz 4 50 EE Ei 4 00 a Em 3 50 E ERR pis 3 00 RR E 020 2 50 Pa lilir r l pi e 1 i 17 i i 1 50 E a 040 an Ee 105 0 50 Em 0 00 F ui Tom D20 mS D 0 2 a b Figura A31 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 32 Modela o de Quebramares Destacados DD DD TD EMO Ea a ara sd id s oo du do io 2 REA O de do O Tom 300 O a Figura A32 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 33 Modela o de Quebramares Destacados
86. de 12 segundos e para o per odo de pico de 18 segundos foi usada uma malha com linhas horizontais espa adas de 23 86 metros 93 espa os e linhas verticais afastadas de 23 46 metros 33 espa os A simula o que se segue refere se a uma altura de onda significativa de 5 metros uma frequ ncia de pico de 12 segundos uma amplitude de mar de 4 metros e como direc o principal N65 W com dispers o de 25 O m dulo Mopla na sua vertente para agita o irregular calcula representa es gr ficas para os espectros a usar nas simula es Na figura 6 10 est representado o espectro de frequ ncias utilizado e na figura 6 11 a representa o do espectro direccional ambos referentes simula o descrita tamb m poss vel representar estes dois espectros de forma sobreposta tanto a duas como a tr s dimens es Nas figuras 6 12 e 6 13 est o representadas estes espectros bidimensionais 55 Modela o de Quebramares Destacados E f m 2 s 50 40 30 20 0 05 0 06 0 07 0 08 0 09 0 10 0 11 0 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 17 0 18 0 19 0 20 Frecuencia Hz Figura 6 10 Espectro de frequ ncias Hs 5 0 metros per odo de pico 12 segundos frequ ncia m xima de 0 20 Hz 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Direcci n 9 Figura 6 11 Espectro direccional N65 W 25 26 Modela o de Quebramares Destacados hd od Li ht q s Bd inin p ta d Hi i
87. de Quebramares Destacados funda o e a profundidade de implanta o a direc o dominante do transporte de sedimentos as caracter sticas destes a direc o e a intensidade dos ventos dominantes e tamb m as alturas e per odos de onda A pr pria estrutura apresenta par metros estruturais sendo os mais importantes o comprimento longitudinal a dist ncia linha de costa o afastamento entre quebramares se se tratar de um sistema de quebramares destacados e ainda a cota e largura do coroamento Estes dados estabelecem o grau de submerg ncia de projecto da estrutura igual diferen a entre a altura do quebramar e o n vel m ximo de preia mar de guas vivas No caso de quebramares emersos este par metro vai ser positivo e consequentemente no caso de quebramares submersos negativo A maior efic cia da estrutura em termos de transmiss o da energia para sotamar depender deste valor pois est relacionado com os galgamentos admitidos Ter de ser tamb m analisada a quest o das grandes amplitudes de mar pois poder ser determinante em termos paisag sticos e de estabilidade 2 3 4 FUNCIONAMENTO HIDR ULICO Os quebramares destacados podem ser como j foi referido de grande interesse para a economia local em termos tur sticos pois poder o melhorar em v rios aspectos a zona balnear quer seja no aumento desta rea ou na melhoria do grau de defesa contra a ac o do mar Os quebramares destacados proporcionam uma redistr
88. discutidos anteriormente Nos exemplos com altura de onda significativa de 2 metros as altera es poder o ser mesmo consideradas nulas j que as linhas a tra o interrompido aparecem sobrepostas s linhas a cheio Mais uma vez o modelo parece n o ter correspondido bem conjuga o de per odo de pico 18 segundos e altura de onda significativa de 5 metros pois apresentou algumas zonas sem significado 6 2 3 SIMULA ES COM QUEBRAMAR DESTACADO PARA EVENTOS DE 48 E 2 HORAS Como j foi dito no primeiro ponto deste cap tulo todas as simula es apresentadas e comentadas at aqui foram calculadas tendo por base um evento de 12 horas Este dado influencia apenas os resultados referentes ao modelo Eros j que para o Copla os eventos s o de 500 segundos Por isso apenas para os gr ficos referentes ao Eros se poder o notar diferen as consoante a dura o da simula o A escolha da simula o a testar para os diferentes tempos totais de evento foi baseada na resposta do modelo para as simula es de 12 horas ou seja foi escolhida uma simula o que apresentasse bons resultados para a situa o de 12 horas figura 6 30 A simula o escolhida diz respeito a uma altura de onda de 2 metros per odo de 18 segundos n vel de mar de O ZH metros e orienta o da agita o de noroeste Na figura 6 30 est representada a simula o referente s 12 horas de evento Nas figuras 6 31a e 6 31b est o respectivamente as sim
89. do 81 Modela o de Quebramares Destacados 2000 RR Es VS ts A 0 75 s Toon aa 55 5 0 70 Us NE ANDES RS CRE 0 65 do a RO 0 60 1600 irrita Si VARNA 0 55 No SE Ag OSS S OA MR 0 50 1400 1 255 RR 0 45 e a AN 0 40 Ki E dy ooo A l 0 35 Pi i E KEN 0 30 o t AR EESOANNEDR RA 1000 i AAA AASAS A p 0 25 NUNS a SL E NA Ras a 0 15 800 0 10 0 05 600 0 00 400 o 200 Ut E dpi date que 1 cm 0 200 m s l q 0 0 2 Figura 6 34 Vectores corrente magnitude para situa o de per odo de pico de 12 segundos altura de onda significativa de 5 metros amplitude de mar de 4 0 ZH metros orienta o da agita o N65 W 25 e com t mbolo Para a mesma simula o ao analisar agora os gr ficos dos vectores transporte potencial magnitude e varia o da batimetria verificou se que apesar das fortes correntes os vectores transporte potencial pouco se alteraram em rela o situa o sem t mbolo figuras 6 29a e 6 35a e o t mbolo parece n o ter sofrido altera es significativas pois como se pode ver na figura 6 35b as batim tricas n o apresentam altera es not rias tal como j acontecia sem o t mbolo figura 6 29b 82 Modela o de Quebramares Destacados di OM qd Qi de QU oa a da doa io OD go F remo p pai a LE nc a rr a L a eg PR
90. dos que possam formar no futuro uma base importante para o estudo da costa portuguesa da mesma forma que esta serve a costa 86 Modela o de Quebramares Destacados espanhola Para o Baco seriam necess rias cartas n uticas e batimetrias actualizadas da costa portuguesa para o Od n seria decerto interessante um estudo geral da agita o mar tima no nosso pa s permitindo depois para qualquer ponto da costa conhecer as caracter sticas da agita o m dia e por fim para o Atlas desenvolver um estudo de cotas de inunda o das principais zonas urbanas costeiras portuguesas Para o m dulo de an lise de curto prazo apenas foi utilizado o programa de morfodin mica de praias o Mopla enquanto que o Petra que estuda a evolu o do perfil transversal ser tamb m de explorar visto que estuda os mesmos fen menos mas a duas dimens es verticais Em termos de uma poss vel continua o do estudo realizado neste trabalho poderiam ser testados mais valores para o per odo da onda altura de onda e orienta o da agita o assim como a utiliza o de espectros com diferentes caracter sticas tanto os espectros de frequ ncias como os direccionais j que para agita o irregular o programa produziu melhores resultados podendo ser melhor explorado este facto Outro aspecto de interesse poderia ser o estudo de um quebramar destacado com outra orienta o outras dimens es tanto em termos de desenvolvimento como em termos de altura e
91. e par metro de dif cil quantifica o foi considerado igual a 0 4 Soulsby 1997 Como peso vol mico foi admitido que o material ter 26 5 KN m e que como ngulo de atrito de repouso 32 Estes valores s o os mais comuns para sedimentos marinhos de praias do tipo do caso de estudo 5 2 4 BATIMETRIA Os dados existentes em suporte digital t m como vers o mais recente um levantamento de 1988 estando georreferenciados em Datum 73 J no trabalho desenvolvido por Perreira 2008 a base de trabalho foi este levantamento com cerca de 20 anos que apesar de desactualizado poder ser considerado como representativo da rea em estudo visto que n o existiram grandes mudan as ao n vel de novas estruturas de defesa A figura 5 8 representa este levantamento E TT e em Figura 5 8 Representa o do levantamento usado para a modela o Mota Oliveira 1991 41 Modela o de Quebramares Destacados Utilizando o software ArcMAP foram trabalhados os levantamentos de forma a criar um ficheiro do tipo xyz de entrada de dados para batimetrias no software SMC Foram tamb m criados os ficheiros altim tricos dos actuais espor es e ignorados os pequenos espor es que em 1988 ainda existiam como se pode ver pela figura 5 8 anterior Estes espor es foram reproduzidos admitindo uma cota do coroamento constante de 6 0 metros ZH usando tamb m o programa ArcMap O quebramar destacado projectado por Perreira 2008 foi adicion
92. e as simula es com per odo de 18 segundos t m uma malha com divis es 60 Modela o de Quebramares Destacados horizontais espa adas de 20 71 metros 107 espa os e verticais espa adas de 20 85 metros 37 espa os 9 80 9 20 8 60 8 00 7 40 6 80 6 20 5 60 5 00 4 40 3 80 3 20 2 60 2 00 1 40 0 80 0 20 0 40 1 00 1 60 2 20 2 80 3 40 4 00 4 60 5 20 5 80 6 40 7 00 7 60 8 20 8 80 9 40 10 00 Figura 6 17 Representa o a tr s dimens es da batimetria com o quebramar destacado metros ao ZH Neste ponto optou se por ilustrar duas simula es em simult neo de caracter sticas id nticas apenas diferindo no que diz respeito orienta o da agita o para uma melhor contextualiza o da descri o e para focar melhor alguns aspectos importantes destas simula es mais importantes e complexas que as descritas at agora no ponto anterior As duas situa es escolhidas referem se a um n vel de mar de 4 0 ZH metros altura de onda de 5 metros per odo de 18 segundos e orienta es de oeste e noroeste Tal como no subcap tulo anterior s o apresentadas inicialmente algumas representa es pertencentes ao Oluca MC Nas figuras 6 18a e 6 18b est o representadas as varia es espaciais das alturas de onda sobrepostas com as frentes de onda Em ambos os casos n tida a zona de sombra a sotamar do quebramar destacado existindo uma rota o desta zona para
93. e noroeste 65 Modela o de Quebramares Destacados too 1 00 954 Es ER 1o 6 50 LES Em Rc 7 50 rs Foi Cro 5 50 ES 50t WE 5 54 15 5 04 TE 450 pag DO paw 350 HUS 3 00 aa 2 50 2 200 a ao 1 50 L ts 7 00 i 240 a54 3 PRE RA t PRE E y at r zR 11 a b Figura B13 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 66 Modela o de Quebramares Destacados Figura B14 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 6 Modela o de Quebramares Destacados Topografia EAA Ai B M TAAL io ER zU Togo ERA o 1 00 2 0 3 0 Dj 2 00 p 00 FO 8 00 Topografia final tm i Transporte nY AO Ta O nr potencial Ton TT E a r T P a 7 Er EAL ai a La par Th nte pt LT r i a E i 3 E Saia is j TLC tg Cm rm EE dido o a mta map ma LOM E a na a mata Pa Pa eg Sao Pd o jo de mar O IVO E o n b Varia o da batimetria simula magnitude Figura B15 a Vectores transporte potencial o de oeste per odo de onda de 12 s orienta o da agita J ZH m altura de onda de 5 m 68 Modela o de Quebramares Des
94. e para a orienta o da agita o de noroeste A aplica o do modelo Eros MC origina gr ficos de vectores transporte potencial magnitude figura 6 22a e 6 22b verificando se mais uma vez grandes diferen as quando comparados com por exemplo com os das figura 6 84 e 6 15a O corredor quase paralelo costa de maior potencial de transporte especialmente no caso de agita o noroeste anulado pela presen a do quebramar destacado Existe uma zona central agora mais protegida de potenciais eros es zona essa que existia anteriormente onde se verificavam os maiores valores do transporte potencial no entanto importante referir que apesar das zonas de maior magnitude terem diminu do e se terem afastado da linha de costa existe uma zona para ambas as orienta es ainda muito vulner vel Esta zona entre o espor o norte e o quebramar destacado poder tornar se mais inst vel visto que se se continuar a assistir a uma diminui o dos sedimentos transportados ao longo da costa esta zona poder come ar a recuar Um dado interessante que se retira da an lise destas duas situa es a invers o do local de entrada dos vectores de transporte potencial de uma situa o em rela o a outra Por outras palavras se no caso de agita o de oeste a zona de recircula o tem entrada pela cabe a sul do quebramar destacado e sa da 65 Modela o de Quebramares Destacados pela cabe a norte no caso da agita o de noroeste ma
95. e um maior transporte potencial mais ou menos pr xima da linha de costa consoante o n vel de mar mais elevado ou mais baixo respectivamente As zonas de recircula o apresentam diferentes configura es conforme a agita o for de oeste ou de noroeste Para a primeira situa o existem pequenas e v rias zonas de recircula o ao longo da costa entre os espor es e a norte do espor o norte existe uma zona de transporte de sul para norte enquanto que a sul do espor o sul se verifica uma zona de maior transporte potencial de norte para sul formando em ambos os casos duas nicas zonas de recircula o No caso de agita o predominante de noroeste formada uma nica zona de recircula o delimitada pelos espor es norte e sul tendo maior magnitude pr ximo do espor o sul Para esta situa o nas zonas a norte e a sul dos espor es criado um corredor com uma orienta o pr xima da orienta o da linha de costa de norte para sul Enquanto que para ondas de 2 metros se verificam zonas de transporte potencial pr ximas de 50 m h m l no caso de ondas de 5 metros estes valores ultrapassam os 200 m h m l especialmente se conjugadas com per odos elevados j que tamb m se nota um aumento do transporte potencial com o aumento do per odo Os gr ficos correspondentes varia o da batimetria t m uma maior complexidade e variabilidade com a varia o dos diversos par metros Isso deve se n o s s limita es
