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IMPACTOS NOS PROCESSOS DE ASSOREAMENTO NA BAÍA DE SEPETIBA-RJ,
DE SEDIMENTOS ORIUNDOS DA BACIA CONTRIBUINTE E DE DRAGAGENS
PORTUÁRIAS
Patrícia Ney de Montezuma
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA
OCEÂNICA.
Aprovada por:
________________________________________________
Prof. Paulo Cesar Colonna Rosman, Ph.D.
________________________________________________
Profª. Enise Maria Salgado Valentini, D.Sc.
________________________________________________
Profª Thereza Christina de Almeida Rosso, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
JUNHO DE 2007
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ii
MONTEZUMA, PATRÍCIA NEY DE
Impacto nos Processos de Assoreamento
na Baía de Sepetiba-RJ, de Sedimentos Ori-
undos da Bacia Contribuinte e de Dragagens
Portuárias [Rio de Janeiro] 2007
XI, 94 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,
Engenharia Oceânica, 2007)
Dissertação - Universidade Federal do
Rio de Janeiro, COPPE
1. Baía de Sepetiba
2. Porto de Sepetiba
3. Assoreamento
4. Transporte de sedimentos
I. COPPE/UFRJ II. Título ( série )
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iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me permitido desenvolver e concluir este trabalho. Para isto,
contei com a ajuda de algumas pessoas que não posso deixar de agradecer. Meus
pais, padrasto e madrasta também, sempre me motivando, transmitindo o orgulho que
sentiam de eu estar cursando o Mestrado. Meu marido, que no início de tudo era o
meu namorado de longa data, e que em todos os momentos soube entender que o
mestrado tinha prioridade entre tantas coisas que precisávamos resolver no início de
nossa vida a dois. E queria muito que eu me tornasse uma engenheira M.Sc. como
ele. Meus amigos da Costeira, que me ajudaram em tantos momentos que eu nem
posso resumir aqui. Incluem-se neste grupo três grandes amigas, muito queridas e
competentes: Valéria, Marise e Glace. E também alguns outros amigos de fora, de
todas as horas, que eu sei que sinceramente torceram por mim. Meus professores,
todos aqueles que desde a graduação fizeram surgir em mim o interesse em estudar o
meio ambiente e tudo relacionado aos recursos hídricos, ao mar e à todas as águas da
natureza. E que também me serviram de exemplo para a atividade que exerço hoje,
agora que sou uma professora principiante. Meu orientador, professor Rosman, por
todo o conhecimento, entusiasmo, compreensão nos momentos difíceis e conselhos
para a vida. E também o professor Fialho, por toda ajuda e orientação, mesmo sem
ser formalmente meu orientador titular. E, ainda, à CAPES, pelo apoio financeiro
através da bolsa de estudos cedida durante o curso.
iv
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
IMPACTOS NOS PROCESSOS DE ASSOREAMENTO NA BAÍA DE SEPETIBA-RJ,
DE SEDIMENTOS ORIUNDOS DA BACIA CONTRIBUINTE E DE DRAGAGENS
PORTUÁRIAS
Patrícia Ney de Montezuma
Junho/2007
Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman
Programa: Engenharia Oceânica
Este trabalho estuda as prováveis causas do processo de assoreamento em
praias do litoral nordeste da Baía de Sepetiba, RJ. A pesquisa foi desenvolvida com
auxílio de modelagem computacional do transporte de sedimentos na baía. Os
cenários de modelagem consideraram as duas prováveis origens dos sedimentos
causadores do processo de assoreamento: 1. Cargas de sedimentos trazidas pelos
rios que deságuam na baía. 2. Sedimentos provenientes de bota-fora, no interior da
baía, de dragagens concernentes ao Porto de Sepetiba.
