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1 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ UNIVALI CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA AVALIAÇÃO MORFODINÂMICA DA PRAIA DE PIÇARRAS UTILIZANDO MODELAGEM NUMÉRICA JOÃO LUIZ DIAS DOS SANTOS Itajaí, 2013

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1

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ – UNIVALI

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR – CTTMar

CURSO DE OCEANOGRAFIA

AVALIAÇÃO MORFODINÂMICA DA PRAIA DE PIÇARRAS UTILIZANDO

MODELAGEM NUMÉRICA

JOÃO LUIZ DIAS DOS SANTOS

Itajaí, 2013

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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ – UNIVALI

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR – CTTMar

CURSO DE OCEANOGRAFIA

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

AVALIAÇÃO MORFODINÂMICA DA PRAIA DE PIÇARRAS UTILIZANDO

MODELAGEM NUMÉRICA

JOÃO LUIZ DIAS DOS SANTOS

Monografia apresentada como parte dos

requisitos pra obtenção do grau em Bacharel

em Oceanografia da Universidade do Vale

do Itajaí.

Orientador: João Thadeu de Menezes, Dr.

Itajaí, 2013

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A tentativa é o primeiro passo para o

fracasso.

Homer J. Simpson

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 8

2. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 10

2.1 Objetivo Geral ................................................................................................ 10

2.2 Objetivos Específicos ...................................................................................... 10

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................................... 11

3.1 Morfodinâmica praial ..................................................................................... 11

3.2 Ondas e correntes ......................................................................................... 12

3.3 Modelagem numérica e Delft3D ..................................................................... 13

3.3.1 Delft3D-FLOW ............................................................................................ 14

3.3.2 Delft3D-WAVE e MOR ................................................................................ 15

4. MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................. 16

4.1 Área de Estudo ............................................................................................. 16

4.2 Casos de ondas ............................................................................................. 18

4.3 Malhas computacionais ................................................................................ 18

4.4 Batimetria e linha de costa ........................................................................... 20

4.5 Sedimento e MORFAC.................................................................................. 22

4.6 Fronteiras do modelo e demais condições de contorno ............................... 23

4.7 Ventos ........................................................................................................... 23

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 24

5.1 Resultados para os casos de onda simulados ................................................. 24

5.2 Resultados para as correntes obtidas nas simulações numéricas .................. 29

5.2.1 Correntes geradas por ondas vindas de E ................................................... 29

5.2.2 Correntes geradas por ondas vindas de ENE .............................................. 34

5.2.3 Correntes geradas por ondas vindas de ESE .............................................. 39

5.2.4 Correntes geradas por ondas vindas de SE ................................................. 44

5.3 Variações Morfológicas .................................................................................. 49

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 56

7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 57

8. ANEXOS..............................................................................................................................59

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Área de Estudo. ............................................................................................. 16

Figura 2: Malhas de propagação de onda e de cálculo hidrodinâmico e morfológico

utilizadas. ...................................................................................................................... 19

Figura 3: Batimetria. ..................................................................................................... 21

Figura 4: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de E. .............................. 25

Figura 5: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de ENE. ......................... 26

Figura 6: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de ESE. .......................... 27

Figura 7: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de SE. ............................ 28

Figura 8: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na enchente da maré de

sizígia. ........................................................................................................................... 30

Figura 9: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na vazante da maré de sizígia.

...................................................................................................................................... 31

Figura 10: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na enchente da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 32

Figura 11: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na vazante da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 33

Figura 12: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na enchente da maré de

sizígia. ........................................................................................................................... 35

Figura 13: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na vazante da maré de

sizígia. ........................................................................................................................... 36

Figura 14: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na enchente da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 37

Figura 15: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na vazante da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 38

Figura 16: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na enchente da maré de

sizígia. ........................................................................................................................... 40

Figura 17: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na vazante da maré de sizígia.

...................................................................................................................................... 41

Figura 18: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na enchente da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 42

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Figura 19: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na vazante da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 43

Figura 20: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na enchente da maré de sizígia.

...................................................................................................................................... 45

Figura 21: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na vazante da maré de sizígia.

...................................................................................................................................... 46

Figura 22: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na enchente da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 47

Figura 23: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na vazante da maré de

quadratura. .................................................................................................................... 48

Figura 24: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de E. .................. 51

Figura 25: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de ENE. ............ 52

Figura 26: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de ESE. ............. 53

Figura 27: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de SE. ................ 54

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RESUMO

Há anos a praia de Piçarras apresenta um quadro erosivo que vem se agravando. Diversas

medidas já foram tomadas na tentativa de solucionar o problema, como a construção de

espigões e engordamentos artificiais, mas até o presente momento nada se mostrou efetivo. O

objetivo deste trabalho foi analisar a morfodinâmica da Enseada do Itapocorói a fim de prover

mais informações a respeito da erosão. Para tanto, utilizou-se como método de estudo a

técnica de modelagem numérica, possibilitada pela ferramenta Delft3D. Devido ao fato das

alterações morfológicas ocorrerem em escalas de tempo diferentes das alterações

hidrodinâmicas, um artifício de aceleração morfodinâmica (MORFAC) foi utilizado para

simular 365 dias de alterações morfológicas em apenas 15 dias de simulação de cálculo

hidrodinâmico. Com base nos dados inseridos em um modelo, foi possível prever o

comportamento e analisar a dinâmica costeira. Na Enseada do Itapocorói, ocorrem casos de

onda provenientes de Leste (E), Norte-Nordeste (ENE), Leste-Sudeste (ESE) e Sudeste (SE).

Destas, a que apresenta maior ocorrência é a ESE (54%), caracterizando-se assim como a que

mais contribui com o quadro erosivo da localidade. O caso que menos contribui com tal

quadro são as ondas provenientes de Sudeste (SE). A deriva litorânea segue no sentido de Sul

para Norte, resultado de uma corrente que se forma em todos os casos de onda. Observou-se

também que a Ponta da Penha cria uma zona de sombra, protegendo a Praia Alegre da ação

das ondas – o que faz com que essa praia apresente quadro erosivo atenuado. Com base nestas

e demais informações disponíveis, foi possível inferir que a Praia de Piçarras tende a adotar

um perfil praial mais refletivo ao longo do tempo.

Palavras-chave: Modelagem numérica, Delft3D, morfodinâmica, Enseada do Itapocorói.