96. ear composto ou de Stokes se a dissipa o amortecida em fundo poroso se se opta por uma camada limite turbulenta 25 Modela o de Quebramares Destacados e ou camada limite laminar e ainda seleccionar a op o para contornos abertos ou seja n o reflectores Para o Oluca SP utilizado para agita o irregular poss vel escolher entre um espectro TMA ou incluir informa o de outro tipo de espectros pretendidos Escolhida a op o do espectro TMA que ser apresentado de forma resumida em 4 4 2 4 poder o ser editados v rios par metros como a profundidade a altura de onda significativa a frequ ncia de pico a frequ ncia m xima o par metro de forma e o n mero de componentes Para o espectro direccional poss vel definir a direc o m dia Uma vez definidos os par metros referentes aos espectros estes poder o ser visualizados em formatos 2D e 3D Na subp gina referente ao modelo pode ser definido se se pretende um modelo linear composto e ou de Stokes a amplitude de mar a dissipa o por rotura poder ser de Thornton e Guza Battjes e Janssen Winyu e Tomoya Ainda nesta subp gina tamb m definida a dissipa o de fundo e os contornos laterais da mesma forma que para o Oluca MP Na subp gina componente poss vel seleccionar uma das componentes de energia referentes aos espectros Por fim na subp gina das sa das s o calculados os espectros de sa da e tamb m calculada a eleva o da superf
97. ec o de agita o Como todas as simula es t m o mesmo espectro direccional o seu aspecto algo semelhante ao da figura 6 15a havendo apenas diferen as nos valores de transporte potencial O valor m ximo acontece para a frequ ncia de pico de 18 segundos e altura de onda significativa de 5 metros e ronda os 40 m hora m l valor muito inferior ao registado m ximo com agita o regular Topografia a UC E O r0 E Gy O q OM qt Qi 00 Dm 10l Egil Rali Do DO Bo PAO O Transporte potencial mhora mad Topografia final fm Tom 5000 rd Figura 6 15 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria A figura 6 15b que representa a varia o das batim tricas demonstra que as batim tricas de maior valor ou seja nas zonas mais profundas t m uma quase varia o nula o que seria de esperar enquanto que a zona perto da linha de costa apresenta alguma varia o especialmente perto dos espor es Os resultados parecem mais coerentes em todas as situa es de agita o irregular com o tipo de evento simulado do que a generalidade dos casos de agita o regular pois s o menos significativas as mudan as verificadas mesmo para as situa es de altura de onda significativa de 5 metros como o caso da figura 6 15b O modelo n o reagiu bem ao caso referente ao per odo de pico de 18 segundos e altura de onda significativa de 5 metros pois apresentou algumas d
98. emp rica para o Amin express o 3 2 Ls corresponde a um comprimento de onda equivalente e definido com base na altura de onda excedida 12 horas por ano H gt associada a um per odo T 12 e na profundidade de gua em preia mar junto estrutura destacada d A constante By igual a 2 13 para as praias espanholas estudadas e Amin arctan Br Y 16 ZL Y Ls 1 2 3 2 11 Modela o de Quebramares Destacados Frente de Onda Figura 3 4 Esquema elucidativo da rela o entre as vari veis amin B Ro e Y Taveira Pinto 2007 3 2 2 FORMULA O DE TAN E CHIEW A formula o de Tan e Chiew 1994 referido por Institution of Civil Engineers 2002 uma adapta o da formula o de Hsu e Evans 1989 em que com base no facto da praia ser paralela crista da onda Incidente em P propuseram a seguinte express o 1 cotf a cotf 2a amo 3 3 em que a um coeficiente dependente da direc o incidente P valor tabelado por Hsu e Evans 1989 O n mero de graus de liberdade da equa o passou de tr s C5 C C5 para apenas um a Ambas as formula es foram aplicadas a diversos casos sendo que Tan e Chiew 1994 obteve melhores resultados Como exemplo de aplica o a caso real a praia de P nxon Pontevedra Espanha figuras 3 5 e 3 6 onde foi feita a compara o entre as duas formula es de equil brio Como se v na figura 3 5 a diferen a entre
99. erem mais acertados para o caso da figura 6 26 quando comparados com a figura 6 25a e 6 25b a realidade que tamb m se poder apresentar algumas cr ticas pois num t o curto espa o de tempo parece pouco prov vel tamanha altera o nas batim tricas Como se ver mais frente na an lise s simula es com agita o irregular os resultados alcan ados s o mais pr ximos do que poder acontecer na realidade 69 Modela o de Quebramares Destacados Topocraiia a ACI Topografia fina fim Figura 6 26 Varia o da batimetria caso de mar O ZH metros 5 metros de altura de onda per odo de 12 segundos e orienta o da agita o oeste Com a figura 6 26 termina a an lise das simula es referentes a um n vel de mar de 4 0 ZH metros altura de onda de 5 metros per odo de 18 segundos e orienta es de oeste e noroeste e de algumas representa es extra que se consideraram importantes Assim e come ando pelas representa es do Oluca MC ir ser efectuado um coment rio conjunto e final a todas as 16 simula es referentes a este grupo de agita o regular para a batimetria base com quebramar destacado Em todos os gr ficos referentes a varia o espacial de alturas de onda frentes de onda destas simula es e quando comparados com as simula es sobre a batimetria base existe uma grande diferen a em termos de forma e n o em termos de valores m ximos e m nimos que o quebramar de
100. erentes ao Oluca MC ou seja propaga o da agita o as alturas de onda s o um dado importante e de interesse para qualquer estudo A partir da an lise dos v rios gr ficos apresentados no anexo A poss vel concluir que a vari vel per odo de onda tem uma influ ncia nula ou quase nula na distribui o das alturas de onda enquanto que todos os outros par metros influenciam a varia o das alturas de onda No caso do n vel de mar poder observar se uma transla o das regi es com diferentes alturas de onda na direc o da costa verificando se uma extens o das regi es com maiores alturas de onda e um movimento das menores alturas de onda para maiores cotas na junto costa ou seja um movimento de oeste para este Quanto altura de onda incidente que sem d vida o par metro que mais influencia a varia o espacial das alturas de onda pois para al m da bvia mudan a dos valores m ximos de altura de onda ocorre uma diminui o mais r pida destas com a proximidade da linha de costa devido aos limites f sicos da altura de ondas com as profundidades do local em quest o e devido ao efeito da refrac o Finalmente o aspecto da 53 Modela o de Quebramares Destacados orienta o da agita o tamb m not rio na an lise dos gr ficos especialmente ao largo dos espor es j que na ba a entre estes as diferen as s o muito pequenas No que diz respeito s frentes de onda e como seria de esperar
101. es a 1 3 no primeiro alinhamento que se definem as condi es iniciais de agita o onde assumido que a agita o igual para todos os pontos amplitude per odo e direc o pelo que prefer vel que neste alinhamento n o existam varia es muito fortes nas profundidades O Mopla imp e condi es de contornos laterais reflectores aplicando a lei de Snell por isso deve tentar evitar se o efeito destes contornos laterais o mais longe poss vel da zona 24 Modela o de Quebramares Destacados de estudo e tamb m tentar que a batimetria destes contornos seja o mais paralela poss vel ao eixo dos yy Figura 4 4 Evitar contornos laterais que alternam gua terra gua pois podem gerar erros num ricos O modelo s propaga ondas em profundidades superiores a 0 30 metros O programa limita as batim tricas em terra a 7 0 metros isto tendo em conta que o programa assume valores positivos para as batim tricas na direc o das profundidades crescentes do mar Existem limita es s dimens es dos elementos das malhas do dom nio de c lculo No quadro 4 1 est o descritos os valores m ximos Quadro 4 1 Limita o das Malhas Tipo de modelo Nodos da Subdivis es Subdivis es N mero de N mero de malha x y em x em y frequ ncias direc es Irregular 500 60 3500 20 20 Regular 500 60 5000 1 1 e Modelo Bidimensional de correntes em Praias Copla MC e Copla SP Fluido Homog neo incompress ve
102. es valores do comprimento do quebramar 2B da dist ncia do quebramar linha de costa Y e do comprimento de onda L adaptado de Gonz lez e Medina 2001 14 Modela o de Quebramares Destacados Figura 3 10 Esquema de defini o de uma sali ncia te rica adaptado de Gonz lez e Medina 2001 contudo importante referir que a forma da sali ncia apresentada uma formula o te rica sendo necess rio converter a forma te rica na forma que realmente acontece A express o 3 4 desenvolvida por Gonz lez e Medina 2001 permite calcular a largura efectiva da sali ncia Y conhecida a largura te rica Yo A curva v lida apenas para 0 3 lt B L lt 1 5e 2 0 lt Y L lt 4 0 V2 T 0 5 6 3 4 15 Modela o de Quebramares Destacados V rios autores apresentaram propostas sobre as condi es limite de forma o do t mbolo e da sali ncia que est o expostas no quadro 3 1 Gonz lez e Medina 2001 refere que a disparidade de valores poder ter origem no facto de alguns autores darem pouca import ncia as caracter sticas da onda por exemplo o par metro Y L S representa a dist ncia do quebramar destacado linha de costa original Quadro 3 1 Condi es limite para a forma o de t mbolo e sali ncia por v rios autores referidos por Gonz lez e Medina 2001 Condi o Forma Autor 2B S gt 0 67 at 1 0 T mbolo Gourlay 1981 2B S gt 2 0 T mbolo SPM 1984 2B S gt 1 5 at 2 0 T mbolo D
103. escontinuidades no c lculo 59 Modela o de Quebramares Destacados 6 2 2 SIMULA ES REALIZADAS COM QUEBRAMAR DESTACADO Terminada a an lise com a batimetria real da frente mar tima da cidade de Espinho ser agora testada a situa o com quebramar destacado proposto e dimensionada por Pereira 2008 Tal como no ponto anterior antes de qualquer simula o importante definir a batimetria que serve de base considerando j neste caso o quebramar destacado No anexo B est o representadas todas as simula es realizadas com quebramar destacado excep o das simula es que s o apresentadas neste ponto Nas figuras 6 16 e 6 17 est o representadas a batimetria base em duas dimens es e em tr s dimens es respectivamente 10 00 4 00 3 00 2 00 1 00 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 800 600 8 00 9 00 10 00 400 200 200 400 600 Figura 6 16 Representa o a duas dimens es da batimetria com o quebramar destacado metros ao ZH Mais uma vez as simula es baseiam se nos dados apresentados nos quadros 6 1 e 6 2 As malhas referentes a agita o regular t m as mesmas dimens es e ponto de origem que as usadas para a batimetria base e t m as seguintes caracter sticas as de per odo igual a 12 segundos possuem divis es horizontais espa adas de 12 54 metros 176 espa os e verticais espa adas de 12 51 metros 61 espa os enquanto qu
104. existe alguma rela o ou n o entre os dados correspondentes bS Na figura 6 3a e 6 3b est o representados respectivamente os gr ficos referentes varia o espacial das alturas de onda e frentes de onda Como de f cil an lise as alturas de onda s o influenciadas pelos obst culos agita o formados pelos espor es norte e sul assim como pela irregularidade batim trica ou seja a refrac o Da mesma forma as frentes de onda apresentam descontinuidades apenas nos obst culos como os espor es 1200 1000 4 800 400 f j 200 200 400 600 a b Figura 6 3 a Varia o espacial das alturas de onda b Frentes de onda 47 Modela o de Quebramares Destacados Na figura 6 4a e 6 4b estes aspectos s o ainda de melhor visualiza o pois est o sobrepostas a topografia e as frentes de onda assim como as frentes de onda e as alturas de onda tod dd tido 2I ER AL 40i Oii ERA EO Ei RAL SP EA Figura 6 4 a Alturas de onda e frentes de onda sobrepostas b Frentes de onda sobrepostas batimetria Na figura 6 5a onde est o representados os vectores agita o magnitude e na figura 6 5b os vectores agita o topografia not ria a influ ncia dos espor es na protec o a sotamar da estrutura sendo n tida a zona de sombra originada Nesta zona os vectores s o obviamente de menores dimens es e logo para a figura referente m
105. gam diversas situa es da agita o mar tima ainda modelada a hip tese de uma alimenta o artificial da praia formando um t mbolo Por fim s o feitas considera es sobre os resultados obtidos apontando tamb m as vantagens e desvantagens do software SMC S o ainda propostos poss veis estudos futuros utilizando outros m dulos do SMC e referidos aspectos que poder o ser melhorados num seguimento deste trabalho PALAVRAS CHAVE Quebramar Destacado Espinho Modela o Num rica Software SMC Modela o de Quebramares Destacados Modela o de Quebramares Destacados ABSTRACT Numerical modelling of the hydrodynamic and hydromorphological responses of coastal structures has experienced a great development in recent years especially when compared with physical modelling Its increasing use reflects both the lower costs that it involves and the celerity with which it produces good results The development of software like SMC Coastal Modelling System has made numerical modelling even more essential when it comes to studying the effects produced by a coastal structure such as detached breakwaters both when the study in question is carried out on its own and as a possible complement to studies in physical models required by important structures The latest intervention on the coastline of Espinho located on the West Atlantic Portuguese coast was in 1997 as part of the General Plan for Coastal Protection As a result of