Os resultados das modelagens realizadas possibilitaram a elaboração de mapas
mostrando a mobilidade e deriva de sedimentos, e reproduziram a tendência
observada de deposição de sedimentos finos ao longo da zona costeira nordeste da
Baía. As análises levaram à conclusão de que a contribuição maior para o problema
tem origem nos sedimentos trazidos pelos rios, evidenciando a necessidade de
medidas corretivas para diminuição da carga sólida em tais rios.
v
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
IMPACTS OF SEDIMENTS FROM CONTRIBUTING WATERSHED AND PORT
DREDGING IN THE PROCESS OF SILTING IN SEPETIBA BAY-RJ
Patrícia Ney de Montezuma
June/2007
Advisors: Paulo Cesar Colonna Rosman
Department: Ocean Engineering
This work studies the probable causes of the shoaling processes occurring along
the Northeastern littoral of Sepetiba Bay, RJ. The research was developed with the aid
of computational modeling of sediment transport in the bay. The modeling scenarios
considered the two probable origins of the sediments causing the shoaling process: 1.
Sediment load carried by the rivers that outflow into the bay. 2. Sediments from the
dumping site within the bay of dredging works concerning the Sepetiba Port.
The modeling results allowed the elaboration of maps showing the mobility and the
drift of sediments, and reproduced the trend of fine sediments deposition along the
northeastern coastal area of the bay. The analyses bring to the conclusion that the
major contribution for the problem comes from the sediments carried by the rivers,
indicating the need of corrective measures to decrease the sediment loads in such
rivers.
vi
Índice do Texto
1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................1
2. CARACTERÍSTICAS DA REGIÃO .........................................................................3
2.1. A BAÍA DE SEPETIBA ..............................................................................................3
2.2. A BACIA DE SEPETIBA ............................................................................................7
2.2.1. HISTÓRICO...........................................................................................................9
2.2.2. PRINCIPAIS CURSOS D’ÁGUA DA BACIA................................................................ 11
2.3. PORTO DE SEPETIBA.............................................................................................14
3. SOBRE A ORIGEM DOS SEDIMENTOS..............................................................16
3.1. PRIMEIRA HIPÓTESE: SEDIMENTOS ORIUNDOS DA BACIA CONTRIBUINTE.................17
3.1.1. OCUPAÇÃO URBANA E INDUSTRIAL ...................................................................... 17
3.1.2. ESGOTOS E RESÍDUOS SÓLIDOS..........................................................................21
3.1.3. EROSÃO DA CALHA DOS RIOS.............................................................................. 23
3.2. SEGUNDA HIPÓTESE: SEDIMENTOS ORIUNDOS DO BOTA-FORA DO PORTO..............24
3.2.1. SOBRE AS OBRAS DE DRAGAGEM DO PORTO .......................................................25
3.3. SOBRE O PROCESSO DE DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS NA BAÍA DE SEPETIBA..........29
4. METODOLOGIA ADOTADA.................................................................................32
4.1. SISTEMA DE MODELOS ADOTADOS.........................................................................32
4.2. CONSIDERAÇÕES SOBRE O MODELO HIDRODINÂMICO.............................................35
4.2.1. CONDIÇÕES DE CONTORNO DO MODELO HIDRODINÂMICO..................................... 36
4.3. MÓDULO DE TRANSPORTE ADVECTIVO DIFUSIVO, TIPO LAGRANGEANO...................37
4.3.1. CONDIÇÕES DE CONTORNO PARA O MODELO DE TRANSPORTE LAGRANGEANO.... 39
4.3.2. SOBRE A CARACTERIZAÇÃO DAS FONTES CONTAMINANTES .................................. 39
4.4. MÓDULO DE GERAÇÃO DE ONDAS.........................................................................40
5. MODELAGEM DA BAÍA DE SEPETIBA ..............................................................42
5.1. DOMÍNIO MODELADO.............................................................................................42
5.2. MALHA DE ELEMENTOS FINITOS.............................................................................43
5.3. DADOS DE ENTRADA .............................................................................................44
vii
5.3.1. BATIMETRIA........................................................................................................ 44
5.3.2. RUGOSIDADE EQUIVALENTE DO FUNDO................................................................ 45