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1. INTRODUÇÃO

De acordo com Bird (2008), mais da metade do mundo vive em áreas costeiras e

muitos as visitam frequentemente. Tais regiões estão entre os ambientes mais dinâmicos do

planeta. Situadas em uma estreita faixa que separa os continentes dos oceanos, são áreas de

intensa troca de matéria e energia entre a terra e o mar. Inerentes às regiões costeiras, estão as

praias que Short (1999) define como ambientes que sofrem constantemente com alterações

morfodinâmicas resultantes de variações no regime energético incidente. Tais trocas

energéticas são promovidas pelo movimento das ondas, marés e correntes (na água e no ar).

São esses movimentos que dão forma ao perfil costeiro, produzindo formações terrestres

erosivas e deposicionais (VILES; SPENCER, 1995).

Short (1999) segue afirmando que a grande maioria das praias do planeta está sofrendo

processo de erosão, muitas vezes ocasionado por ação humana. Como exemplo à afirmação,

serve para estudo de caso a praia do Balneário de Piçarras, localizada no litoral centro-norte

do Estado de Santa Catarina – Brasil. Araújo (2008) analisa a situação explicando que ao

longo das últimas décadas a região sofre com sucessivos problemas decorrentes da erosão

costeira, sobretudo nas áreas onde se verificam as maiores taxas de desenvolvimento urbano.

De acordo com o autor, muitos estudos já foram realizados à medida que o processo erosivo

foi se agravando, no entanto, nenhuma medida tomada foi capaz de conter o avanço da

erosão. Na década de 1990, a situação tornou-se crítica a ponto da região sul da enseada,

próxima à desembocadura do rio Piçarras, apresentar praticamente toda a sua porção emersa

de praia erodida ao longo de 2 km de extensão. A partir disso, o governo municipal, em

parceria com a iniciativa privada, executou entre 1998 e 1999 a realização de um aterro

hidráulico. De acordo com Araújo, a obra serviu para restabelecer a linha de costa existente

anteriormente ao início do processo erosivo, porém, não conseguiu interromper a

continuidade do mesmo. Conforme análise do autor, ainda se verifica uma forte erosão

localizada principalmente nas adjacências da desembocadura do rio Piçarras, o que indica que

a região continua instável do ponto de vista da dinâmica sedimentar (ARAÚJO, 2008).

Assim como o estudo de caso realizado por Araújo (2008), muitas pesquisas já foram

realizadas tendo como objeto o Balneário de Piçarras e seus processos erosivos. No entanto,

ainda hoje, não há nada de conclusivo sobre o assunto. O presente trabalho visa desta forma,

propor um diferente olhar sobre a situação, tendo como ponto de partida a utilização do

Delft3D que, assim como outros modelos numéricos, pode ser utilizado na discretização dos

processos físicos que regem a morfodinâmica de praias arenosas e outros ambientes costeiros.

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Desenvolvido pela Deltares Hydraulics, o Delft3D pode ser utilizado como uma ferramenta

para a simulação de ambientes costeiros, estuarinos e fluviais (DELTARES, 2010a).

Uma das opções para o melhor entendimento da hidrodinâmica de uma praia é o seu

modelamento numérico. Devido à complexidade matemática, os modelos exigem esforço para

o cálculo de seus resultados e por isso são normalmente realizados com o auxílio de

computadores. Com a evolução da tecnologia, a modelagem computacional vem sendo uma

importante ferramenta para a solução de modelos numéricos, com especial aplicação em

ambientes complexos, reduzindo consideravelmente os custos e tempo implicados

(ANDRADE; ROSMAN, 2001).

Em suma, esta pesquisa pretende lançar um olhar colaborativo junto à discussão

científica que circunda o processo erosivo do Balneário de Piçarras, a partir da modelagem

numérica do local, levando em consideração dados de batimetria, ondulação e vento, além de

dados sedimentológicos.

O modelo Delft3D executa cálculos que resolvem as equações dos fenômenos do

transporte e do fluxo não estacionário geradas por forçantes meteorológicas e maregráficas

(DELTARES, 2010a), através dos quais é possível calcular a quantidade e direção do fluxo de

sedimentos dentro da célula sedimentar litorânea. Em linguagem simplificada, a modelagem

numérica consiste em uma maneira de olhar para o provável futuro da praia, prever danos e –

a partir de tal previsão – decidir por medidas mais eficazes no combate à erosão. Este trabalho

se justifica, neste caso em particular, na percepção de que todas as medidas tomadas até então

tiveram caráter meramente paliativo, não sobrevivendo à ação do tempo.

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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Analisar a morfodinâmica da Praia de Piçarras utilizando modelagem numérica.

2.2 Objetivos Específicos

Implementar o Delft3D-flow para a enseada do Itapocorói considerando forçantes de

longo termo.

Implementar o Delft3D-Wave para analisar a alteração das ondas em águas rasas para

a enseada do Itapocorói através de modelagem numérica.

Analisar hidrodinâmica e as variações morfológicas para enseada do Itapocorói através

da integração do modelo de fluxo e do modelo de ondas.

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3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

No Brasil, 9.200 km da costa são de praias arenosas oceânicas. Mesmo que de maneira

total, as praias ocupem apenas uma parcela da superfície do planeta, é impossível ignorar a

importância econômica e sócio ambiental dessas regiões. De acordo com Hoefel (1998), do

ponto de vista socioeconômico, as praias representam importantes áreas, em torno das quais

se desenvolvem cidades, balneários, atividades turísticas, comerciais e industriais. Segundo a

autora, estas atividades envolvem não só um significativo número de pessoas, como também

altos investimentos financeiros na forma de empreendimentos diversos e construções. Não é

difícil perceber que muitas das cidades litorâneas, principalmente no Brasil, devido ao clima

privilegiado, possuem sua economia baseada no turismo gerado pelas praias.

Em decorrência disso, ao longo do tempo as praias começaram a sofrer diretamente

com os efeitos do crescimento populacional, que trouxe consigo o aumento da ocupação das

costas e a multiplicação do uso que as pessoas fazem de tais áreas. Hoefel (1998) ainda

explica que tais efeitos refletem-se em praias cada vez mais lotadas, na proliferação de

condomínios litorâneos e outras construções à beira mar. Considerando o Brasil como um país

em desenvolvimento, tais mudanças vieram acontecendo de maneira desordenada que, além

de comprometer a qualidade estética e ambiental destes sistemas, também implica no

comprometimento da manutenção da estabilidade da linha de costa. Deste modo o fator

humano age paralelamente ao próprio dinamismo do ambiente praial, tornando-o instável.

