Modelação da hidrodinâmica e dinâmica sedimentar do estuário do rio Douro

Abstract

Os estuários e a orla litoral estão sujeitos à influência de vários agentes forçadores, como as marés, a agitação marítima e os ventos. Estes agentes são responsáveis pela geração de correntes, fazendo das zonas costeiras sistemas altamente dinâmicos. A maioria dos fundos em zonas costeiras é composta por sedimentos, com predominância de areias junto à costa, e de siltes e argilas em estuários e lagunas. Este material é frequentemente transportado pelas correntes, originando variações morfológicas dos fundos. Em particular, podem ocorrer erosões e sedimentações significativas em estuários, lagunas, praias, embocaduras e outras zonas costeiras, que necessitam de ser quantificadas e, por vezes, alteradas por soluções de engenharia. Na presente dissertação serão avaliados os processos hidrodinâmicos, padrões de circulação tridimensionais em situações normais e de cheia, e a caracterização da dinâmica sedimentar no estuário do rio Douro, suportados por ferramentas de modelação matemática. Este trabalho contempla a criação de um modelo tridimensional do estuário do rio Douro no programa computacional Delft3D desenvolvido pela WLDelft Hydraulics, que simula diferentes condições de descarga da barragem de Crestuma, amplitudes de maré, propriedades dos sedimentos e possíveis cenários de rotura das estruturas de defesa da embocadura do estuário. Conclui-se que a velocidade do escoamento no estuário do rio Douro depende essencialmente do caudal descarregado e da amplitude de maré, e que os valores máximos da velocidade de escoamento localizam-se na zona junto ao quebra-mar. Os valores associados à dinâmica sedimentar estão inteiramente dependentes da velocidade do escoamento e das características dos sedimentos, ocorrendo os valores mais elevados de erosão e sedimentação onde se registam os valores máximos da velocidade de escoamento na zona junto ao quebra-mar. Registou-se durante o período da vazante do estuário uma maior concentração de sedimentos comparativamente com a enchente na camada de fundo da embocadura do estuário, o que sugere que nem toda a quantidade de sedimentos volta com a enchente da maré, uma grande parte é transportada em direcção à embocadura. O colapso das estruturas de defesa originam velocidades de escoamento, erosões/sedimentações e concentração de sedimentos menores comparativamente com a situação actual no estuário alterando a localização onde ocorre o seu valor máximo.

Coasts and estuaries are subjects to the influence of several various forces, as the tides, the maritime agitation and the winds. These agents are responsible for the generation of currents, making coastal areas highly dynamic systems. The majority of the deep in coastal zones is composed by sediments, predominantly sands along the shore, and silts and clays in estuaries and lagoons. This material is frequently transported by the currents, causing morphological variations of the deep. Privately, erosions can occur and significant sedimentations in estuaries, lagoons, beaches, inlets and other coastal zones, that need to be quantified and, sometimes corrected by engineering solutions. In this dissertation will evaluate the hydrodynamic processes, three-dimensional circulation patterns normal situations and flooding, and the characterization of sediment dynamics in the estuary of the Douro river, supported by mathematical modeling tools. This work includes the creation of a three-dimensional model of the estuary of the Douro river in Delft3D computer program developed by WL-Delft Hydraulics, which simulates different discharge conditions of Crestuma dam, tidal ranges, sediment properties and possible failure scenarios of structures defense of the estuary. It was concluded that the flow velocity in the estuary of the Douro river depends of the torrent discharged of the torrent discharged and tidal range, and that the maximum values of the flow velocity are located in the area along the breakwater. The values associated with the sediment dynamics are entirely dependent on the flow speed and characteristics of sediments, occurring values higher erosion and sedimentation where there are maximum values of the flow velocity in the zone close to the breakwater. Was recorded during the ebb a higher concentration of sediment comparatively with the flooding, suggesting that not all the amount of sediment returns with the flood tide, a large part is transported towards the river mouth. The collapse of the defense structures originates lower speeds runoff, erosion / sedimentation and sediment concentration comparatively with the present situation in the estuary, changing the location where the maximum value occurs.