Hidrodinâmica costeira e quantificação do transporte longitudinal de sedimentos não coesivos na zona de surfe das praias adjacentes aos molhes da Barra do Rio Grande, RS, Brasil (aplicação às praias do Cassino, Mar Grosso e adjacências dos Molhes Leste e Oeste da embocadura do estuário da Lagoa dos Patos)

Abstract

A ocupação do litoral por empreendimentos sócio-econômicos e a realização de obras de engenharia capazes de atender estas demandas tem despertado a necessidade de estudos detalhados do transporte litorâneo. Usando metodologia de coleta de sedimentos por ‘traps’ (fundo e suspensão) dentro da zona de surfe e metodologias de aquisição de imagens, topografia e sedimentologia conduzidas com o auxílio de filmadora, estação total e trabalhos em laboratório, respectivamente, determinou-se os parâmetros hidrodinâmicos e morfométricos da região. Dados de ondas em águas profundas foram obtidos a partir de modelo do CPTEC/INPE. Os trabalhos de campo foram realizados em 50 campanhas distribuídas pelo período de 1 ano. Do total, 42 foram dedicadas exclusivamente a dados hidrodinâmicos e morfométricos enquanto que as 8 restantes foram utilizadas também para coleta de sedimentos. Ao mesmo tempo foram obtidos dados sobre a velocidade dos fluxos e sobre o transporte transversal no espraiamento. Todos os dados foram obtidos em condições atmosféricas normais. Os trabalhos de campo foram conduzidos em 6 perfis transversais distribuídos entre as praias do Cassino e Mar Grosso (3 de cada lado da embocadura). Dois perfis situados na adjacência dos Molhes Leste e Oeste, 2 posicionados a 3 Km da base dos respectivos molhes e 2 distantes 10 Km destas mesmas bases. Concomitante com as medições do transporte longitudinal foram realizadas observações específicas sobre a participação dos diferentes níveis coletados na formação do transporte total. A distribuição dos sedimentos na coluna d’água e ao longo do perfil foram estudadas considerando o diâmetro médio do grão. Foi estudada também a participação do transporte de fundo (bedload) e em suspensão (suspended load) obtendo-se evidencias de que o transporte de fundo representa aproximadamente 18% do transporte total. Os resultados das medições indicaram uma vazão bidirecional de sedimentos, com baixa intensidade de transporte e resultante positiva direcionada para nordeste, conforme apresentado a seguir: Perfil-1(01/07/03) 1,92 m3/h NE-SW; Perfil-2 (19/07/02) 2,60 m3/h NE-SW, (16/01/03) 0,23 m3/h NE-SW e (20/02/03) 25,1 m3/h SW-NE; Perfil-3 (02/05/03) 4,24 m3/h SW-NE; Perfil-4 (05/09/03) 43,33 m3/h SW-NE; Perfil-5 (17/01/03) 2,54 m3/h NE-SW e Perfil-6 (21/02/03) 31,74 m3/h SW-NE. As baixas taxas de transporte total (máx. 940 e mín. 402 m³/ano/m) e líquido (máx. 574 e mín. 218 m³/ano/m) encontrados na região são consistentes com o comportamento dos estoques sedimentares acumulados no entorno dos molhes nos últimos 90 anos, embora estas taxas anuais representem apenas uma ordem de grandeza do transporte na região, já que são uma simples extrapolação dos dados horários não traduzindo, portanto os efeitos do clima de ondas local. Os dados obtidos serviram para calibrar 2 equações empíricas CERC e Kamphuis-91 que foram utilizadas para extrapolar as taxas de transporte longitudinal pelo período de 1 ano, considerando também a deriva ocasionada por ondas de tempestades. Finalmente, concluiu-se que o baixo transporte longitudinal é ocasionado pelos pequenos ângulos de incidência (em relação a normal) das ondas na arrebentação, que a direção da corrente longitudinal apresenta forte convergência com a componente longitudinal do vento na costa e que a baixa deriva litorânea (em condições atmosféricas normais) para nordeste só é magnificada pela presença das ondas de tempestades que varrem a costa vindas do quadrante sul e que representam aproximadamente 16% do ano.

Using streamer-traps methodology for sediments collection (bedload and suspended load) into the surf zone and also using methodologies of images acquisition, topography and sedimentology conducted with video camera, total station and laboratory works, respectively, it was determined the hydrodynamic and morphometric parameters of study area. Deep waters wave data were obtained from WAVEWATCH-III model of Brazilian Spatial Researches National Institute (INPE). The field works were conducted in 50 research expeditions distributed by 1 year long. Among the 50 conducted raids, 42 were dedicated exclusively to hydrodynamic and morphometric data while 8 were also used for sediments collection. Al the same lime were obtained data about the speed of bi-directional flows and cross-shore transport in the swash zone. All acquired data were obtained in normal atmospheric conditions. All field works were led in 6 cross-shore profiles distributed between both Cassino and Mar Grosso beaches (3 on each side of the estuary). Two profiles were located in the vicinity of East and West Jetties, 2 positioned 3 Km from the base of respective jetties and 2 distant 10 Km of same point. Concomitant with the measurements of medium longshore transport, specific studies were conducted about participation of different sample levels on construction of total longshore transport. The distribution of sediments in waler column and along of cross-shore profile was studied considering the medium diameter of the grain (D50). It was also studied the participation of bedload and suspended load transport. Evidences led which bedload transport represents approximately 18% of total transport. The measurements indicate a bi-directional flow of sediments, with low transport and positive resultant to northeast direction, like presented follow: Perfil-1(07/01/03) 1,92 m³/h NE-SW; Perfil-2 (07/19/02) 2,60 m³/h NE-SW, (01/16/03) 0,23 m³/h NE-SW and (02/20/03) 25,1 m³/h SW-NE; Perfil-3 (05/02/03) 4,24 m³/h SW-NE; Perfil-4 (09/05/03) 43,33 m³/h SW-NE; Perfil-5 (01/17/03) 2,54 m³/h NE-SW and Perfil-6 (02/21/03) 31,74 m³/h SW-NE . The low values of total transport (máx. 940 and mín. 402 m³/year/m) and liquid transport to the northeast (máx. 574 and mín. 218 m³/year/m) found in area are consistent with behavior of accumulated sedimentary stocks around base of jetties during the last 90 years. Data obtained in field works were used to calibrate 2 empiric equations CERC and Kamphuis-91 that were used to extrapolate the longshore transport rates into the studied area for a period of 1 year long and also considering the littoral drift generated by storm waves. But is important to remark that annual rales are only a indicative of littoral drift magnitude, showing a simple extrapolation of hourly transport data and no linked with local waves climate. Finally, we conclude, that low longshore transport is caused by small incidence angles (in relation to normal) of the waves in the break line; the direction of longshore current and longshore component of wind presents one strong convergence and the low littoral drift (in normal atmospheric conditions) to northeast direction is magnified by the storm waves that sweep the coast comings from south quadrant and that represents approximately 16% of year.