3.1 Morfodinâmica praial

Short (1999) define praia como o resultado da interação entre dois ingredientes

fundamentais: ondas e sedimentos. Para o autor, a maneira mais simples de definir uma praia

é dizê-la como sendo o acúmulo de sedimentos depositados entre a base modal de ondas e o

limite superior de espraiamento. A base modal de ondas é a profundidade a partir da qual o

tipo de onda mais incidente numa região é capaz de suspender e transportar sedimentos.

Conforme Calliari et. al.(2003):

Variações temporais do estado da praia dependem fundamentalmente do

regime ondulatório de águas profundas, ao passo que, mudanças espaciais

dependem principalmente das variações na modificação das ondas à medida

que as mesmas se propagam para águas rasas. Estas modificações são

controladas pela geologia e configuração da costa. Tanto a variabilidade

temporal como a espacial são dependentes do tipo e da disponibilidade do

material que compõe a praia (2003).

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Praias arenosas, como a de Piçarras, possuem singularidades que levam em conta a

mobilidade de sedimentos transportados através das ondas, marés, ventos e correntes

litorâneas. Tal dinâmica resulta em processos de acresção ou erosão praial que, segundo Simó

e Horn Filho (2004), pode estar relacionada à ação humana. Para melhor compreender esse e

demais processos, é preciso recorrer ao conceito de morfodinâmica praial, definido por

Calliari et. al. (2003) como o método de estudo que integra observações morfológicas e

dinâmicas numa descrição mais completa e coerente da praia e zona de arrebentação. A

morfodinâmica praial envolve o processo retroalimentado, no qual as correntes

hidrodinâmicas provocadas pelos movimentos dos fluidos e geradas por ondas, marés e

correntes, alteram a topografia, que por sua vez, altera todos os processos citados (SHORT,

1999).

Short (1999) define erosão como sendo um desequilíbrio no balanço sedimentar da

praia, que resulta do aporte de sedimentos menos as perdas sedimentares num determinado

período de tempo. O resultado desta equação precisa ser positivo ou nulo para que a praia se

mantenha estável. Quando o balanço sedimentar é negativo, ocorre a erosão parcial ou

completa da praia.

Segundo Calliari et. al. (2003), a utilização dos conceitos desenvolvidos através do

estudo da morfodinâmica praial colabora significativamente com o gerenciamento e solução

de problemas relacionados às praias arenosas, no sentido em que o conhecimento do

comportamento morfodinâmico de uma praia específica permite o acompanhamento espaço-

temporal de ciclos de erosão/deposição e de patamares esperados de variação morfológica. O

autor segue afirmando que esse tipo de avaliação aumenta consideravelmente o grau de

sucesso das diversas atividades relacionadas ao gerenciamento costeiro específico a praias.

3.2 Ondas e correntes

Ondas são formadas pela ação do vento sobre a água, um processo que se inicia nas

áreas de oceano profundo, nas quais o vento possui pista para se propagar e assim conseguir

transferir energia suficiente para água até que sejam formadas as ondas, que podem se

propagar até a costa, dissipando essa energia na costa (KOMAR, 1983). Ao chegar até a costa

e entrar em contatado com áreas de menor profundidade, a onda passa a sofrer alterações de

diversos processos. Entre estes, se destacam: difração, refração e empolamento.

A refração ocorre devido à fricção com o leito causa alteração na velocidade de

propagação da onda, freando as porções que estão em zonas mais rasas, o que faz com que a

onda se curve lentamente, tendendo a chegar a ângulo mais perpendicular à linha costeira.

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A difração se caracteriza por uma distribuição lateral da energia ao longo da crista da

onda, partindo de um ponto mais alto da onda e chegando num ponto mais baixo. Este

fenômeno geralmente ocorre quando a onda encontra um obstáculo e sua propagação é

abruptamente interrompida.

O empolamento é o aumento na altura da onda, resultante da sua interação com o

fundo. A redução da velocidade de propagação que ocorre quando a onda entra em uma área

rasa faz com que haja um aumento na energia de onda, que é expresso fisicamente com o

aumento da altura da onda (HOEFEL, 1998).

A energia conduzida pelas ondas se dissipa quando elas colapsam nas praias, o que

gera correntes inerentes à zona de surf. Estas correntes podem ser longitudinais ou

transversais à costa. As correntes longitudinais seguem paralelas à costa e têm sua velocidade

reduzida em direção ao oceano. Estas correntes podem transportar sedimentos por longas

distâncias ao longo da costa num fenômeno conhecido como deriva litorânea. Este tipo de

corrente pode se formar quando as ondas incidem obliquamente à praia.

As correntes transversais, também chamadas de correntes de retorno ou ainda rip

currents, são fluxos estreitos e velozes e correm ortogonal ou obliquamente a costa passando

pela zona de surf em direção ao oceano. São geradas normalmente pelo empilhamento de

água na costa, fazendo com que haja necessidade de vazão para que esta massa retorne ao

oceano. As correntes de retorno são muito efetivas no transporte de sedimento devido a sua

velocidade (SHORT, 1999).

3.3 Modelagem numérica e Delft3D

Os primeiros modelos computacionais que simulam a evolução temporal dos sistemas

costeiros começaram a ser desenvolvidos na década de 1970. De acordo com Martinez e

Harbaugh (1993), até o início da década de 1990, eram utilizados procedimentos

computacionais que combinavam relações empíricas e a teoria clássica da hidrodinâmica das

ondas a fim de prever o comportamento da praia em resposta à ação humana ou alterações

ambientais. No entanto, tais previsões eram ainda muito simplistas. Os autores sugerem a

inclusão de novas e mais detalhadas variáveis, servindo de parâmetro para as ferramentas de

modelagem numérica que foram desenvolvidas a partir de então, e evoluíram juntamente com

a tecnologia. Através da modelagem numérica, tal qual como a concebemos hoje, é possível

simular e prever propagação de ondas, sistema de correntes e transporte sedimentar em

diferentes escalas espaciais e temporais.

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Rosman (2009) explica a necessidade da aplicação de modelos numéricos na gestão de

recursos hídricos devido à complexidade ambiental dos corpos de água naturais. Os modelos

numéricos são ferramentas integradoras, através das quais se obtém uma visão dinâmica dos

processos em sistemas complexos.

Uma ferramenta de modelagem numérica cada vez mais utilizada na área é o Delft3D.