106. i J ar t O n a aene Aa a S a A CR RD rr p r a F Figura A16 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 17 Modela o de Quebramares Destacados T70 Tom 10 0 a 1 t Figura A17 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 18 Modela o de Quebramares Destacados Topografia 200 00 TRAG 180 00 5 00 180 00 8 00 170 00 ro 180 00 5 00 150 00 5 00 190 00 4 0 130 0 ye Sg 120 00 2 00 410 00 1 00 EA om F 9 00 iu 4 00 E 2 00 FOLD l 3 00 PERA 4 0 Sp Ag 3 00 g0 8 00 0 r 0 20 00 5 00 10 00 VR 10 00 Transporte Topografia potencial final fm MYRON Tom TD m Ai dl E 0 450 Figura A18 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 19 Modela o de Quebramares Destacados L 1 j Es l 10 00 pas 10 PA A pi a ar fa 5 00 ns PPT Aee 2 50 56 8 00 Ko aa e TR 7 50 E Ru ro E PH ES EER 18 H DE 5 00 ns IM 550 o a 5 00 o Ta 4 50 E Pii 4 00 a Fir 29 I
107. i e l l detido Foo Fr ma a o m died eo det ed o e o Oo a e mm m l d dd ad od od Ia raaa ia 2 el ml ai al l b F l aT l T d F F magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste Figura B39 a Vectores transporte potencial 92 Modela o de Quebramares Destacados ERFARE PLST ELEBE i E E Tom magnitude simula o n vel de mar 4 0 93 DT Pane mam ET ier Emei dp 3 Em AR Ls qm Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente Figura B40 a altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste m ZH Modela o de Quebramares Destacados Es dos fes tontos D ca na p cabo bobo cm oo ds ia O m o o E Tom 11 0 m F 3 to Figura B41 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 94 Modela o de Quebramares Destacados SACI I l I 1 r G Cet E I I f f r I I L 1 R E F alii nho T 1 im PR RR a ade MR LENL a a A Roo Po ela a AEE PR RR RR a Rai q REA E E a aa T v Lh e Hi a Bii piak L I iie m GEN rr o r kh Erro L E
108. ia em equil brio com um volume que se sobrep e batimetria base o contorno da intersec o destes volumes projectada em planta pela linha castanha na figura 4 6 30 Modela o de Quebramares Destacados Poligono de Praia Linha de Costa Formas em Planta de Equilibrio Batimetria Base Talude com Pendente Perpendicular ao Perfil Talude de Intercep o com gt Perfil de Equilibrio Pendente Paralela ao Perfil Figura 4 6 Esquema geral de pol gono Associado a uma praia em equil brio adaptado do manual SMC Talude com Fendente Paralela ao Perfil Tereno Tereno Original Perfil de Praia Original Largura da Frente de Praia Altura da Berma Linha de Costa Batimetria Base Figura 4 7 Esquema do perfil de praia adaptado do manual SMC 31 Modela o de Quebramares Destacados 4 5 3 EDITOR DE PRAIA EM EQUIL BRIO As op es poss veis no que diz respeito ao editor de praia em equil brio poder o ser divididas em tr s reas distintas a p gina da planta de equil brio a p gina do perfil de equil brio e ainda o editor de praia Na primeira a p gina de planta da equil brio definida a forma em planta seguindo a metodologia proposta por Gonz lez e Medina 2001 Os par metros edit veis s o Ponto de in cio para este tr s op es poss veis o In cio da linha de costa aquele at onde chega o efeito da difrac o gerada por um ponto de controlo o in cio liv
109. ialmente s o comentadas e descritas as figuras que est o presentes neste cap tulo e s depois de forma conjunta s o comparadas com as simula es que aparecem em anexo Anexo A simula es com a batimetria base e Anexo B simula es com quebramar destacado sendo comentados por exemplo valores m ximos e m nimos para os v rios par metros dentro desse conjunto de simula es e tamb m a influ ncia de cada vari vel no resultado da simula o No caso de agita o irregular por 43 Modela o de Quebramares Destacados serem menos simula es j poss vel referir simultaneamente os casos apresentados e tamb m aqueles que est o em anexo Para as simula es sobre a batimetria que inclui o quebramar destacado as an lises ter o tamb m em considera o compara es para o caso base visto ser este um dos objectivos do estudo 6 2 SIMULA ES UTILIZANDO O SOFTWARE MOPLA 6 2 1 SIMULA ES COM BATIMETRIA BASE Neste ponto ir o ser analisadas as simula es referentes batimetria base de Espinho considerada descrevendo inicialmente os diversos gr ficos referentes ao software Mopla para a agita o regular e comentando as simula es deste tipo de agita o passando depois para a descri o das simula es com agita o irregular e apresentando os espectros usados Antes de ser efectuada a an lise das simula es e para enquadrar melhor o problema usando as potencialidades do m dulo Mopla poss
110. ibui o do padr o de transporte de sedimentos de modo a criar a configura o de praia desejada Taveira Pinto et al 2003 As correntes de difrac o criadas nas extremidades do quebramar promovem o reajustamento dos sedimentos propagando se desde a estrutura at linha de costa A acumula o de sedimentos poder ser de dois tipos O t mbolo corresponde a uma sali ncia de sedimentos que se prolonga at ao quebramar o que dependendo do pretendido poder ser ou n o ben fico visto que pode interromper o transporte longitudinal de sedimentos para as praias vizinhas Poder tamb m formar se uma sali ncia mais curta que n o atinge o quebramar ou at uma dupla sali ncia sendo esta ltima mais rara surgindo apenas em situa es muito espec ficas Nas figuras 2 4 2 5 e 2 6 est o representados esquemas da forma o de sali ncias e t mbolos assim como esquemas para a difrac o das ondas Direc o da agita o Evolu o gradual da deposi o de sedimentos Figura 2 4 Esquema para forma o de sali ncia ou t mbolo e da ac o da refrac o adaptado de French 2002 Modela o de Quebramares Destacados ai sali ncia T mbolo a CR A i AA ra la o z i j n o 778 P eai A ii E A PP oil a pee i no ia A a al Fi Pa na 0 DO o Fi e F a a ii q d 3 K F F Me ia E n al j Pa A n i w F Y Y F c ii N A o F a Ee w E j a mM da o z NA A AS a
111. ienta o da agita o de noroeste 22 Modela o de Quebramares Destacados Figura A22 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 23 Modela o de Quebramares Destacados Tom IL a P 1 t Figura A23 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 24 Modela o de Quebramares Destacados Topografia g AMG R Di PD Eid Sig Di tata i toa toa Catia Cos Cla toa Coatoa toa oa ii Ca Cocos Ea toa POCOS nan nSEEnSEEsSEsEs Es ho fo do Ca co GO ED cp ga E io n c c ooo ka ho o ba a haba La kata G a T Ra 1 3 F a f Vi F ESA D E a F Q i a 5 EN A Trans porte Topografia RR potencia Final mA RR invoca tod ta E di Tom 150000 m rr i as aS a 0 150 Figura A24 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 25 Modela o de Quebramares Destacados 0 00 9 50 g00 2 50 SD 7 50 7 00 8 50 a00 5 50 5 00 4 50 ER 2 50 300 2 50 2 00 1 50 1 00 0 50 OD Tom 020l mS Figura A25
112. km e cerca de 30 mil habitantes pertencente ao distrito do Aveiro faz fronteira a Norte com o concelho de Vila Nova de Gaia a Oeste com o Oceano Atl ntico frente mar tima em estudo a Sul com Ovar e a Este com Santa Maria da Feira um importante local tur stico do norte de Portugal especialmente na poca balnear A cidade desenvolve se sobre a praia estando dotada de um importante p lo de divers o nocturna com o casino e o bingo figura 5 1a e 5 2b A praia atrai praticantes de desportos aqu ticos como o surf e o bodyboard sendo tamb m palco de campeonatos de voleibol a n vel internacional Possui tamb m uma importante esta o de caminhos de ferro que a liga s grandes cidades mais pr ximas como Vila Nova de Gaia Aveiro e Porto A cidade est implantada sobre forma es arenosas geologicamente muito recentes contempor neas das que confinaram a laguna de Aveiro Figura 5 1 a Vista sobre a marginal a partir do espor o norte b vista a rea sobre a cidade e baia de Espinho Google EarthTM 35 Modela o de Quebramares Destacados Ao longo da hist ria da cidade a zona marginal tem sido recorrentemente atacada pelo mar atendendo tamb m a que Espinho se encontra na faixa de costa mais energ tica e mais din mica de Portugal A figura 5 2 faz a representa o esquem tica do recuo da costa no final do s culo XIX e in cio do s culo XX da cidade de Espinho na altura ainda vila de assinalar que neste pe
113. l densidade constante Fluxo A velocidade de corrente independente da profundidade cada conjunto de ondas cria o seu pr prio sistema circulat rio de correntes o movimento oscilat rio essencialmente irrotacional as flutua es turbulentas devidas agita o s o desprez veis as correntes s o suficientemente fracas para se considerar a sua interac o com o conjunto de ondas Din mica Press o constante na superf cie livre n o considerada a ac o do vento nem a influ ncia da acelera o de Coriolis Contorno Visto que o modelo Copla executado a partir dos resultados do modelo Oluca isso implica que as considera es s o semelhantes e Modelo de evolu o morfol gica de uma praia Eros MC e Eros SP Este modelo avalia o transporte de sedimentos a partir de formula es de agita o correntes As simula es visto que s o efectuadas com modelos de curto prazo ter o tempos m ximos que n o devem superar as 72 horas 4 4 2 3 Par metros Caracter sticos de cada Modelo Cada modelo tem uma s rie de par metros edit veis que permitem escolher as caracter sticas e hip teses consideradas nas simula es Come ando pelo modelo Oluca MC referente agita o regular no que diz respeito agita o poss vel editar a altura de onda a direc o da agita o o per odo e o n vel correspondente mar que se deseja simular tamb m poss vel escolher se se pretende usar um modelo lin
114. lo programa Para a agita o foi considerado um modelo do tipo composto dissipa o por camada limite turbulenta e contornos laterais abertos No 45 Modela o de Quebramares Destacados caso das correntes foram tomadas simula es com tempo total de 500 segundos rugosidade de Chezy de 10 m s e a viscosidade turbulenta eddy viscosity de 10 m s e 6m s para 18 segundos e 12 segundos de per odo respectivamente Para a agita o irregular apenas foram feitas 4 simula es com base nos valores do quadro 6 2 A escolha de um nico valor para a mar de 4 0 metros ZH deve se ao facto de se pretenderem apenas simular as situa es que em princ pio ser o mais gravosas e tamb m porque o Oluca SP correspondente agita o irregular considera uma amplitude de mar e n o um n vel de mar fixo Quadro 6 2 Dados considerados nas simula es com a batimetria base usando agita o irregular Amplitude de Altura de Onda Per odo de Orienta o principal Mar Significativa m Pico seg da Agita o 2 12 4 0 ZH N65W 4 259 5 18 Da mesma forma que para as simula es com agita o regular nas simula es usando agita o irregular tamb m foram feitas algumas op es quanto ao modelo de agita o e correntes Mais uma vez usando as op es por defeito propostas pelo software o modelo de agita o foi do tipo composto a dissipa o por rotura foi do tipo Thornton e Guza na dissipa o por fundo
115. m 1o ETa fa fa E E Ea fa Ea a ZZREN HS Raia p s F Figura A48 a Alturas de onda significativa b Vectores corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 49 Modela o de Quebramares Destacados doa s bo o ola figa Tod DO ED c ESSES Franspore potencia NRO L Topocratia Hna m Tom 10 00 m Hoi l pe 0 40 Figura A49 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda de significativa 2 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 50 Modela o de Quebramares Destacados Ri 50 qii Sai 30 Peg zdl 1 50 10 f f 7 t F 1 1 Re DD Figura A50 a Alturas de onda significativa b Vectores corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 51 Modela o de Quebramares Destacados ACE LESES 4 pie E ra E a td a a e aj Sa A Fa TEE e LP AIE a REAR RR SR RE REAR PER pp E Ec am a F E T y t i T E T E Franspote potencia DRYP Topografia fina mm E a NE he tom 15 000 m Hoh d a E a a a E F aT E ri EE m T TT e
116. m Km n mero de onda para o espectro TMA K coeficiente de transmiss o do quebramar destacado L comprimento de onda m Lm comprimento de onda para o espectro TMA m Lop comprimento de onda ao largo m Ls comprimento de onda equivalente para o c lculo de c lculo de amin m NW orienta o noroeste Po ponto correspondente ao fim da ba a para Hsu e Evans 1989 R raio do ponto de controlo at linha de costa para Hsu e Evans 1989 m Ro linha de controlo desde o ponto de controlo at ao fim da ba a para Hsu e Evans 1989 m Re submerg ncia do coroamento Ru coeficiente de espraiamento para Seeling 1980 XIV Modela o de Quebramares Destacados s densidade relativa dos sedimentos para Bailard 1981 S dist ncia da linha de costa original ao quebramar destacado m Sop declividade da onda em guas profundas T per odo da onda s To12 per odo de onda associado a Hoj gt S T per odo de pico da onda s U velocidade m dia em profundidade m s u velocidade no fundo devida ac o da agita o mar tima e das correntes para Bailard 1981 m s Uorb Velocidade orbital m s Ums Velocidade orbital quadr tica m dia m s u vector velocidade m dia integrada na vertical U velocidade cr tica de in cio de movimento m s Uorb Vector velocidade no fundo devido agita o w Velocidade de queda do gr o em m s W orienta o oeste Y