5.3.3. MARÉ................................................................................................................. 46
5.3.4. VENTOS ............................................................................................................. 48
5.3.5. CONDIÇÃO INICIAL .............................................................................................. 51
5.3.6. CONDIÇÕES DE CONTORNO................................................................................. 52
5.3.7. OUTROS PARÂMETROS ....................................................................................... 53
5.4. MODELO DE GERAÇÃO DE ONDAS..........................................................................54
5.5. MODELAGEM DE TRANSPORTE ..............................................................................54
5.5.1. CONDIÇÕES PARA MOBILIDADE DE SEDIMENTOS NO FUNDO .................................. 55
5.5.2. SOBRE TRANSPORTE CONDICIONADO NO SISBAHIA ............................................ 58
5.6. CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO.....................................................................................60
5.6.1. CENÁRIOS CSF E CSF VS .................................................................................. 60
5.6.2. CENÁRIOS BF E BF VS........................................................................................ 63
5.6.3. CENÁRIO 7R ...................................................................................................... 63
6. RESULTADOS OBTIDOS E ANÁLISE.................................................................65
6.1. SOBRE A CIRCULAÇÃO HIDRODINÂMICA................................................................65
6.2. CIRCULAÇÃO RESIDUAL EULERIANA .....................................................................66
6.3. MAPAS DE TENSÕES NO FUNDO E MOBILIDADE DE SEDIMENTOS DEVIDO ÀS
CORRENTES DE MARÉ
.....................................................................................................68
6.4. ONDAS DE VENTO NA BAÍA DE SEPETIBA...............................................................72
6.5. TENSÕES OSCILATÓRIAS E MOBILIDADE DE SEDIMENTOS NO FUNDO DEVIDO À AÇÃO
DE ONDAS DE VENTO
......................................................................................................75
6.6. MOBILIDADE DE SEDIMENTOS POR AÇÃO CONJUNTA DE ONDAS E CORRENTES........77
6.7. DERIVA CONDICIONADA DE SEDIMENTOS................................................................80
6.7.1. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ORIUNDOS DA BACIA – CENÁRIOS CSF ................. 80
6.7.2. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DO BOTA-FORA DO PORTO – CENÁRIOS BF........... 83
6.7.3. TRANSPORTE SIMULTÂNEO DE SEDIMENTOS ORIUNDOS DOS PRINCIPAIS RIOS DA
BACIA
– CENÁRIO 7R...................................................................................................... 88
7. CONCLUSÕES......................................................................................................90
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .....................................................................93
viii
Índice de Figuras
Figura 1 - Imagem de satélite da Baía de Sepetiba. ...................................................... 3
Figura 2 - Trecho assoreado da Praia de Sepetiba (extraída em Dez/2004 de:
www.serla.rj.gov.br/serlagoa_sepetiba.asp)...................................................................
6
Figura 3 - Delimitação da bacia contribuinte à Baía de Sepetiba [1].............................. 8
Figura 4 - Reprodução da Carta Náutica 1622, edição de 1999; o círculo vermelho
indica a localização do Porto na Baía de Sepetiba. .....................................................
15
Figura 5 - Vista aérea do Porto de Sepetiba ................................................................ 15
Figura 6 - Parte da bacia contribuinte à baía de Sepetiba, destacada em amarelo,
utilizada para análise de ocupação urbana. .................................................................
18
Figura 7 - Variação relativa da população entre 1996 e 2000 na região destacada. ... 19
Figura 8 - Lixo e esgoto comumente jogado num dos canais que deságua em Barra de
Guaratiba (foto de Junho/2007, cedida pelo prof. Cláudio Neves)...............................
22
Figura 9 - Um dos maiores areais da Baixada, no município de Seropédica (fonte:
www.globo.com/rjtv). ....................................................................................................
23
Figura 10 - Os pescadores afirmam que a lama veio para as praias depois que a
companhia Docas, que administra o Porto de Sepetiba, alargou o canal para que
grandes embarcações pudessem entrar e sair (fonte: www.globo.com/rjtv)................