O software, desenvolvido pela Deltares Hydraulics – em conjunto com a Delft University of

Technology –, é capaz de realizar simulações computacionais bidimensionais e

tridimensionais para os ambientes costeiros, lóticos e estuarinos. Ele simula fluxos, transporte

de sedimentos, ondas, desenvolvimento morfológico, entre outros processos.

O Delft3D é composto por um conjunto de módulos, dentre os quais os que serão

utilizados nesse trabalho: Delft3D-FLOW, Delft3D-WAVE, Delft3D-MOR, RGFGRID,

QUICKIN e QUICKPLOT.

3.3.1 Delft3D-FLOW

Deltares (2010a) explica que o aumento da conscientização sobre os problemas

ambientais fez com que cientistas e engenheiros se voltassem para a tentativa predizer o fluxo

em sistemas aquáticos. Segundo a empresa, modelos matemáticos adequados são capazes de

fornecer informações confiáveis sobre fluxo de fluidos, ondas, qualidade da água, transporte

de sedimentos e morfologia. No entanto, de forma geral, o primeiro passo para obter todas

estas informações reside em modelar o fluxo propriamente dito. A simulação do fluxo,

portanto, é a base da investigação, independentemente de o problema estar relacionado à

estabilidade de uma obra costeira, dispersão de poluente ou transporte de sedimentos.

O programa de simulação hidrodinâmica e de transporte multidimensional (2D e 3D)

calcula os fenômenos de fluxo produzidos pelas forçantes meteorológicas e maregráficas. O

módulo possui diversas áreas de aplicação, dentre as quais se destacam:

- Fluxos gerados por maré e/ou ventos.

- Transporte de sedimento e morfologia.

O módulo Delft3D-FLOW ainda fornece e simula a base hidrodinâmica para os

módulos de onda e de morfologia, resolvendo as equações de fluxo não estacionário em águas

rasas em duas ou três dimensões, a partir de uma malha retangular ou curvilínea de diferenças

finitas. Deste modo, o módulo resolve as equações: de quantidade de movimento horizontal e

vertical, da continuidade, do transporte de constituintes conservativos.

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3.3.2 Delft3D-WAVE e MOR

O Delft3D-WAVE utiliza a terceira geração do modelo SWAN (Simulating Waves

Nearshore) para simular ondas próximas à costa, em estuários e lagos entre outros ambientes.

O modelo SWAN leva em consideração a propagação de ondas devido a corrente e a

profundidade e representa os processos de geração de ondas pelo vento e dissipação originada

na quebra das cristas das ondas, fricção com o fundo e a quebra das ondas propriamente ditas.

O bloqueio das ondas por correntes também estão discretizadas pelas fórmulas utilizadas no

modelo. O SWAN é capaz de calcular a interação de ondas vindas de todos os ângulos e em

diferentes frequências. Com o Delft3D-WAVE é possível utilizar malhas curvilíneas o que

viabiliza a junção com o Delft3D-FLOW (DELTARES, 2010b).

Por sua vez, o módulo MOR do Delft3D integra os efeitos das ondas, correntes e

transporte de sedimento para estimar o desenvolvimento morfológico. Ele foi elaborado para

simular o comportamento morfodinâmico de rios, estuários e áreas costeiras em escalas de

tempo que podem variar de dias a anos devido às complexas interações entre todos os

processos que regem a morfodinâmica de um determinado ambiente. Esses processos são

calculados pelos diferentes módulos listados acima. Na versão do Delft3D que foi utilizada

neste trabalho, o módulo morfológico foi acoplado ao módulo hidrodinâmico (Delft3D-

FLOW), e deixou de ser um programa à parte (DELTARES, 2010a).

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4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1 Área de Estudo

A cidade de Balneário de Piçarras está localizada no litoral centro-norte catarinense,

onde se encontra a praia de Piçarras, objeto de estudo do presente trabalho (Figura 1). Com

aproximadamente 8,8 km, a praia se limita ao norte pelo promontório de Itajuba e ao sul pela

desembocadura do rio Piçarras. Ao sul da desembocadura e até a Ponta da Penha, encontra-se

a praia Alegre, pertencente ao município de Penha. Esta, por sua vez, tem aproximadamente 1

km de extensão. As duas praias compõem a enseada do Itapocorói. Nos meses de verão, a

região se torna um importante balneário para a realização de atividades relacionadas ao

turismo.

Figura 1: Área de Estudo.

Fonte: Araújo (2008).

A parte norte da enseada apresenta-se praticamente retilínea, ao passo que a porção sul

assume uma forma recurvada que a protege das ondulações provenientes dos quadrantes

sudeste e sul. Na isóbata de 20 metros encontra-se a Ilha Feia, adjacente à Ponta da Penha. A

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partir da desembocadura do rio na direção norte a morfologia da praia se apresenta mais

variável devido ao regime energético incidente, enquanto que a porção da praia Alegre, mais

abrigada, apresenta menor variabilidade da linha de costa. O estágio morfodinâmico da praia

foi definido como refletivo – a ausência de bancos de sedimentos na região e a granulometria

relativamente grossa fazem com que as ondas quebrem próximas à costa com tipo de

arrebentação mergulhante (KLEIN e MENEZES, 2001; HOEFEL, 1998; ARAÚJO, 2008).

No que diz respeito à erosão, as praias em questão servem de exemplo da interferência

humana na morfologia praial. De acordo com Araújo (2008), a desembocadura do rio

Piçarras, corpo d'água que deságua no balneário em questão, foi fixada no ano de 1974,

fazendo com que o quadro erosivo começasse a ser percebido.

O crescimento populacional e o consequente incremento nas atividades de turismo,

com novas obras de infraestrutura próximas à região costeira, além da canalização de esgotos

domésticos e águas pluviais em direção à praia começaram a gravar visivelmente o processo

erosivo, principalmente após eventos de tempestade ou períodos chuvosos (ARAÚJO, 2008).

O autor destaca uma série de obras que foram realizadas com o intuito de reverter ou conter a

erosão desde então:

1989: São construídos cinco gabiões com espaçamento de cerca de 100m entre si a

partir de 50m ao norte do início da Av. Beira-Mar.

1994: É construído um espigão com 25m, localizado 400m ao norte do Rio Piçarras.

1999: É feita a recuperação da faixa de areia através da reposição de 880.000m³ de

sedimento em 2.1km de praia.

2008: Piçarras novamente apresenta diminuição visível no pacote sedimentar,

evidenciando o processo erosivo.