117. m comprimento de 360 metros e uma largura de coroamento de 17 7 metros Os taludes do manto anterior e da cabe a do quebramar t m inclina es de 2 1 e de 3 2 no talude posterior Isto resulta numa largura da funda o de 28 metros e um desenvolvimento total longitudinal de 421 metros A cota da superstrutura de 5 0 metros ao zero hidrogr fico ZH e a sua funda o est sensivelmente cota 5 0 ZH metros A figura seguinte figura 5 5 apresenta uma representa o esquem tica dessa proposta 38 Modela o de Quebramares Destacados Figura 5 5 Representa o esquem tica do quebramar destacado projectado Pereira 2008 5 2 2 AGITA O MAR TIMA No que diz respeito s ac es sobre o quebramar destacado e de interesse para a modela o desta estrutura com o software SMC os dados foram recolhidos da esta o direccional de Leix es em Matosinhos da publica o EUrosion 2006 e de uma comunica o do Instituto Hidrogr fico Costa et al 2001 ambas referidas por Pereira 2008 tendo sido analisados e tratados no mbito do trabalho Projecto de um Quebramar Destacado de Protec o para a Frente Mar tima de Espinho Pereira 2008 Neste ponto ir o ent o ser apresentados de forma resumida alguns par metros usados no dimensionamento da estrutura que tenham interesse para o presente trabalho Come ando pelas caracter sticas de mar que na costa em estudo s o semi diurnas com ciclos de 12h
118. mL Ea rrhora ml et E Tom 20 00 np rr 1 Ta p l eT P T memo ZU Figura 6 23 a Vectores transporte potencial magnitude para a situa o de n vel de mar O ZH metros e orienta o da agita o noroeste b Vectores transporte potencial magnitude para situa o de mar O ZH metros altura de onda 2 metros e orienta o de noroeste Outro exemplo interessante figura 6 24 diz respeito ao caso de agita o de oeste e uma altura de onda de 5 metros mar O ZH metros e per odo de 18 segundos Neste caso ocorrem duas zonas de recircula o em cada uma das cabe as dos espor es afectando tamb m as cabe as do quebramar 6 Modela o de Quebramares Destacados destacado Mais uma vez a agita o tem poucos efeitos na zona abrigada para n veis de mar baixos apesar de se tratar de uma altura de onda de 5 metros Esta figura juntamente com as anteriores poder levar a concluir que segundo o modelo a agita o com alturas de onda de 5 metros ou seja eventos de agita o de grande energia s o claramente minimizados pelas estruturas de defesa costeira implantadas para esta situa o hipot tica da constru o de um quebramar destacado Transporte potencia raro ra im Tom TODD m Mar i Ea A E z IT T i LE pS ka n e sd A EA f E t t Figura 6 24 Vectores transporte potencial magnitude para o caso de agita o de oeste altura de onda 5 metros mar O
119. mentos e a evolu o da batimetria O primeiro grupo composto pelo modelo Oluca MC modelo parab lico de propaga o de agita o regular o modelo Copla MC modelo de correntes em praias induzidas pela rotura de ondas e o modelo Eros MC modelo de eros o acre o e de evolu o da batimetria em praias s o aplic veis essencialmente quando se pretende um estudo da morfodin mica m dia num tramo de linha de costa Os restantes tr s aplicam se s simula es com agita o irregular Oluca SP Copla SP e Eros SP 4 4 2 1 Conceitos B sicos Neste ponto s o descritos alguns conceitos b sicos do m dulo Mopla para melhor compreens o do programa Malha de forma rectangular e situada sobre uma batimetria constitui uma rede em que os valores dos seus nodos s o Interpolados a partir dos dados da batimetria de base Estes valores servem depois como dados de entrada para os modelos de propaga o de ondas e de correntes 21 Modela o de Quebramares Destacados Malha encadeada conjunto de malhas com diferentes caracter sticas em que a ltima fila de uma a primeira de outra Desta forma poder aplicar se o modelo de propaga o de ondas a uma malha e usar os resultados como dados de entrada na malha seguinte Caso poder ser somente um caso de agita o ou poder o ser tamb m casos de correntes e casos de transporte Consiste na aplica o a uma ou grupo de malhas de um conjunto de par metros que definem
120. n vel de mar O ZH metros e orienta o da agita o noroeste b Vectores corrente magnitude para a mesma situa o mas com t mbolo eee 81 Figura 6 34 Vectores corrente magnitude para situa o de per odo de pico de 12 segundos altura de onda significativa 5 metros amplitude de mar 4 0 ZH metros orienta o da aditacao NGOS W 4 25 e com TOMb IO rasas pia done oa isa GDS SU DU 82 Figura 6 35 a Vectores transporte potencial magnitude para situa o de per odo de pico de 12 segundos altura de onda significativa 5 metros amplitude de mar 4 0 ZH metros orienta o da agita o N65 W 25 e com t mbolo b Varia o da batimetria para a Mesma SIMULA O rca ami sana pas das Abud sado Bodas dBi ana a dora e a a OR a 83 xii Modela o de Quebramares Destacados NDICE DE QUADROS Quadro 3 1 Condi es limite para a forma o de t mbolo e sali ncia por v rios autores referidos por Gonz lez e Medina 2001 eereeereeereea ear erreea ana eneenaa nar erreneaaaa o Quadro 4 1 lmita o das Malhas ins Quadro 5 1 Valores extremos e m dios globais da agita o na Figueira da Foz e em Leix es adaptado de Pereira 2008 e e eeeeer eee rere nan era aaa er aaa ae rea ane na aa narra nan ere aan nrea Quadro 5 2 Altura de onda m xima compat vel com a profundidade altura de onda significativa e altura de onda m dia do d cimo superior adaptado de Pereira
121. ndo esta informa o grande variabilidade dos fundos que se verificou para todas as simula es poder concluir se que a constru o de um quebramar destacado poder ter custos elevados de manuten o se as suas caracter sticas estruturais n o forem refor adas j que se adivinha a ocorr ncia infra escava es No entanto para esse efeito o seu perfil transversal foi dimensionado de forma a atender a este fen meno A inexist ncia de um levantamento topo hidrogr fico recente e actualizado uma das maiores lacunas deste trabalho visto que foi adoptado um levantamento de 1988 que apesar dos mais de 20 anos de exist ncia confere os dados mais recentes sobre a costa da cidade de Espinho No entanto o quebramar destacado modelado foi tamb m dimensionado usando este levantamento como base 85 Modela o de Quebramares Destacados Apesar da sua elevada import ncia para uma correcta valida o do modelo em estudo n o existem dados relativos a estudos de campo que possam comprovar os valores encontrados para valores como por exemplo as velocidades das correntes ou distribui o espacial das alturas de onda por exemplo 7 2 POTENCIALIDADES E DEBILIDADES DO SOFTWARE SMC Tal como todos os outros software de modela o num rica o SMC uma ferramenta importante como complemento modela o f sica e s medi es de campo visto que nunca poder reproduzir fen menos de tamanha complexidade baseando se apenas em d
122. ndo que as apenas se verificam geralmente altera es nas zonas junto aos espor es Para as simula es de altura de onda de 5 metros e mar de O ZH metros os resultados tamb m n o s o satisfat rios visto que as altera es s o muito grandes para um evento t o curto e tamb m com formas pouco prov veis J nos casos de mar 4 0 ZH metros apesar das altera es tamb m serem algo exageradas para um intervalo t o curto poss vel ver tend ncias com alguma l gica visto que as altera es t m a forma de um potencial t mbolo ou sali ncia o que poder deixar em aberto que repetidos eventos poder o acumular sedimentos numa destas duas formas Terminada esta an lise geral para as simula es de agita o regular segue se uma an lise dos efeitos do quebramar destacado quando solicitado por agita o irregular Para estas simula es foram usadas malhas com as mesmas dimens es e mesmo ponto de origem das malhas usadas para a agita o irregular mas agora com espa amentos entre colunas horizontais de 15 57 metros 142 espa os e 15 32 metros para verticais 50 espa os para o per odo de pico de 12 segundos e para o per odo de pico de 18 segundos foi usada uma malha com linhas horizontais espa adas de 25 53 metros 87 espa os e linhas verticais afastadas de 25 89 metros 3 espa os A simula o que ir ser apresentada diz respeito a uma altura de onda significativa de 5 metros per odo de pico de 12 segund
123. nitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 9 Modela o de Quebramares Destacados asErADIOS s 2 s e iF FTIF nm n a P uann RT DT o aeb irni 4 a O ge e Qi SD SED Sad Jl Argl AI zogi RAL 2d gl Segl ED tod 16 0 Pad te Di TOLDO o E ih A 200 Ri Transporte potencia MYRA m i Ton 20000 m Heir dl sela Topografia final m Figura B3 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 26 Modela o de Quebramares Destacados BEBA ENSASARANACEINCSSSANS toa toa toa oa EI ia CI to Na E z Dar TORA EN Tom e SE E de oa Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude de dl Mi sNgiscoelo ma och r Tr simula o n vel de mar O ZH Orienta o da agita o de oeste Figura B4 a altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s J m 57 Modela o de Quebramares Destacados Figura B5 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 58 Model
124. nos tem se intensificado o estudo de quebramares destacados pelo que v rios m todos e express es semi emp ricas t m sido desenvolvidos O efeito mais investigado associado aos quebramares destacados a rela o entre a acre o em projecto em particular a resposta morfol gica sali ncia ou t mbolo e os par metros estruturais Usando recursos como os modelos reduzidos e os prot tipos ou a modela o num rica com apoio em software como por exemplo o SMC o conhecimento sobre a interac o das praias com os quebramares destacados tem vindo a ser melhorado designadamente em rela o s altera es morfol gicas e formas de equil brio est tico a sotamar das estruturas Neste ponto ir o ser descritos alguns conceitos necess rios aplica o do software SMC como por exemplo o de praia em equil brio assim como aspectos gerais do funcionamento hidr ulico dos quebramares destacados as configura es de t mbolo ou sali ncia e a transmissibilidade da agita o 3 2 PRAIA EM EQUIL BRIO Uma praia arenosa em equil brio est tico o nico em estado que se pode manter constante sem ter necessidade de refor o de sedimentos num ambiente de agita o constante e em qualquer parte do mundo Por isso e tendo em conta que em muitas partes do globo a eros o costeira um problema crescente foi necess rio aplicar formula es emp ricas que permitam salvaguardar as praias que poder o ficar sem qualquer alimenta
125. nt m se algo semelhante com a situa o sem quebramar destacado ou seja a presen a de uma faixa de transporte maior ao longo da costa de norte para sul de maior transporte potencial apenas interrompida pela zona de sombra provocada pelo quebramar destacado zag EP ze G z500 2d ES ON t ar ii A TIN DON DR E RR Tron TEN A TS TD 1300 120 31 0 TODO gg Ql ED 0 ro Q pg Q Sa Ql Ji Qi 30 00 20 00 TO Qi Dal O a ET O 7 om mp RG a e e pe Sem e a A of O mm m a o Ep qdo go rr a L ie M t m e e e To Pot LEa Ll j 7 t j 1 i s k T hoi a Arie e Te a E GO PS kaa opna e oane ir RE A pn DD TR a e A SE ig ATE o a o TT PP ECT a oae a a do MA 1 h l L k k L L k L L k L L s a J pem de A H E a a nd ca E Transporte potencial DreRora mi Transporte potencial ro rar L EA 7 T e A Tem 1430 000 m Thit d Tom 150 000 m Fi oo a a i a a e Lo Figura 6 22 a Vectores transporte potencial magnitude para orienta o da agita o oeste e b Vectores transporte potencial magnitude para orienta o da agita o noroeste As figuras 6 23a e 6 23b e 6 24 dizem respeito a outras simula es efectuadas mas que por terem caracter sticas e resultados interessantes foram tamb m adicionadas a este cap tulo para uma an lise isolada A figura 6 23a referente a uma simula o de
126. o aterros de areia Com isto poss vel obter diversos cen rios para an lise com os outros programas do SMC como o Arpa ou o Mopla O MMT possui editores do plano de trabalho que v o desde o editor de pontos pol gonos editor de praias em equil brio costas e tamb m editor de imagens Com estes poss vel inserir apagar alterar pontos batimetria existente definir contornos como espor es aterros e quebramares obter batimetrias de praias encaixadas protegidas por espor es e ou quebramares na forma em planta e perfil de equil brio localizar contornos costeiros terra mar e incluir imagens referenciadas de cartas n uticas mapas e fotografias que possam servir de base de refer ncia a simula es no SMC Este m dulo contempla tamb m o programa de regenera o de terreno Com ele feita a combina o de elementos criados para as simula es como pol gonos correspondentes a quebramares com a batimetria base da zona de estudo gerando um novo conjunto de batim tricas e um novo ficheiro xyz com o nome da alternativa definida anteriormente Este ficheiro poder ser tamb m usado para o estudo com o Mopla na an lise de curto prazo Outras aplica es deste m dulo MMT passam pela possibilidade de criar um ficheiro de batimetrias atrav s de uma imagem onde poder o ser gerados pol gonos que formaram o ficheiro com os dados das batimetrias Poder o ser geradas situa es passadas presentes e tamb m futuras de uma