25
Figura 11 - Região dragada do canal de acesso e bota-fora (EIA/RIMA nº82,1997- [3]).
......................................................................................................................................
28
Figura 12 - Mapa de distribuição espacial de sedimentos na Baía de Sepetiba em
porcentagem de argila (vermelho), silte (azul) e areia (amarelo) em amostras coletadas
pela FEEMA em 41 pontos do corpo hídrico. [2]..........................................................
30
Figura 13 – Malha de elementos finitos definida para o domínio modelado. ............... 43
Figura 14 - Mapa de batimetria..................................................................................... 45
Figura 15 - Mapa de rugosidade................................................................................... 45
Figura 16 - Série temporal de elevação para 90 dias devido a maré astronômica. ..... 47
Figura 17 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Março/2007. ..... 49
Figura 18 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Abril/2007......... 50
Figura 19 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Maio/2007. ....... 51
Figura 20 - Hidrograma do Canal de São Francisco a jusante da Estação de
Tratamento do Guandu.................................................................................................
53
Figura 21 - Diagrama de Shields modificado, no qual a tensão crítica
o
= √(u
*
/),
pode ser obtida diretamente das características do sedimento e da água. .................
56
ix
Figura 22 - Tensão crítica para mobilidade,
o
, em água salgada ( = 1025 kg/m³), em
função do diâmetro do grão em unidades , conforme Tabela 8, calculada pelo
diagrama de Shields modificado...................................................................................
56
Figura 23 – Divisão do hidrograma do canal de São Francisco em 3 períodos de
vazões constantes........................................................................................................
61
Figura 24 - Velocidade residual Euleriana em maré de sizígia. ................................... 67
Figura 25 - Velocidade residual Euleriana em maré de quadratura. ............................ 67
Figura 26 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré
enchente de sizígia.......................................................................................................
68
Figura 27 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré
vazante de sizígia.........................................................................................................
69
Figura 28 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré
enchente de quadratura................................................................................................
69
Figura 29 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré
vazante de quadratura..................................................................................................
70
Figura 30 - Mapa de isolinhas de probabilidade de transporte condicionado por
corrente, de sedimentos com tensão crítica para mobilidade superior a 0,15 N/m
2
. Em
verde, destaca-se a região do bota-fora do Porto. .......................................................
71
Figura 31 - Exemplo da variação do clima de ondas ao longo de um dia. A seqüência
de 3 figuras retrata a variação das 01:00h às 09:00h, a cada 4 horas, no dia
13/Março/07. Os ventos geradores das ondas estão na Figura 17..............................
73
Figura 32 - Exemplo da variação do clima de ondas ao longo de um dia. A seqüência
de 6 figuras retrata a variação das 13:00h às 21:00h, a cada 4 horas, no dia
13/Março/07. Os ventos geradores das ondas estão na Figura 17..............................
74
Figura 33 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas
por ventos em situação de meia maré enchente de sizígia..........................................
75
Figura 34 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas
por ventos em situação de meia maré vazante de sizígia............................................
75
Figura 35 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas
por ventos em situação de meia maré enchente de quadratura. .................................
76
Figura 36 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas
por ventos em situação de meia maré vazante de quadratura.....................................
76
Figura 37 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e
correntes em situação de meia maré enchente de sizígia. ..........................................
78
Figura 38 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e
correntes em situação de meia maré vazante de sizígia..............................................
78
x
Figura 39 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e
correntes em situação de meia maré enchente de quadratura. ...................................
79
Figura 40 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e
correntes em situação de meia maré vazante de quadratura. .....................................
79
Figura 41 – Partículas remanescentes na água para o cenário CSF vs após 90 dias de
simulação......................................................................................................................
80
Figura 42 – Zona de sedimentação do cenário CSF vs após 90 dias de simulação.... 81
Figura 43 – Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário CSF
vs após 90 dias de simulação.......................................................................................