2011: Inicia-se a construção de dois espigões em forma de T. O espigão localizado ao

norte possuindo 125m de comprimento e 60m de largura e o localizado ao sul

possuindo 160m de comprimento e 60m de largura. A distância entre ambos sendo de

800m.

2013: É concluída a reposição de cerca de 785.989,51m³ de areia à 2km a partir do

molhe do Rio Piçarras até o espigão norte.

O que a linha do tempo do processo erosivo de Piçarras e das ações tomadas para

revertê-lo mostra é que, até o momento, nenhuma obra foi capaz de resolver em definitivo o

problema enfrentado na localidade. Deste modo, cabe seguir investigando a morfologia do

local através de modelagem numérica a fim de aumentar o volume de informações. Vale

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destacar que o modelo proposto neste trabalho utiliza batimetria e linha de costa anteriores ao

início das obras de 2011.

4.2 Casos de ondas

Os dados necessários para alimentar o modelo de ondas Delft3D-WAVE foram

extraídos de Ribas de Almeida (2013). A autora utilizou um modelo numérico (SMC) e dados

de ventos da NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Com uma série

temporal de 60 anos, simulou-se a propagação de ondas do mar profundo até a costa da praia

de Piçarras num ponto localizado a 20 metros de profundidade, a partir do qual a altura

significativa, período e direção de ondas foram obtidos. Após a análise estatística, a autora

concluiu que aproximadamente 93% das ondas incidentes na região provinham de 4 direções,

sendo estas: E (leste), SE (sudeste), ESE (leste-sudeste) e ENE (leste-nordeste). A altura

significativa de onda (Hs), período de pico (Tp), direção e probabilidade de ocorrência

encontram-se na Tabela 1:

Tabela 1 – Direção, probabilidade, Hs e Tp utilizados no trabalho.

Direção Direção (Graus) Probabilidade Hs (m) Tp (s)

E 90⁰ 23,22% 1,14 7,44

SE 135⁰ 9,71% 1,20 7,04

ESE 112,5⁰ 53,98% 1,25 7,26

ENE 67,5⁰ 5,9% 1,07 7,28

4.3 Malhas computacionais

As malhas utilizadas neste trabalho foram confeccionadas no módulo RGFGRID do

Deldft3D, possuindo um espaçamento máximo de 60 x 60 metros nas maiores células, de 20 x

20 metros nas menores células da malha utilizada para o modelo hidrodinâmico e morfológico

e 90 x 90 metros na malha utilizada para propagar ondas. Para reduzir o ruído e aumentar a

confiabilidade do resultado gerado a partir de uma malha computacional, esta necessita

atender a alguns requisitos descritos no manual do RGFGRID, como por exemplo,

ortogonalidade e número de Courant. As malhas em questão atendem a estes parâmetros. Na

Figura, podem-se visualizar as malhas utilizadas neste trabalho:

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Figura 2: Malhas de propagação de onda e de cálculo hidrodinâmico e morfológico utilizadas.

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4.4 Batimetria e linha de costa

A batimetria detalhada foi coletada em atividades de campo realizadas pelo

Laboratório de Oceanografia Geológica da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI), em

2011, e disponibilizada pelo Laboratório de Geoprocessamento e ainda foram adicionados os

dados batimétricos de cartas náuticas. Estes foram tratados e interpolados utilizando o módulo

QUICKIN do Delft3D. Os resultados podem ser observados na Figura 3. A linha de costa foi

composta no programa ArcGIS, a partir dos dados de batimetria e, posteriormente, convertida

para o formato de arquivo aceito pelo Delft3D (.ldb) através do programa Global Mapper. O

ponto de referência foi a isóbata de 0 metros.

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Figura 3: Mapa Batimétrico

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4.5 Sedimento e MORFAC

A partir do trabalho de Araújo (2008), determinou-se a utilização de um tamanho de

grão de 0,32 mm, sendo esta a média do tamanho de grão encontrado na área onde o processo

erosivo é mais acentuado. Os demais dados de entrada do modelo referentes ao sedimento

incluem a densidade específica do material, neste caso o quartzo com 2.650 kg/m³.

De forma geral o modelo morfodinâmico consiste em um processo que utiliza

sequencialmente os resultados do modelo hidrodinâmico de transporte de sedimentos e os

resultados quanto às atualizações no nível do leito, e os inclui na iteração seguinte. Contudo,

as escalas temporais de alterações morfológicas são muito maiores do que as escalas

temporais das alterações hidrodinâmicas. Então, para evitar cálculos desnecessários e com

isso melhorar o desempenho computacional do modelo, o módulo morfodinâmico só é

atualizado após algum tempo de processamento (time steps) do módulo hidrodinâmico. A

abordagem do MORFAC (Fator de Aceleração Morfológico) parte deste princípio, utilizando

um fator que multiplica as alterações morfodinâmicas otimizando o processo e permitindo

períodos de simulação computacional mais longos em menos tempo (RANASINGHE, 2011).

Entretanto, o módulo de ondas não pondera a probabilidade de ocorrência de cada caso de

onda, e os simula com uma ocorrência de 100%, o que demanda que certos ajustes sejam

feitos para que o modelo simule situações mais próximas da realidade. Para tanto, o

MORFAC foi calculado utilizando a porcentagem de ocorrência para cada caso de onda, o

que originou um fator de multiplicação que simula alterações morfológicas ao longo de 1 ano

em apenas 15 dias de cálculo hidrodinâmico. O cálculo parte da seguinte lógica: se um caso

de onda ocorre apenas 6% ao ano, ele ocorreria em apenas 21,9 dos 365 dias do ano, neste

caso particular o período de simulação foi de 15 dias, o que requer um fator que multiplique

as alterações morfodinâmicas para que se alcancem os 21,9 dias, este fator é 1,46 para este

caso específico (LESSER, 2009). Deste modo:

MORFAC = Período Real * % Ocorrência de Onda (em decimal)

Período de Simulação

Abaixo, segue a fórmula para o cálculo do fator de aceleração morfológico e a tabela

com cada caso de onda e seus respectivos fatores (as porcentagens de ocorrência foram

arredondadas):

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Caso de Onda % de Ocorrência Período Real Período de Simulação MORFAC

E 23 365 15 5,60

SE 10 365 15 2,43

ESE 54 365 15 13,14

ENE 6 365 15 1,46

4.6 Fronteiras do modelo e demais condições de contorno

As fronteiras do modelo hidrodinâmico são fechadas nos limites continentais e abertas

nos limites oceânicos, o que requer uma forçante hidrodinâmica que represente a influência

do universo não modelado e estenda ao modelo parâmetros iniciais e diretrizes para o

comportamento dos processos ao longo do tempo de simulação (DELTARES, 2010a). Neste

caso, as fronteiras oceânicas são do tipo “nível da água” e são regidas por forçantes

astronômicas, ou seja, a maré. Para simular de forma adequada o fenômeno de maré, utilizou-

se das constantes harmônicas que a compõem, especificamente para o local mais próximo da

área de estudo que possui e disponibiliza esta informação, a estação maregráfica localizada na

cidade de Penha (Anexo 1).