127. o com esta quest o registou se um aumento dos valores m ximos das velocidades de correntes e do transporte potencial j referidos no cap tulo 6 o que tamb m poder suscitar d vidas quanto efici ncia deste quebramar destacado a menos que a sua disposi o e caracter sticas fossem optimizadas dimens es orienta o posi o profundidade de forma a eliminar estes efeitos A quest o de uma maior complexidade de velocidades de correntes provocada pelo quebramar destacado essencialmente na zona pr xima das cabe as foi comprovada o que poder criar eventualmente problemas aos utilizadores do local A possibilidade da manuten o do t mbolo criado artificialmente de dif cil previs o n o s porque se tratam de simula es de curto prazo mas tamb m porque apesar de os resultados apontarem para elevadas velocidades de correntes no local os resultados referentes ao transporte sedimentar pouco se alteraram com a presen a do t mbolo Outro aspecto j conhecido e mais uma vez comprovado com este estudo a concentra o de grande energia nas zonas pr ximas dos dois espor es j existentes em Espinho Poder dizer se que em todas as simula es tanto com a batimetria base como com o quebramar destacado verificou se um grande potencial de transporte e de velocidade de correntes nestas reas que se pode associar s indispens veis e recorrentes ac es de manuten o a que s o sujeitas estas duas estruturas Junta
128. o da gravidade em m s s a densidade relativa dos sedimentos Cf o coeficiente de fric o tal que T pCrlulu em que T representa a tens o tangencial no fundo em Nm U a velocidade no fundo devida ac o conjunta da agita o mar tima e das correntes amp o ngulo de atrito interno dos sedimentos tan B a pendente do fundo o vector unit rio na direc o da pendente w velocidade de queda dos sedimentos em m s o factor de efici ncia do transporte em suspens o igual a 0 02 e ep o factor de efici ncia do transporte pelo fundo igual a 0 1 Cada uma das parcelas tem o seu significado pr prio sendo ent o que 4 1 representa o transporte total pelo fundo e por suspens o nas direc es x e y 4 2 representa o transporte pelo fundo sobre um leito plano 4 3 o transporte pelo fundo devido ao efeito da pendente do fundo e 4 4 e 4 5 representam respectivamente o transporte em suspens o sobre leito plano e o transporte em suspens o devido ao efeito da pendente do fundo O vector velocidade no fundo pode ser expresso por U lp uU 4 6 q E a A E em que Uorp corresponde ao vector velocidade no fundo devido agita o e u o vector velocidade m dia integrada na vertical Admitindo agora a decomposi o da velocidade nas duas direc es segundo os eixos xx e yy U Uorbx U Uorn y V 4 7 em que a velocidade orbital de acordo com a teoria linear se define como TH Uo
129. o real em que n o existe quebramar destacado implantado partindo depois para a solu o proposta por Pereira 2008 Ir o ser feitos coment rios relativos aos resultados das diversas simula es comparando os e tamb m analisando a influ ncia das diferentes vari veis tanto na resposta da batimetria real como na resposta com o quebramar destacado As simula es ser o de dois tipos com agita o regular e irregular usando as potencialidades do Mopla Ser tamb m estudada a proposta de alimenta o artificial de um t mbolo proposta por Pereira 2008 No cap tulo 7 Conclus es s o apresentadas as ela es dos resultados obtidos efectuados alguns coment rios acerca das potencialidades e limita es do programa utilizado sendo tamb m expostas algumas sugest es de investiga es a realizar no seguimento do presente trabalho Finalmente nos Anexos s o apresentados os resultados das simula es discutidas no cap tulo 6 Modela o de Quebramares Destacados 2 CARACTER STICAS GERAIS DOS QUEBRAMARES DESTACADOS 2 1 INTRODU O A ac o das ondas correntes e ventos respons vel pelos processos de eros o e acre o que moldam a linha de costa No entanto quando o homem come ou a construir cada vez mais pr ximo da linha de costa a usar as areias para constru o e a construir barragens que pararam ou fizeram diminuir o transporte de sedimentos dos rios que alimentavam as praias o fen meno da eros o
130. om os vectores agita o magnitude poss vel observar ainda mais claramente a zona de sombra com uma forma pr xima de um tri ngulo a sotamar do quebramar destacado constatando se uma quase anula o dos vectores agita o e obviamente da magnitude o que confirma o efeito de diminui o ou at a quase anula o da energia das ondas a sotamar da estrutura Este efeito conseguido independentemente do valor da altura de onda testada do per odo mar e orienta o da agita o O lado a barlamar do espor o sul poder ser considerado como o local onde a agita o chega com maiores alturas para as duas hip teses de orienta o havendo a norte entre o quebramar destacado e o espor o norte uma transla o de norte para sul da zona de maior magnitude quando se aplica uma agita o de noroeste ao modelo Os outputs dos vectores corrente magnitude referentes ao Copla MC tiveram uma grande altera o com a introdu o do quebramar destacado e mesmo entre as simula es que agora v o ser analisadas existe uma grande variabilidade de caso para caso como j se viu comparando as figuras 6 2la e 6 21b Na compara o com os casos sobre a batimetria base o aspecto mais marcante sem d vida a desloca o do ponto de maior velocidade de correntes de barlamar do espor o sul a de sotamar do espor o norte especialmente para simula es com orienta o de noroeste Isso demonstra que o quebramar destacado protege efectivamen
131. onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 42 Modela o de Quebramares Destacados sani Topografia mD a ANGIE Pi LAR gi 130 0 7 mm TEMIA Eno Harao 450 00 5000 F 440 00 pi 20 00 10 0 100 00 EAN ano0 rigg anog 50 00 gii 20 00 20 00 40 00 00 M ta m de ga a a Transporte Topografia potencial final im Lora m tor 50 00 m Hoh l 0 So Figura A42 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de noroeste 43 Modela o de Quebramares Destacados GR RP PE PR E na Dvd r p Bana Eu T e Th mT T E e F T T e T T m A M o e lc o a a a O TR E Pe cd Fa ra rr FI 11 11 11 ET i TA na 1 Figura A43 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 44 Modela o de Quebramares Destacados oa fes bo fo ba io si da ds cla o ENA EN ENEN fa afa ESB Sa aES Ss E UE E ho E EE E D D E p c na ra ra ha haka e E e Tom 10 0 n Do tl Figura A44 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o
132. orma que em rela o s frentes de onda uma difrac o das linhas de igual fase enquanto que a altura de onda pouco influencia este par metro Por fim os vectores magnitude s o obviamente influenciados pela direc o da agita o pois estes tomam aproximadamente a direc o paralela direc o definida para a agita o Com a mar apenas atingem cotas superiores para n veis de mar superiores A altura de onda o par metro principal desta representa o gr fica do Oluca MC visto que os vectores ser o tanto maiores quanto maior for a altura de onda e tamb m mais escuro ser o azul para maiores alturas de onda Os espor es para al m de provocarem uma diminui o no tamanho e magnitude dos vectores a sotamar tamb m demonstram uma maior intensidade do lado de barlamar especialmente para os casos de agita o de noroeste resultando isto num azul de maior intensidade Como resultados do Copla MC ir o ser discutidos apenas os gr ficos referentes aos vectores corrente magnitude visto que s o os de mais clara an lise e que cont m toda a informa o que interessa analisar Posto isto e tendo em conta o par metro orienta o not ria a diferen a de comportamento especialmente na zona entre os espor es onde se verifica que para agita o de noroeste existe uma maior uniformidade ou seja como que uma corrente nica ao longo da costa quase paralela a esta formando uma nica zona de recircula o apenas
133. os amplitude de mar de 4 0 metros e uma orienta o de agita o principal de N65 W com dispers o de 25 Esta simula o foi efectuada com as mesmas caracter sticas da realizada com a batimetria base com agita o irregular para uma mais f cil compara o 2 Modela o de Quebramares Destacados Como primeira representa o com agita o irregular surge na figura 6 27 a varia o espacial das alturas de onda significativas Como j foi visto nos casos de agita o regular clara a influ ncia do quebramar destacado na distribui o das alturas de onda significativas Tal como para a simula o base os resultados para este par metro surgem mais uniformes e com melhores resultados sem zonas de configura o estranha Se compararmos esta figura com as restantes 3 simula es do mesmo tipo como ali s j foi visto para a batimetria base para al m das diferen as bvias para com os resultados referentes a alturas de onda de 2 metros o per odo de pico de 18 segundos promove um estreitamento das faixas referentes s alturas de onda significativas sobretudo para a faixa entre os 4 5 e 4 metros 2000 5 00 1800 4 50 1600 di 3 50 1400 3 00 1200 250 1200 1000 1 50 800 1 00 0 50 600 0 00 400 200 200 400 600 Figura 6 27 Varia o espacial das alturas de onda significativas Em rela o figura 6 28a refe
134. perar que esteja submerso para a grande maioria das preia mar durante o ano Nas simula es com n vel de mar ou amplitude de 4 0 ZH metros este aspecto torna se evidente com a clara continuidade do escoamento na zona do t mbolo apesar de apresentar caracter sticas diferentes inerentes diferente batimetria onde est a acontecer a simula o 80 Modela o de Quebramares Destacados 1 a pra Dri PR 0 Gi T A 1 E TTEN 133 AEE k 4 Mimo y y 1 Aa OZ DZ Dto Dt DDS Qi a r a O Po o Celia tor 0rQ0ms Figura 6 33 a Vectores corrente magnitude para um per odo de 18 segundos altura de onda de 5 metros n vel de mar 0 ZH metros e orienta o da agita o noroeste b Vectores corrente magnitude para a mesma situa o mas com t mbolo Nesse sentido foi realizada uma simula o com agita o irregular com altura de onda significativa de 5 metros per odo de pico de 12 segundos amplitude de mar de 4 0 ZH metros e espectro direccional de N65 W 25 Ao comparar os gr ficos referentes aos vectores correntes magnitude para simula es semelhantes diferindo apenas na exist ncia do t mbolo figura 6 28b e 6 34 verifica se um claro aumento das velocidades de corrente na zona do t mbolo atingindo velocidades pr ximas de 0 45 m s em zonas que sem t mbolo tinham apenas 0 10 m s e uma nova zona de grandes velocidades situada a barlamar do quebramar destaca
135. porte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de noroeste 1 Modela o de Quebramares Destacados Figura B25 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar 4 0 78 TLM gi RAL 20 SA ga Pi 5 Ei 2 20 mA 90 a 3 90 3a 2a 2g 1 90 Tal 0 50 Dido i h UA a a a a T A a T a L a Ea E Ha Ha Es i ae t E A A aE Ae E Ae TALES i J i i i i i tom UIN nE r a ar na DDOR O o e g e RN UC Aa ir PoE ta a E O aaa poa i a i Ee IFEGE TESE ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste Modela o de Quebramares Destacados Tom S 0a p e DS Figura B26 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste 19 Modela o de Quebramares Destacados 84 00 i E Topografi i a000 ER DIM Ee Sa SS 0 Ri 54 00 E zig 50 00 o 8 00 38 00 500 EEN EN EN Ep 200 35 00 o 2 00 SE 00 1 00 3 00 EAN 0 00 25 00 Er 00 Eh 2 00 48 00 18 00 ndo 19 00 4 00 42 00 30 00 5 00 2 00 500 8 00 E 7 00 Goa 40i Frans porte Topografia potencia final
136. presenta o esquem tica do SMC manual SMC 4 3 M DULO PR PROCESSO O m dulo Pr Processo trata e processa a Informa o de entrada necess ria aos programas do SMC e est dividido em tr s sec es a que trata das batimetrias e contornos da costa Baco uma segunda que est relacionada com informa es associadas hidrodin mica como a agita o mar tima Od n e tamb m uma sec o referente s cotas de inunda o Atlas Este m dulo n o ser explorado no mbito deste trabalho visto que os dados fornecidos por estes tr s programas dizem respeito apenas costa espanhola isto costa continental atl ntica e mediterr nica e tamb m s ilhas 20 Modela o de Quebramares Destacados 4 4 M DULO DE AN LISE DE PRAIAS A CURTO PRAZO Este m dulo que analisa sistemas costeiros numa escala espacial e temporal de curto prazo composto por modelos de evolu o morfodin mica de perfis a duas dimens es verticais e tamb m modelos de evolu o de perfis a duas dimens es horizontais Os primeiros dizem respeito ao Petra Programa de evolu o do perfil transversal de praias e os segundos ao Mopla Programa de morfodin mica de praias 4 4 1 PETRA O programa Petra permite a modela o da evolu o no tempo de um perfil transversal de praia simulando a propaga o da agita o regular ou irregular a rotura a inunda o da zona de praia seca as correntes e o transporte de sedimentos em suspens
137. principal da agita o T m tido nos ltimos anos um importante impulso pois apesar de serem mais caras e de mais dif cil execu o poder o ser mais eficazes na fixa o dos sedimentos e protec o da linha de costa do que os mais usuais espor es perpendiculares linha de costa O seu funcionamento hidr ulico passa por provocar a rebenta o da onda Incidente a qual come a por originar a sotamar a forma o de uma zona de forte turbul ncia a que se segue posteriormente a reformula o do movimento ondulat rio com ondas de menor altura e menor per odo Taveira Pinto 2007 Modela o de Quebramares Destacados Na figura 2 1 e figura 2 2 s o apresentados exemplos de alguns quebramares destacados cada um com fun es distintas No primeiro exemplo figura 2 1 est representado o caso j referido dos molhes do Douro em que o quebramar da margem esquerda considerado como sendo destacado com fun o de protec o do cabedelo e da margem direita do estu rio que em conjunto com o quebramar molhe da margem direita confinam e fixam o canal de navega o permitindo a entrada na embocadura de embarca es sem que sejam afectadas por constantes mudan as na forma do canal No exemplo da figura 2 2 existe um sistema de quatro quebramares destacados com fun es mais pr ximas do caso de estudo que ir ser modelado neste trabalho em que o objectivo das estruturas proteger a linha de costa da ac o do
138. que este deve ser duas a seis vezes superior ao comprimento de onda ou estar entre 61 e 198 metros enquanto que a dist ncia entre quebramares dever ser pelo menos um comprimento de onda ou entre 20 a 50 metros Finalmente Toyoshima 1974 tamb m concluiu que n o s existe um aumento de volume sedimentar a sotamar do quebramar mas tamb m a barlamar E importante salientar que o dimensionamento hidr ulico n o pode ser desligado do dimensionamento estrutural E necess ria uma correcta articula o entre os dois de forma a que todas as vari veis envolvidas no dimensionamento estrutural tais como o peso unit rio dos blocos do manto resistente Modela o de Quebramares Destacados as cotas do coroamento e da funda o largura de coroamento e inclina o dos taludes tamb m sejam inclu das no dimensionamento hidr ulico para definir par metros como por exemplo a dist ncia costa e o seu comprimento No cap tulo 3 ir o ser desenvolvidos alguns destes os aspectos hidr ulicos dos quebramares destacados 2 3 5 IMPACTES CAUSADOS PELOS QUEBRAMARES DESTACADOS A constru o de um quebramar destacado provoca diversos impactes na zona circundante que v o desde os impactes hidrodin micos e bio morfol gicos at aos s cio econ micos e paisag sticos Neste ponto ir ser feita uma breve descri o destes tipos de impactes Com a implanta o do quebramar destacado as correntes sofrem altera es e a agita o afect
139. r odo existiu um recuo de 225 metros em 25 anos Si E FRENTE MARGINAL ACTUAL 1 e dd E a Ucos 4 E da o S AJA Figura 5 2 Recuo da costa de Espinho entre 1880 1911 Mota Oliveira 1991 Nas d cadas seguintes foram constru dos tr s espor es que promoveram um crescimento da praia mas nas d cadas de 30 e 40 o mar voltou a entrar na cidade Seguem se a amplia o dos espor es e a constru o de uma estrutura aderente que tentaram conter a cont nua investida do mar sobre a cidade No in cio da d cada de 80 foram constru dos quatro grandes espor es sendo que os constru dos no In cio do s culo XX foram demolidos Desde ent o a situa o tem se mantido constante e est vel Na figura 5 3 percept vel a constante evolu o da costa entre as d cadas de 50 e 80 Dos quatro espor es constru dos na d cada de 80 existem apenas os maiores o espor o Espinho espor o norte com cerca de 350 metros de comprimento e o espor o da marinha espor o sul com 400 metros Estas duas estruturas de defesa foram refor adas em 1997 no mbito do Plano Geral de Obras de Protec o tendo em vista o aumento da largura de coroamento para 8 metros A cont nua redu o das fontes aluvionares e as condi es de agita o fortes em que est inserida a cidade de Espinho n o permitiram que os resultados expect veis fossem totalmente alcan ados sendo que desde logo se notou uma eros o localizada na zona central da
140. r e Daemen 1994 tem em considera o o di metro nominal dos blocos do manto resistente Daso na estimativa de K express o 3 9 reveladora de um desvio padr o desprez vel em rela o aos casos estudados de 0 05 Esta formula o tem em considera o a altura do ai T de onda incidente na estrutura H o comprimento de onda ao largo Lop coroamento R e a largura do coroamento B Com as vari veis apresentadas estabelece rela es para a submerg ncia do A ps aR Hi S vale a defini o do coeficiente K em fun o da declividade Sop oe da influ ncia de outros factores op nomeadamente R D so 17 Modela o de Quebramares Destacados Re n50 a 0 031 0 024 3 10 n50 H B 1 84 b 5 42sop 0 0323 0 017 7 0 51 3 11 A aplica o destas f rmulas v lida para intervalos de K entre 0 075 e 0 75 e para valores de declividade de onda Sop entre 0 01 e 0 05 18 Modela o de Quebramares Destacados 4 SISTEMA DE MODELA O COSTEIRA SISTEMA MODELADO COSTERO SMC 4 1 DESCRI O GERAL E POTENCIALIDADES DO SOFTWARE SMC O Software Sistema Modelado Costero SMC faz parte de um projecto intitulado Modelo de Ayuda a la gesti n del Litoral desenvolvido pelo grupo de engenharia oceanogr fica e costeira da Universidade de Cant bria para a Direc o de Costas do Minist rio do Ambiente Espanhol Constitui uma Interface gr fica integrante de um
141. r modules of the SMC software and considers the possibility of extensions and improvements of the present study KEYWORDS Detached Breakwater Espinho Numerical Modelling SMC Software Modela o de Quebramares Destacados Vi Modela o de Quebramares Destacados NDICE GERAL AGRADECIMENTOS as sie Da bai Da O RA AD RD pa O ai a DR pa i RESUMO irae E E O AE A E A E a iii ABSTRACT eie a a A A N V 1 INTRODU O o CARACTER STICAS GERAIS DOS QUEBRAMARES DESTACADOS asseio sta a E E 3 2 INTRODU O assar stato a e da DA bt 3 2 2 OS QUEBRAMARES DESTACADOS ie ereeeeeeaerareeaeaeeeaaeaaeaaeeaaaaneannas 3 2 3 CARACTER STICAS GERAIS DOS QUEBRAMARES DESTACADOS csers 5 2 Sola PERFIL TRANSVERSAL TIDO E 5 2 32 MMENS iria Sa a 5 232 Pa aMrs FUNCIONAS anoss e e a a a E aaa 5 2 9 4 Funcionamento HidrauliC O a sisine ea Aea Rie iaa eNi 6 2 3 5 Impactes Causados pelos Quebramares Destacados een 8 3 ASPECTOS HIDR ULICO ESTRURAIS INFLUENCIADORES DO COMPORTAMENTO DE QUEBRAMARES DESTACADOS 9 SE INTRODU O nn a an en dado cia 9 3 2 PRAIA EM EQUIL BRIO 2005 scasese sita gasa ias Dina Fai saio ELSON Rss Ting Ia SiG atas db SONG FaTaniaaAldnioy eres 9 3 2 1 FORMA PARAB LICA DE EQUIL BRIO DE HSU E EVANS eeeeeeereeeeeeeeererenenannnannra 10 3 2 2 FORMULA O DE TAN E CHIEW nne see sse sie sea care re anne aa area aa arena area
142. r novos habitats proporcionando a fixa o de novas esp cies tanto marinhas como esp cies de aves mar timas A j referida quest o da estagna o das guas a sotamar da estrutura poder promover a prolifera o de esp cies de algas que poder o diminuir a qualidade das praias para a pr tica balnear devido turva o das guas e a odores desagrad veis Em termos paisag sticos importante ter em conta na fase de dimensionamento que os quebramares destacados conduzem em geral a um impacte visual negativo Este efeito poder ser minorado se se considerarem maiores submerg ncias e se forem utilizados materiais naturais como o enrocamento em vez de blocos de bet o Os impactes s cio econ micos s o em geral positivos pois a constru o de uma estrutura deste tipo melhora as condi es balneares o per metro de praia e uma melhor protec o das constru es junto linha de costa Contudo estes aspectos ter o que ser previstos na fase de projecto pois a constru o de um quebramar destacado de grandes dimens es e com materiais desapropriados poder apesar da melhoria das condi es balneares piorar a componente paisag stica j referida e isso ser reflectido em termos sociais e econ micos nas popula es da zona perto da costa Modela o de Quebramares Destacados 3 ASPECTOS HIDR ULICO ESTRUTURAIS INFLUENCIADORES DO COMPORTAMENTO DE QUEBRAMARES DESTACADOS 3 1 INTRODU O Ao longo dos ltimos a
143. ramares Destacados diz respeito aos aspectos hidr ulicos relacionados com os quebramares destacados apresentando os que poder o ser estudados e modelados com recurso ao software SMC como diferentes equa es para a forma de equil brio de uma praia O cap tulo 4 Sistema de Modela o Costeira Sistema Modelado Costero SMC sintetiza os aspectos essenciais do software SMC salientando as potencialidades deste e descrevendo os v rios m dulos sendo que aqueles que ser o usados neste trabalho s o expostos de forma mais completa focando tamb m quando necess rio as express es em que se baseia o c lculo autom tico realizado pelo software O cap tulo 5 Caso de Estudo Quebramar Destacado para a Frente Mar tima de Espinho contempla um breve enquadramento do caso de estudo o caso da frente mar tima de Espinho assim como uma descri o dos dados da agita o das caracter sticas sedimentares da rea e do quebramar a modelar Modela o de Quebramares Destacados proposto por Graciela Pereira em Projecto de um Quebramar Destacado de Protec o para a frente mar tima de Espinho 2008 S o tamb m descritos alguns dados batim tricos e o seu tratamento para serem inseridos no programa SMC usando o software ARCMap da Environmental Systems Research Institute ESRD O cap tulo 6 Simula es do Caso de Estudo refere se s v rias simula es efectuadas tendo por base o projecto j referido come ando pela situa
144. rb F sinh kh 4 E em que Uorbx Uorb COS 8 Uorby Uorb Sin O k representa o n mero de onda h a profundidade T o per odo H a altura de onda e O o ngulo de incid ncia da agita o Para a agita o irregular Soulsby 1997 prop e a utiliza o dos par metros espectrais do per odo de pico Tp e da altura de onda quadr tica m dia Hrms para substituir T e H Para al m disso este modelo assume que o ngulo de incid ncia da agita o corresponde direc o do fluxo m dio de energia A formula o de Soulsby uma express o anal tica experimental que se aproxima muito da formula o de onda corrente de van Rijn 1993 referido por Manual Eros 3 0 A express o avalia tanto o transporte pelo fundo como por suspens o sobre fundo horizontal 21 Modela o de Quebramares Destacados j 2 4 7 gt 0 018 gt 2 a q U u Uris Uen 4 9 D em que qt qx qy 4 10 D 1 2 0 005 Da 0 012D50D 76 AS ER E E E E e E 4 11 s 1 g D5011 s 1 g D501 1 g s 1 D l Des 4 12 2 Cp as 4 13 5 In 2 z 1 U corresponde velocidade m dia em profundidade U ms a velocidade orbital quadr tica m dia e Ucr a velocidade cr tica de in cio de movimento assumindo a rugosidade efectiva K 3D o Doo 2Dso 4h Uer 0 19 D50 logo 0 1 lt Dso lt 0 5mm 4 14 4h Ucr 8 5 D50 log10 fia 0 5 lt Dso lt 2mm 4 15 em q
145. rbosa J 2006 Pilot Site of River Douro Cape Mondego and Case Studies of Estela Aveiro Caparica Vale de Lobo and Azores EUrosion IHRH Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto ISBN 972 752 074 x Yasso W E 1965 Plan geometry of headland bay beaches Journal of Geology 73 702 714 90 Modela o de Quebramares Destacados ANEXO A SIMULA ES COM A BATIMETRIA BASE Simula es N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 18 s orien
146. re e ainda a possibilidade de escolher um ponto interm dio que perten a forma em planta de equil brio utilizando o modelo um m todo iterativo para definir o ponto de in cio Forma em planta pode ser de quatro tipos o modelo parab lico de Hsu e Evans 1989 a vers o modificada de Tan e Chiew 1994 ao modelo de Hsu e Evans a espiral logar tmica e a rectil nea Estas formula es s o aplicadas a partir do ponto de in cio definido no ponto anterior Ponto de controlo escolha das coordenadas x y sobre o plano para o ponto de controlo Frente de agita o definida a partir da orienta o e do comprimento de onda na zona pr xima do ponto de controlo tendo por base o ngulo O graus a profundidade da gua ha metros e o per odo segundos No caso de in cio livre apenas poss vel definir a orienta o Dist ncia da linha de costa No caso de in cio com estrutura definida uma dist ncia Y metros ou o Ro O Amin O Pe o Y Lg s o apenas vis veis e n o edit veis Para o caso do in cio livre poss vel definir a dist ncia da linha de costa atrav s da edi o de Ro e de B Para o in cio com ponto interm dio n o poss vel editar qualquer informa o neste campo Batim trica da linha de costa aqui definida a eleva o da linha de costa em equil brio Na P gina de perfil de equil brio s o definidos os seguintes par metros que permitem definir o perfil transversal de praia Perfil de p
147. reeaa aaa rerenana 29 Figura 4 6 Esquema geral de pol gono Associado a uma praia em equil brio adaptado do Mana SINO oorr E a DO GL A E O 31 Modela o de Quebramares Destacados Figura 4 7 Esquema do perfil de praia adaptado do manual SMC 31 Figura 5 1 a Vista sobre a marginal a partir do espor o norte b vista a rea sobre a cidade e palade Espinho Google Earth Mj asessorin a ES detido a a oe esa Abd asd 35 Figura 5 2 Recuo da costa de Espinho entre 1880 1911 Mota Oliveira 1991 s 36 Figura 5 3 Evolu o da costa de Espinho entre 1958 e 1988 adaptado da Mota Oliveira DO as iii ed e SO RS a O Do 37 Figura 5 4 Frente Mar tima de Espinho em Setembro 2003 Outubro 2006 e Junho 2007 da esquerda para a direita Google EarhiiM essas Li parou unas is UEL DUENDES DEST N 38 Figura 5 5 Representa o esquem tica do quebramar destacado projectado Pereira 2008 39 Figura 5 6 Frequ ncia da direc o das ondas registadas na b ia de Leix es Pereira 2008 39 Figura 5 7 Varia o sazonal da altura de onda significativa na Figueira da Foz Pereira 2008 40 Figura 5 8 Representa o do levantamento usado para a modela o Mota Oliveira 1991 41 Figura 6 1 Representa o em duas dimens es da batimetria base metros ao ZH 44 Figura 6 2 Representa o em tr s dimens es da batimetria base