Para modelar o rio Piçarras, responsável pelo maior aporte de água doce na região,

também se utilizou de uma fronteira aberta, mas seu tipo foi “descarga total”, tipo este que

simula um influxo no modelo. A forçante foi uma série temporal constante que simula uma

vazão de 3m³/s. Esta vazão foi estimada por Paim (2012) que para tanto, utilizou o modelo

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) acoplado ao sistema de informações geográficas

ArcGIS em condições normais de precipitação.

O valor de salinidade utilizado foi de 0 psu já que o modelo foi executado em 2D. A

densidade foi de 1025 kg/m³ para simular a densidade da água salgada.

4.7 Ventos

Os dados de vento foram coletados no site do INMET e referem-se às condições

observadas de 02 de Fevereiro de 2013 a 21 de Fevereiro de 2013, pela estação meteorológica

automática localizada na cidade de Itajaí. As informações utilizadas no modelo referem-se à

velocidade e direção dos ventos a cada uma hora, interpoladas de forma linear pelo Delft3D-

Flow.

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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo são descritos os resultados obtidos referentes à altura significativa de

onda (Hs), direção de onda, correntes e variações morfológicas para cada um dos quatro casos

de estudados.

É impotante ressaltar que o modelo aqui descrito não foi validado e nem calibrado, e

que todos os resultados aqui descritos têm caráter qualitativo.

5.1 Resultados para os casos de onda simulados

Para o caso de onda E (Figura 4), a maior altura significativa foi de 1,13 metros e estas

ocorrências estão localizadas em pontos mais distantes da costa. Já nas proximidades da linha

de costa, as alturas significativas ficaram entre 0,3 metros (mais ao sul) e 0,9 metros (mais ao

norte). As ondas mantiveram a sua direção até a chegada à linha de costa na porção norte. Na

porção sul, devido aos fenômenos de refração e difração, as ondas tiveram sua direção

bastante alterada, chegando à Praia Alegre com direção de aproximadamente 115⁰.

Para o caso de onda ENE (Figura 5), a maior Hs foi de 1,15 metros. , para o caso de

onda ESE (Figura 6), a maior Hs foi de 1,06 metros, para o caso de onda SE (Figura 7), a

maior Hs foi de 0,86 metros. A distribuição das alturas significativas e direções para todos os

casos foram semelhantes ao caso de ondas de Leste.

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Figura 4: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de E.

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Figura 5: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de ENE.

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Figura 6: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de ESE.

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Figura 7: Hs e direção de onda para o caso de ondas vindas de SE.

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5.2 Resultados para as correntes obtidas nas simulações numéricas

Para todos os casos de onda, os dados de correntes foram obtidos durante as enchentes

e vazantes das marés de sizígia e quadratura. Deste modo, as velocidades e direções das

correntes correspondem à somatória da interação entre as correntes geradas por maré e as

correntes geradas por cada caso de onda. Para melhor visualização e discussão dos

resultados, cada caso de onda será tratado separadamente.

5.2.1 Correntes geradas por ondas vindas de E

As ondas provenientes de E correspondem a aproximadamente 23% de todas as ondas

que chegam a costa da Enseada do Itapocorói. Este tipo de onda gera uma corrente que vem

de norte e curva-se para leste em direção ao oceano, independente da situação de maré, com

velocidade variando de 0,30 a 0,84 m/s. Nas enchentes de sizígia (Figura 8) e de quadratura

(Figura 10) há ocorrência de uma corrente que contorna a Ponta da Penha e corre paralela à

praia de Piçarras até a porção central desta, e então afasta-se costa se dirigindo para o oceano,

e no caso de sizígia, formando diversos vórtices. Já nas vazantes de sizígia (Figura 9) e de

quadratura (Figura 11) a corrente que antes passava ao norte da Ponta Penha agora une-se as

correntes geredas pelas vazantes da maré e segue rumo ao oceano.

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Figura 8: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na enchente da maré de sizígia.

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Figura 9: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na vazante da maré de sizígia.

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Figura 10: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na enchente da maré de quadratura.

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Figura 11: Correntes geradas pelas ondas vindas de Leste na vazante da maré de quadratura.

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5.2.2 Correntes geradas por ondas vindas de ENE

As correntes geradas por ondas vindas de ENE, que representam apenas 6% do total

de ondas, são, de forma geral, ligeiramente mais rápidas que as correntes formadas por ondas

provenientes de Leste. Já as direções das correntes são bastante semelhantes. Duas correntes

se destacam: a que vem de norte e curva-se para oeste em direção ao oceano, independente da

situação de maré, e a corrente que nos casos de enchente de sizígia (Figura 12) e de

quadratura ( Figura 14) vence a Ponta da Penha chegando à porção central da praia de

Piçarras e que nas vazantes de sizígia (Figura 13) e de quadratura ( Figura 15) faz uma curva à

leste seguindo em direção ao oceano.

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Figura 12: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na enchente da maré de sizígia.

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Figura 13: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na vazante da maré de sizígia.

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Figura 14: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na enchente da maré de quadratura.

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Figura 15: Correntes geradas pelas ondas vindas de ENE na vazante da maré de quadratura.

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5.2.3 Correntes geradas por ondas vindas de ESE

As ondas provenientes de ESE são predominantes, representando cerca de 54% do

total de ondas. Sob esse regime, diversas zonas de turbulência e vórtices ocorrem

principalmente em condições de sizígia. É possível observar na enchente de quadratura

(Figura 18) e na enchente de sizígia (Figura 16) a deriva litorânea através da corrente que vai

de Sul para Norte, paralela à costa. Pode-se também observar na Figura 18 que há a formação

de um vórtice em frente à Praia Alegre. Já nas vazantes de quadratura (Figura 19) e de sizígia

(Figura 17) vórtices se formam à sudoeste e sul da Ilha feia e ao redor da Laja do Jaques. A

corrente que nos casos de sizígia seguia de sul para norte deixa de existir, e como apontam os

vetores, as correntes de maré afastam a água da costa, seguindo na direção leste rumo ao

oceano.