148. rente aos vectores agita o magnitude n o h muito a acrescentar visto que os resultados s o semelhantes aos de agita o regular e tamb m aos obtidos utilizando a batimetria base salvo as diferen as que seriam de esperar pela implanta o do quebramar destacado que provoca uma clara zona de sombra e de diminui o da energia de agita o 13 Modela o de Quebramares Destacados J na figura 6 28b clara a melhoria da defini o das zonas de recircul o quando comparadas com as resultantes de agita o regular talvez n o s pela ac o das v rias alturas de onda e frequ ncias do espectro usado mas essencialmente pelo intervalo de orienta es poss veis utilizado Como se pode ver mant m se as pequenas recircula es nas cabe as do quebramar destacado a barlamar do espor o norte e a sotamar do espor o sul e ficam mais not rias ainda as duas grandes zonas de recircula o mais a norte uma a sotamar do espor o norte outra j perto de sotamar do quebramar destacado esta com as maiores velocidades e tamb m uma terceira mais a sul junto a outra cabe a do quebramar mas do lado de sotamar deste Os valores m ximos para este caso aproximam se de 0 40 m s enquanto que para os restantes casos os valores m ximos s o inferiores mas pr ximos de 0 30 m s para alturas de onda significativas de 2 metros e de 0 35 m s para o outro caso de altura de onda significativa de 5 metros Sr sa EA ra E hi
149. res corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 98 Modela o de Quebramares Destacados Padil Rii ES Ei O So DO SUL ao DO ADO So dd 2 0 25 po DR o TE 20 00 E P 1506 E un e n k 500 PR Franspore potencial MYNDE Topografia final im Figura B46 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 99 Modela o de Quebramares Destacados Figura B47 a Alturas de onda significativa b Vectores corrente magnitude simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s espectro direccional N65 W 25 100 Modela o de Quebramares Destacados 250 00 o TOP ografia di g AG E asa 2 00 en DO 7 00 PSOL SR POD RALO 650 00 Jaon Eq MD J300 oi A 20 ri a p0 50 0 a a 4 00 i 2 00 ai 2 00 sai 4 00 150 00 5 00 100 0 5 00 Spod FO O 8 0 Transporte Topografia potencial final im YAO Tom ALON m He e Do So Figura B48 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s espectro direccional
150. ria existir na compara o dos dois m todos Este problema poder ter origem nas caracter sticas da batimetria na sua conjuga o com as caracter sticas dos sedimentos da rea em estudo e com as ac es definidas para a agita o Todas as simula es efectuadas s o do tipo evolu o morfol gica ou seja existe uma evolu o no tempo tanto da batimetria como do evento em curso Se as simula es tivessem sido do tipo estudo de acre o eros o inicial teria sido feito um c lculo do transporte dos sedimentos com a agita o e correntes iniciais sem evolu o da batimetria da praia Por defeito os eventos no software Mopla ter o a dura o de 12 horas mas ser o efectuadas para um caso eventos de 48 e 72 horas Todas as representa es das simula es encontram se alinhadas com o norte Ser tamb m efectuado um estudo com a exist ncia de um t mbolo alimentado artificialemente a sotamar do quebramar destacado Inicialmente ser usada a batimetria base ou seja sem o quebramar destacado tentando retratar a situa o actual e real da zona do caso de estudo para tamb m de certa forma se verificar se o modelo se est a comportar de forma satisfat ria Posteriormente ir ser adicionado batimetria base o quebramar destacado projectado por Pereira 2008 de acordo com as caracter sticas j descrita no cap tulo 5 Os coment rios referentes s simula es de agita o regular s o feitos em duas fases ou seja inic
151. rias e cartas n uticas da costa Copla MC Modelo de correntes em praias induzidas pela rotura de ondas para agita o regular Copla SP Modelo de correntes em praias induzidas pela rotura de ondas para agita o irregular Eros MC Modelo de eros o acrec o e evolu o da batimetria de praias para agita o regular Eros SP Modelo de eros o acrec o e evolu o da batimetria de praias para agita o irregular MMT M dulo modelador do terreno Mopla M dulo de agita o correntes e evolu o morfol gica de uma praia MOPTC Minist rios das Obras P blicas Transportes e Comunica es Od n M dulo de ajuda caracteriza o da agita o Oluca MC Modelo parab lico de propaga o de agita o regular Oluca SP Modelo parab lico de propaga o de agita o irregular Petra M dulo de evolu o do perfil transversal de praia SMC Sistema de modela o costeira Tic Tutor de engenharia costeira Xvi Modela o de Quebramares Destacados 1 INTRODU O O presente trabalho corresponde disserta o de Mestrado Integrado em Engenharia Civil ramo de especializa o em Hidr ulica Recursos H dricos e Ambiente ministrado pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto no ano lectivo de 2008 09 e elaborada pelo aluno Gustavo Manuel Santos da Costa sob orienta o do Professor Doutor Francisco Taveira Pinto Esta disserta o tem como objectivos a modela o de quebramares destacados a
152. sadas Este input de sedimentos vindos do rio Douro um dado essencial para a previs o de uma poss vel acumula o de sedimentos formando uma sali ncia ou t mbolo ou tamb m a manuten o de uma alimenta o artificial Associado a este aspecto tamb m teria sido Interessante a simula o a longo prazo dos fen menos estudados ou seja meses ou at anos com as varia es habituais de condi es de agita o n vel de mar e recarga de sedimentos associadas a estes Intervalos de tempo mais extensos No entanto o software ainda n o permite um estudo para um intervalo de tempo t o prolongado A impossibilidade de controlar a escala de alguns par metros na representa o gr fica dos fen menos poder ser apontada tamb m como uma debilidade deste software pois por vezes toma valores que podem levar a uma m interpreta o dos mesmos e tamb m poder tornar dif cil a compara o entre as v rias simula es 7 3 SUGEST ES DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Como j foi dito no decurso do trabalho nem todos os m dulos e programas descritos de forma breve e em alguns casos apenas referidos no cap tulo 4 foram utilizados no mbito deste trabalho O m dulo Pr processo que engloba os programas Baco Od n e Atlas dever ser de dif cil aplica o para trabalhos deste tipo visto que apenas possu em base de dados informa es relativas costa espanhola Apesar disso ficar em aberto a proposta a compila o de da
153. se pode concluir que a situa o id ntica com ou sem quebramar destacado na zona entre estes os fen menos relacionados com as correntes mudaram Para o caso da agita o perpendicular ao quebramar destacado ou seja de oeste parece existir uma grande zona de recircula o rodeando o quebramar existindo duas menores zonas de recircula o junto aos espor es especialmente no espor o norte Existe tamb m uma faixa de conflito nesta rea no encontro das duas zonas de recircula o Para o caso da figura 6 21b mant m se a zona de recircula o junto do espor o norte sendo mais n tido um fen meno semelhante junto ao espor o sul e surgindo melhor definidas pequenas recircula es junto s cabe as do quebramar destacado 64 Modela o de Quebramares Destacados A To o y p mg mg To o m T H mm mm E O a A a O i E a SR E Leg L et a et prta ur P et nega te mo ql jai er a DR ARE O ra LE e T F E f 1O 1 o A o o Ooo tas np m o SR E ul 1 j y f d d k k 4 T T e a epa ba a e POE do Pr ra pr 4 Cad 4 porcaria Odd ei e A tom 1250 tor 0200ms lo TT Td ee e y RR a a A E b k i a Di a s s sor i T E A A a A T 2 o 2 AE n i arde i e a e e a pd amam a a A E E RO MeT e Figura 6 21 a Vectores corrente magnitude para a orienta o da agita o oeste e b Vectores corrente magnitud
154. stacado confere tanto as alturas de onda como s frentes de onda Se nas primeiras clara a zona de sombra causada resultando numa grande diminui o das alturas de onda na zona de sotamar do quebramar nas frentes de onda tamb m n tida a altera o devido refrac o numa primeira fase refrac o difrac o numa segunda fase e por fim j na zona de sombra o efeito da difra o das ondas isolado tudo isto junto s cabe as do quebramar destacado 70 Modela o de Quebramares Destacados Tal como seria de esperar um aumento do per odo da onda promove um afastamento das frentes de onda assim como um alargamento das zonas de igual altura de onda Um aumento do n vel de mar tamb m provoca um afastamento das frentes de onda e uma transla o das zonas de igual altura de onda para zonas de cotas superiores sendo claro este efeito na zona da linha de costa A altura de onda para al m da natural subida dos valores m ximos para 5 metros provoca uma diferen a significativa na distribui o das zonas de igual altura de onda sendo esta diferen a especialmente notada na r pida descida dos valores de altura de onda para as zonas entre os espor es e o quebramar destacado Para os gr ficos relacionados com a fase a an lise algo semelhante ao que se verificou para as frentes de onda sendo mais uma vez refor ado o efeito de difrac o das ondas por parte do quebramar destacado Finalizando a an lise do Oluca MC c
155. t o tanto de forma isolada como complementando poss veis estudos em modelos f sicos reduzidos em obras que assim o exijam A cidade de Espinho localizada no litoral oeste portugu s foi contemplada por uma ltima interven o de requalifica o em 1997 inserida no Plano Geral de Obras de Protec o Como resultado desta interven o existem hoje em espinho dois espor es de grandes dimens es Apesar disso e com a forte agita o mar tima a que est sujeita e a sucessiva redu o de fontes aluvionares os resultados atingidos n o coincidiram com as expectativas O presente projecto visa a modela o num rica utilizando o software SMC de um quebramar destacado dimensionado por Pereira 2008 que tinha como objectivos a mitiga o da eros o da praia adjacente bem como a reten o de um volume de areia a depositar imediatamente ap s a sua constru o No mbito desta disserta o inicialmente feita uma breve introdu o te rica focando essencialmente quest es hidr ulicas relacionadas com os quebramares destacados e uma exposi o das caracter sticas e potencialidades do software utilizado Segue se uma descri o geral do caso de estudo e a sua modela o num rica focando os aspectos hidrodin micos e hidromorfol gicos de toda a linha de costa da frente mar tima de cidade de Espinho inicialmente com a batimetria base sendo depois adicionado o quebramar destacado para diversas simula es que conju
156. ta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 2 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de oeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 12 s orienta o da agita o de noroeste N vel de mar 4 0 ZH m altura de onda de 5 m per odo de 18 s orienta o da agita o de noroeste Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 12 s e espectro direccional de N65 W 25 Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 2 m per odo de pico de 18 s e espectro direccional de N65 W 25 Amplitude de mar 4 0 ZH m altura de onda significativa de 5 m per odo de pico de 18 s e espectro direccional de N65 W 25 Modela o de Quebramares Destacados EA e E E E CS CO Costa toa s l Em NDA h lira SER 3E S oa QN nr Tom AREAS Cho e e r i e E a M Ea U o n vel de mar 0 ZH altura de onda de 2m per odo de onda de 12 s orienta o da agita o de oeste Figura A1 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula m Modela o de Quebramares Destacados Tom 2000m 1 E
157. tacados al a I g j 1 1 Rs ho nos Le n Figura B16 a Alturas de onda frentes de onda b Vectores corrente magnitude simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 69 Modela o de Quebramares Destacados 2005 tao 1204 Fair a b Figura B17 a Vectores agita o magnitude b Distribui o espacial da fase da onda simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 70 Modela o de Quebramares Destacados a Topografia SAMCI RR s e a i om i 1 E e Rs Te Ts nen p fe a fere ea PEAN ee pena o E l 3 E I I r e E B F B r Frans porte potencial MYRON Topografia final im For e EY E PR a RO ea i p F Em i i Tom 150000 m e RE 6 hoe e po a 3o 130 e r meg H A ml pt a di e e e me Figura B18 a Vectores transporte potencial magnitude b Varia o da batimetria simula o n vel de mar O ZH m altura de onda de 5 m per odo de onda de 18 s orienta o da agita o de oeste 11 Modela o de Quebramares Destacados Td 2 50 gdl 5 91 EAA Eae PD 5 o Di 5 mAN 4 qdl 3 90 3 00 90 2g 1 51 TO iti ARAL J li Ei WAIA a b Tonm 0a 1 r
158. te uma zona da linha de costa entre os espor es mas n o parece resolver os problemas em toda a sua extens o carecendo portanto de optimiza o podendo transportar a zona com maiores problemas para norte Se sem o quebramar destacado era not ria a diferen a entre as situa es de noroeste e oeste para a distribui o de zonas de recircul o tal agora j n o se verifica acontece assim sobretudo para a zona de maior interesse que a de sotamar do quebramar destacado Em termos da sensibilidade dos par metros em jogo o per odo volta a n o apresentar peso significativo em qualquer altera o quer da forma das correntes quer na sua velocidade O par metro altura de onda para al m de com o seu aumento aumentarerm tamb m as velocidades apenas altera significativamente a forma das zonas de recircula o para simula es de n vel de mar igual a O ZH metros de orienta o oeste pois s o criadas duas grandes zonas de recircula o em cada cabe a dos espor es para o caso de ondas de 5 metros e n o para as de 2 metros de altura O n vel de mar mais uma vez provoca essencialmente uma transla o das zonas de maior magnitude de oeste para este ou seja na direc o da linha de costa Os valores m ximos das velocidades de correntes s o vistos essencialmente em simula es com per odo de onda de 12 segundos e de altura de 5 metros e situam se pr ximo dos 0 7 m s Para simula es com altura de onda de 2 metros os
159. timetria base do plano de trabalho com o objectivo de alterar as suas coordenadas x y z Cen rio conjunto de dados locais correntes ondas mar s que actuam sobre uma batimetria e com um conjunto de contornos r gidos como quebramares e espor es Alternativa associado a um cen rio possibilita a cria o de diferentes alternativas ao plano de trabalho base onde poder o ser testadas diferentes situa es mudando batimetrias e aplicando ferramentas de curto ou longo prazo sem que se alterem as outras alternativas Cada alternativa tem associados v rios ficheiros pr prios com toda a sua informa o relevante 4 5 2 CONCEITO GEOM TRICO DE PRAIA EM EQUIL BRIO A forma em planta composta por uma s rie de curvas paralelas entre si cuja forma obedece configura o em planta de equil brio de uma praia gerada a partir do mesmo ponto de controlo A linha em planta de cor azul corresponde linha de costa e tem a si associada uma eleva o batim trica Por outro lado ligado a esta linha de costa come a um perfil transversal da praia que perpendicular em cada ponto a esta linha Figura 4 6 O perfil de praia composto por quatro sec es Figura 4 7 1 A zona da berma ou praia seca pontos a preto 2 O perfil de equil brio pontos a verde 3 O talude de intercep o no p de perfil de pendente constante e paralela ao perfil pontos a azul 4 Terreno original cor vermelha O MMT gera uma pra
160. tput do Mopla estando os restantes inclu dos no anexo A Esta simula o referente ao n vel de mar de 4 0 metros ZH com altura de onda de 2 metros per odo de onda de 18 segundos e orienta o da agita o de noroeste poder ser um bom exemplo de um clima de agita o m dio para o local em quest o O Mopla como j foi referido no cap tulo 4 composto por tr s modelos o Oluca referente propaga o da agita o o Copla referente s correntes e o Eros referente ao transporte de sedimentos ou seja eros o acre o Cada um destes modelos calcula e gera um conjunto de representa es gr ficas que v o ser agora apresentadas e comentadas para a simula o referida importante referir que nem todos os outputs gr ficos ser o expostos e comentados pois Isso geraria um grande n mero de resultados que tendo em conta o n mero de simula es ultrapassaria o mbito e os objectivos deste trabalho 46 Modela o de Quebramares Destacados Come ando pelo Oluca MC poss vel obter nove representa es diferentes que s o a varia o espacial de altura de onda os vectores principais de agita o os conjuntos vectores agita o magnitude e vectores agita o topografia a varia o espacial da fase da onda as frentes de onda a superf cie livre 3D e os conjuntos de frentes de onda altura de onda e frentes de onda topografia Nas representa es conjuntas os esquemas s o sobrepostos para se verificar se
161. trav s do software Sistema Modelado Costero SMC que faz parte de um projecto intitulado Modelo de Ayuda a la gesti n del Litoral desenvolvido pelo grupo de engenharia oceanogr fica e costeira da Universidade da Cant bria para a Direc o de Costas do Minist rio do Ambiente Espanhol O estudo ir incidir sobre alguns dos m dulos deste programa nomeadamente o SMC MMT e o Mopla O caso de estudo corresponde frente mar tima da cidade de Espinho usando a proposta dimensionada por Graciela Pereira em Projecto de um Quebramar Destacado de Protec o para a frente mar tima de Espinho no mbito do projecto de Mestrado Integrado em Engenharia Civil Ramo de Hidr ulica do sub ramo de Estudos Costeiros e Mar timos sob orienta o do Professor Doutor Francisco Taveira Pinto e co orienta o do Professor Doutor Fernando Veloso Gomes da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto no ano lectivo de 2007 2008 O projecto est dividido em sete cap tulos Ap s este cap tulo introdut rio no cap tulo 2 Caracter sticas Gerais de Quebramares Destacados feita tal como o nome indica uma descri o sum ria deste tipo de estruturas focando aspectos como a sua utilidade enquanto estruturas de defesa costeira alguns aspectos do seu funcionamento hidr ulico e tamb m quest es ligadas aos impactes que estes t m sobre a zona onde se implantam O cap tulo 3 Aspectos Hidr ulico Estruturais Influenciadores do Comportamento de Queb
162. tru o das Praias de Espinho Revista Recursos H dricos da APRH N 1 Vol 12 pp 71 88 APRH Lisboa ISSN 0870 1741 Pereira G 2008 Projecto de um Quebramar Destacado de Protec o para a Frente Mar tima de Espinho Disserta o de Mestrado Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Silva R Baptista P Veloso Gomes F Coelho C and Taveira Pinto F 2009 Sediment Grain Size variation on a coastal strech facing the North Atlantic NW Portugal Journal of Coastal Research SI 56 Proceedings of the 10th International Coastal Symposium Lisbon Portugal ISBN Silvester R Hsu J R C 1997 Coastal Stabilization World Scientific Soulsby R 1997 Dynamics of marine sands a manual for practical applications Thomas Telford Taveira Pinto F 2007 An lise da Concep o e Dimensionamento Hidr ulico Estrutural de Quebramares Destacados Li o de S ntese Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Taveira Pinto F 2007 Dimensionamento Hidr ulico e Estrutural de Quebramares de Taludes Trabalhos Mar timos 1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Taveira Pinto F e Valente Neves Ana C 2003 A import ncia da considera o do car cter irregular da agita o mar tima no dimensionamento de quebramares de taludes Instituto de Hidr ulica e Recursos H dricos Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Veloso Gomes F Taveira Pinto F das Neves L e Pais Ba
163. ue h representa a profundidade Ds o di metro m dio dos sedimentos Dgo o di metro que superado em 10 do peso zy rugosidade do fundo 0 006 m s a densidade relativa g a acelera o da gravidade e v a viscosidade cinem tica da gua v 2 x 107 m s 4 4 2 4 Breve descri o do espectro TMA O espectro TMA aplic vel desde guas profundas a pequenas profundidades at zona de rebenta o A sua forma final expressa por Strma f d Sp Dopulf fmC fm Y Oa 0p PkK Tf d 4 16 28 Modela o de Quebramares Destacados Srma f ag 2r fSexpl 5 4 f fn x expfIn y exp f fm 202 fm x Pelnfd 417 Esta express o cont m a fun o do espectro de Pierson e Moskowitz bpm e tamb m a fun o do espectro de JONSWAP amp Poder tamb m ser expressa sob a forma 4 17 As constantes a e y s o definidas consoante a profundidade segundo as rela es 4 18 e 4 19 onde k corresponde express o 4 20 em que km 217 Lm corresponde ao n mero de onda para a frequ ncia de pico fm e Lm O comprimento de onda para a profundidade d Apesar de Hughes 1984 referido por Silvester et al 1997 ter defendido que o espectro TMA era aplic vel para ondas geradas pelo vento em qualquer profundidade Goda 1990 tamb m referido por Silvester et al 1997 concluiu que o uso do TMA em pequenas profundidades deveria ser efectuado com reservas porque o modelo essencialmente par
164. uebramares Destacados AGRADECIMENTOS Antes de mais quero agradecer ao meu orientador Professor Doutor Francisco Taveira Pinto o apoio prestado ao longo de todo o desenvolvimento deste trabalho a constante disponibilidade em me receber e me esclarecer qualquer quest o no mbito do projecto as sugest es e cr ticas e o exemplo de compet ncia que sempre transmitiu Ao Engenheiro Joaquim Pais Barbosa do Instituto de Hidr ulica e Recursos H dricos FEUP pela grande disponibilidade com que sempre me apoiou na utiliza o do programa ArcMAP pela documenta o fornecida e tamb m Engenheira Raquel Silva pela disponibiliza o de documenta o e aux lio Aos colegas da op o de hidr ulica pelo esp rito de entreajuda e pela boa companhia durante este ltimo ano lectivo Modela o de Quebramares Destacados Modela o de Quebramares Destacados RESUMO A modela o num rica do comportamento hidrodin mico e hidromorfol fgico de estruturas de defesa costeira tem sofrido um grande desenvolvimento nos ltimos anos face modela o f sica Tem sido cada vez mais utilizada n o s pelos menores custos mas tamb m pelos menores tempos de execu o dos estudos O desenvolvimento de software como o SMC Sistema de Modela o Costeira torna cada vez mais a modela o num rica uma ferramenta essencial para o estudo dos efeitos de uma obra de defesa costeira como os quebramares destacados na linha de costa em ques
165. ula es de 48 horas e 72 horas 76 Modela o de Quebramares Destacados Topografia a NCIA Fopodrafia final im Figura 6 30 Varia o da batimetria para 12 horas Se para 12 horas de simula o apesar das poucas altera es das batim tricas se inicia uma tend ncia essencialmente entre o espor o norte e o quebramar destacado de rota o das batim tricas para uma orienta o paralela s frentes de onda nas simula es seguintes pode verificar se esta crescente tend ncia assim como uma tend ncia de avan o das batim tricas na direc o de oeste na zona de sotamar do quebramar indiciando o que poder resultar numa sali ncia se continuasse a acontecer uma agita o favor vel ou seja com as mesmas caracter sticas da simula o 1 Modela o de Quebramares Destacados Topocrafia a meia Topografia ponai gm Topografia Hna gm Figura 6 31 a Varia o da batimetria para 48 horas b Varia o da batimetria para 72 horas 6 2 4 SIMULA ES COM O QUEBRAMAR DESTACADO E T MBOLO Neste ponto ser analisada a exist ncia de um t mbolo a sotamar tomando este uma das formas de equil brio dispon veis no software SMC e descritas no cap tulo 3 Atendendo a que o transporte sedimentar de Norte para Sul n o aparentemente significativo se a acumula o pretendida n o se verificar ser de equacionar outro tipo de interven o A alimenta o artificial do t mbolo a
166. unnur rre nenen rennene 12 Sis ESPIRALLOCARITMICA assa La O E Sa a aa 13 3 3 RESPOSTAS MORFOL GICAS AOS QUEBRAMARES DESTACADOS ttees 14 3 4 TRANSMISS O DA AGITA O eterna 16 4 SISTEMA DE MODELA O COSTEIRA SISTEMA MODELADO COSTERO SMO tt 19 4 1 DESCRI O GERAL E POTENCIALIDADES DO SOFTWARE SMC 19 yii Modela o de Quebramares Destacados 4 2 ESTRUTURA GLOBAL DO SMG iii ia a a ra 19 4 3 MODULO PRE PROCESSO as siso asas ianaas il qa Ea SU a O a 20 4 4 M DULO DE AN LISE DE PRAIAS A CURTO PRAZO sereis 21 a Ra RA e 5 5 ORE RE SEER RD CO EAD RS NU RE RR UR RD E E T 21 Ad o IVO PEA iii ad dA O Ad 21 AA 2 CONCelos B SICOS asia ad sa a 21 A Ao 2 Hip teses e Restri es do M pla rennaises a A e nelnioqur iu pue doada 22 4 4 2 3 Par metros Caracter sticos de cada Modelo e ereeeeeeereeeaearereeeaanarena 25 4 4 2 4 Breve Descri o do Espectro TMA e reeeererrena na eerrena near errenaanarereeanananenna 28 4 5 M DULO DE AN LISE DE PRAIAS A LONGO PRAZO 30 4 9 1 CONCelos B SICOS usasse na isa a da E 30 4 5 2 CONCEITO GEOM TRICO DE PRAIA EM EQUIL BRIO e eee eeeeeeerereeene a seererrrrenenaa 30 4 9 9 EDITOR DE PRAIA EM EQUIL BRIO surnet en brocas Sino ou a VELO EDU Leda bia oro aaa iaro 32 4 6 M DULO MODELADOR DO TERRENO MMT e reeerienereeererananeeraaners 33 4 7 M DULO TUTOR DE ENGENHARIA COSTEIRA
167. valores m ximos s o da ordem dos 0 5 m s de salientar um ligeiro aumento deste valor para as simula es com quebramar destacado em rela o s simula es com a batimetria base de cerca de 0 2 m s Analisando os gr ficos referentes ao Eros MC mais propriamente os vectores de transporte potencial magnitude verifica se que existe tamb m uma grande variabilidade de resultados como se observou 11 Modela o de Quebramares Destacados para o conjunto anterior dos vectores corrente confirmada pelas figuras j apresentadas 6 22a 6 22b 6 232 6 23b e 6 24 de referir desde j que as ondas de maior per odo assim como as ondas de maior altura promovem o aumento dos valores m ximos de transporte potencial n o se notando para o per odo analisado qualquer outra altera o em termos de localiza o ou forma das zonas de recircula o Para 4 simula es que se referem ao n vel de mar de O ZH metros e alturas de onda de 5 metros as zonas de maior magnitude ou seja de maior transporte potencial encontram se todas a barlamar do quebramar destacado casos como os de 6 23a e 6 24 Este aspecto parece ter algum Interesse visto que a zona mais sens vel est assim menos sujeita a modifica es nos volumes sedimentares No entanto para o n vel de mar de 4 0 ZH metros as quatro simula es correspondentes j apresentam grandes magnitudes essencialmente na zona norte pr xima do espor o norte entre este e o que

modelação de quebramares destacados

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