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Figura 16: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na enchente da maré de sizígia.

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Figura 17: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na vazante da maré de sizígia.

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Figura 18: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na enchente da maré de quadratura.

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Figura 19: Correntes geradas pelas ondas vindas de ESE na vazante da maré de quadratura.

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5.2.4 Correntes geradas por ondas vindas de SE

As ondas vindas de SE representam aproximadamente 10% do total de ondas que

chega a costa da Enseada do Itapocorói. As enchentes de sizígia (Figura 20) e de quadratura

(Figura 22) apresentam um padrão de correntes semelhantes, em ambos os casos há uma

corrente que vem de norte para sul, e divide-se nas proximidades da Ponta da Penha, a partir

daí parte do fluxo segue para leste rumo ao oceano e parte segue para oeste formando outra

corrente que vai agora de sul para norte margeando a praia de Piçarras e formando alguns

vórtices. Nas vazantes de sizígia (Figura 21) e de quadratura (Figura 23) as correntes

formadas fluem de oeste para leste afastando-se da costa. Em ambos os casos de quadratura,

ocorre a formação de um vórtice ao leste da Ilha Feia.

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Figura 20: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na enchente da maré de sizígia.

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Figura 21: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na vazante da maré de sizígia.

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Figura 22: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na enchente da maré de quadratura.

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Figura 23: Correntes geradas pelas ondas vindas de SE na vazante da maré de quadratura.

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5.3 Variações Morfológicas

As variações morfológicas são apresentadas em relação a taxa sedimentação e/ou

erosão acumuladas para a Enseada do Itapocorói no fim do período de simulação de 365 dias

para cada caso de onda, na forma de metros de profundidade de sedimento (15 dias de

simulação hidrodinâmica multiplicado pelo MORFAC). De forma geral, todos os cenários

mostram a erosão de porções adjacentes à praia e a consequente deposição, contudo este fato

não pode ser interpretado de maneira positiva, já que na maioria dos casos os volumes

erodidos são superiores aos volumes depositados, o que gera um balanço sedimentar negativo

caracterizando assim o processo erosivo.

Para o caso de ondas E, as correntes geradas causaram um padrão de erosão e

sedimentação que se estende por toda a costa (Figura 24), aumentando a profundidade nas

regiões adjacentes à costa de 0,21 a 1,31 metros de profundidade, e depositando de 0,23 a

1,34 metros de sedimento em direção ao continente.

Para o caso de ondas ENE (Figura 25), o processo erosivo foi mais intenso em toda a

parte central e norte da praia de Piçarras e logo ao norte da desembocadura do rio Piçarras,

com uma redução na profundidade variando de 0,14 a 1,36 metros na porção mais profunda e

deposição de 0,10 a 1,20 metros nas partes mais rasas.

O caso de ondas ESE é o mais frequente na região, este fato se reflete nas condições

morfológicas resultantes após um ano de ocorrência deste tipo de onda (Figura 26). Erodindo

entre 0,33 e 3,72 metros e depositando apenas de 0,45 a 3,76 metros na área que apresenta um

quadro crítico de erosão. Área esta que se localiza imediatamente ao norte da desembocadura

do rio Piçarras e se estende por cerca de dois quilômetros (Araújo, 2008). Mais ao norte da

praia, o processo erosivo não foi tão intenso, já que as porções de sedimento removidas se

localizam mais afastadas da costa e as taxas de sedimentação foram maiores.

O caso de ondas SE foi o que menos retrabalhou o sedimento, como pode ser

observado na Figura 27. O máximo erodido foi de 2,6 m em alguns pontos mais ao norte da

praia. De acordo com o resultado obtido, as correntes geradas por esse tipo de onda não são as

responsáveis pela zona de erosão acentuada na praia de Piçarras. Isso se deve ao fato de a

Ponta da Penha criar uma criar uma zona de sombra maior para essa direção de onda. Em

resultado disso, a praia Alegre se encontra totalmente dentro da zona sombreada e pouco

sofreu modificações, apresentando células erosivas próximas a costa de cerca de 0,12 a 2,56

metros e sedimentação de 0,08 a 2,67 metros, e isto apenas imediatamente ao sul da

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desembocadura do rio Piçarras, o restante do perímetro da linha de costa não sofreu alterações

significativas.

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Figura 24: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de E.

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Figura 25: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de ENE.

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Figura 26: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de ESE.

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Figura 27: Sedimentação/Erosão Acumuladas para o caso de ondas de SE.

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De forma geral e de acordo com o modelo, a praia de Piçarras assumirá um perfil mais

refletivo após um ano de alterações morfológicas sob o regime das ondas analisadas. Isso se

deve ao fato de que para todos os casos de onda, com exceção apenas para as ondas vindas de

sudeste (que representam apenas 10% do total de ondas incidentes), quadros erosivos se

estabeleceram por toda orla da Enseada do Itapocorói, seguidos por quadros deposicionais

localizados mais próximos à costa, o que tende a aumentar o ângulo de inclinação do perfil

praial conferindo assim as características refletivas mencionadas. Ao assumir essas

características, as ondas passam a incidir com maior energia, já que não dispõem de pista para

quebrar e se recompor porque não há mais um gradiente batimétrico suave. Ao chegar à costa

com maior energia, as ondas geram correntes mais fortes, fazendo com que o sedimento seja

resuspenso e então levado para norte pela corrente que margeia a linha de costa da praia de

Piçarras em todos os casos de onda e maré modelados.

A Praia Alegre sofreu menos com o processo erosivo em comparação às outras áreas

que compõem a Enseada do Itapocorói. Isto pode se dar devido a zona de sombra que ocorre

no local, consequência da posição da Ponta da Penha em relação ao ângulo de incidência de

ondas, que faz que estas tenham sua energia reduzida através dos processos de refração e

difração.

Nas condições simuladas, o rio Piçarras não expressou nenhuma importância no

transporte de sedimentos ou formação de corrente, devido à baixa vazão atribuída a ele em

períodos normais de precipitação.

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6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Após o término das simulações realizadas durante este trabalho de pesquisa, algumas

informações puderam ser obtidas. Pôde-se observar que o caso de onda que mais contribui

para o quadro erosivo na Enseada do Itapocorói é o Sul-Sudeste (ESE), por ser o que possui

maior probabilidade de ocorrência. O caso que menos contribui com tal quadro são as ondas

provenientes de Sudeste (SE). A deriva litorânea segue no sentido de Sul para Norte,

resultado de uma corrente que se forma no caso de onda mais incidente (ESE).

Observou-se também que a Ponta da Penha cria uma zona de sombra, protegendo a

Praia Alegre da ação das ondas – o que faz com que essa praia apresente quadro erosivo

atenuado. Com base nestas e demais informações disponíveis, é possível inferir que a Praia de

Piçarras tende a adotar um perfil praial mais refletivo ao longo do tempo.

É de conhecimento geral que a Enseada do Itapocorói já serviu como área de estudo

para uma gama de trabalhos acadêmicos. No entanto, o interesse da academia se justifica no

sentido em que se trata de uma condição singular e que clama por soluções que tanto a

comunidade científica quanto as instituições governamentais vêm tentando prover. Este

trabalho não tem a pretensão de oferecer tal solução. Trata-se de mais um acréscimo no

volume de informações já existentes. Fica claro que novas pesquisas precisam ser

desenvolvidas no interesse de prover uma solução eficaz para o problema de erosão na praia

de Piçarras.

Neste tipo de trabalho científico, por mais técnico que seja, é impossível desconsiderar

o fator humano. Existem muitas pessoas que residem e têm vários aspectos de suas vidas

diretamente relacionados a tal área de estudo. No curso de oceanografia, são ensinadas

questões relacionadas às inter-relações entre os processos físicos, químicos e biológicos que

ocorrem nos oceanos e seus limites. Porém, vale destacar que o fim maior de qualquer

formação acadêmica reside no aprimoramento da qualidade da vida humana enquanto

sociedade e, especificamente neste caso, nas suas relações com o meio ambiente que a cerca.

Em suma, o que se espera após a conclusão deste trabalho é contribuir – ainda que

brevemente – com uma questão que ainda precisa permanecer na pauta da comunidade

científica.

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7. REFERÊNCIAS

ANDRADE, R. C. & ROSMAN, P. C. 2001. Padrões de circulação hidrodinâmica na

Lagoa da Conceição Florianópolis-SC. XIV Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos e V

Simpósio de Hidráulica e Recursos Hídricos dos Países de Língua Oficial Portuguesa,

Aracajú – SE.

ARAÚJO, R.S. Morfologia do Perfil Praial, Sedimentologia e Evolução Histórica da

Linha de Costa das Praias da Enseada do Itapocorói – Santa Catarina. Itajaí, 2008. 145 f.

Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) – CTTMar, Universidade do

Vale do Itajaí.

BIRD, E. Coastal geomorphology: an introduction. West Sussex: John Wiley & Sons,

2008.

CALLIARI, L. J., MUEHE, D., HOEFEL, F. G., TOLDO JR, E. Morfodinâmica praial:

uma breve revisão. Revista Brasil Oceanografia n⁰ 51, 63-78 pp, 2003.

DELTARES, Delft3D-FLOW User Manual: Simulation of multi-dimensional

hydrodynamic flows and transport phenomena, including sediments. Holanda: Deltares,

2010a. 648p.

DELTARES, Delft3D-WAVE User Manual: Simulation of short-crested waves with

SWAN.Holanda:Deltares,2010b. 2002p.

HOEFEL, F.G. Morfodinâmica de Praias Arenosas: Uma Revisão Bibliográfica. Itajaí:

UNIVALI,1998.

KLEIN, A.H.F.; MENEZES, J.T. Beach Morphodynamics and Profile Sequence for a

Headland Bay Coast. Journal of Coastal Research, v.17, n.4, 812-835 pp, 2001.

KOMAR, P. D. CRC Handbook of coastal process and erosion. Boca Raton: CRC Press,

1983.

LESSER, G. W. An Approach to Medium-Term Coastal Morphological Modelling. Delft,

2009. 238 f. Tese de Doutorado.

Page 58: AVALIAÇÃO MORFODINÂMICA DA PRAIA DE PIÇARRAS …siaibib01.univali.br/pdf/Joao Luiz Dias dos Santos.pdf · Há anos a praia de Piçarras apresenta um quadro erosivo que vem se

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MARTINEZ, P.A., HARBAUGH, J.W. Simulating nearshore enviroments. England:

Pergamon Press, 1993.

PAIM, J. B. Avaliação do Potencial de Produção na Bacia Hidrográfica do Rio Piçarras

Utilizando Técnicas de Modelagem e Geoprocessamento. Itajaí, 2012. 107 f. Dissertação

(Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) – CTTMar, Universidade do Vale do Itajaí.

RANASINGHE, Roshanka et al. Morphodynamic upscaling with the MORFAC approach:

Dependencies and sensitivities. Coastal Egineering, Amsterdan, p. 806-811. Aug,2011.

Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383911000457>.

Acesso em: 04 jun. 2013.

RIBAS DE ALMEIDA, L. Estudio de dinámica litoral y evolución de la zona sur de la

Playa de Piçarras (Santa Catarina/Brasil).Santander, 2013. 263 f. Disertación (Master en

Gestión Integrada de Zonas Costeras) – Departamento de ciencias y técnicas del agua y del

medio ambiente, Universidad de Cantabria.

ROSMAN, P. C. Referência Técnica do SisBAHIA. PENO-COPPE. Universidade Federal

do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009. Disponível em

<http://www.sisbahia.coppe.ufrj.br/SisBAHIA_RefTec_V85.pdf> Acesso em 25/10/2011.

SHORT, A. Handbook of Beach and Shoreface Morphodynamics. New York: John Wiley

e Sons, 1999.

SIMÓ, D. H., HORN FILHO, N. O. Caracterização e distribuição espacial das “ressacas”

e áreas de risco na ilha de Santa Catarina, SC, Brasil. Gravel, 2004.

VILES, H. SPENCER, T. Coastal problems: geomorphology, ecology and society at the

coast. London: Edward Arnold, 1995.

Page 59: AVALIAÇÃO MORFODINÂMICA DA PRAIA DE PIÇARRAS …siaibib01.univali.br/pdf/Joao Luiz Dias dos Santos.pdf · Há anos a praia de Piçarras apresenta um quadro erosivo que vem se

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ANEXOS

Anexo1: Constituintes harmônicas da maré.