81
Figura 44 - Partículas remanescentes na água para o cenário CSF após 90 dias de
simulação......................................................................................................................
82
Figura 45 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário CSF
após 90 dias de simulação. ..........................................................................................
82
Figura 46 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário
BF vs após 30 dias de simulação.................................................................................
83
Figura 47 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário
BF vs após 60 dias de simulação.................................................................................
84
Figura 48 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário
BF vs após 90 dias de simulação.................................................................................
84
Figura 49 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário BF vs
após 90 dias de simulação. ..........................................................................................
85
Figura 50 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 30 dias de
simulação no cenário BF. .............................................................................................
86
Figura 51 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 60 dias de
simulação no cenário BF. .............................................................................................
86
Figura 52 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 90 dias de
simulação no cenário BF. .............................................................................................
87
Figura 53 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário BF
após 90 dias de simulação. ..........................................................................................
87
Figura 54 - Partículas na água para o cenário 7R após 64 horas de simulação.......... 88
Figura 55 - Partículas na água para o cenário 7R após 90 dias de simulação. ........... 89
Figura 56 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário 7R e
zona de sedimentação após 90 dias de simulação......................................................
89
xi
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Municípios integrantes da bacia contribuinte à baia de Sepetiba – fonte
SEMADS Macroplano de Gestão e Saneamento Ambiental, 1998. [1]..........................
8
Tabela 2 - Distribuição da população nas RA do município do Rio de Janeiro
pertencentes à bacia de Sepetiba. ...............................................................................
18
Tabela 3 - Comparativo de número de domicílios particulares permanentes entre 1991
e 2000 (fonte: Censo de 1991 e 2000, dados extraídos do IPP)..................................
19
Tabela 4 – Variáveis obtidas quando da geração de clima de ondas no SisBAHIA [9].
......................................................................................................................................
41
Tabela 5 - Informações da malha fornecidas pelo SisBAHIA....................................... 44
Tabela 6 - Constantes harmônicas - catálogo de Estações Maregráficas Brasileiras –
FEMAR .........................................................................................................................
47
Tabela 7 - Vazões dos principais rios que deságuam na baía..................................... 53
Tabela 8 - Tensões críticas para mobilidade de sedimentos arenosos na BTS, baseada
na função de Shields. ...................................................................................................
57
Tabela 9 - Tensões críticas adotadas e faixa de transporte probabilístico para
tolerância igual a 20%. .................................................................................................
62
Tabela 10 - Concentração efluente de cada fonte no cenário 7R [1]. .......................... 64
1
1. Introdução
Na região nordeste da baía de Sepetiba, no Estado do Rio de Janeiro, especialmente
ao longo do litoral do município de Sepetiba, verifica-se significativo processo de
assoreamento por material predominantemente coesivo (lama). A população local
acredita que o assoreamento está vinculado às obras de dragagens do Porto de
Sepetiba, sua bacia de evolução, áreas acostáveis e principalmente de seu canal de
acesso.
Entretanto, uma análise preliminar indica ser mais provável que os sedimentos que
assoreiam a praia de Sepetiba e cercanias são originados na bacia contribuinte à baía.
Esta hipótese é baseada principalmente no aumento de carga sólida que é despejada
diariamente na bacia, observados nos últimos 30 anos. Contribuiu para isso a
mudança da forma de ocupação do solo na bacia, conseqüência da expansão
industrial em direção a baixada de Sepetiba, do aumento populacional e da falta de
infra-estrutura adequada para acompanhar este processo.
Foram investigados efeitos de alterações em diversos aspectos da bacia de Sepetiba
sobre a contribuição de descarga sólida que chega à baía pelos rios. Dentre estes
aspectos, estão aqueles que possam causar poluição ou aumento de carga sólida
contribuinte ao corpo d’água costeiro, como uso do solo, crescimento populacional,
presença de redes de drenagem e coletora de esgotos, presença de indústrias, erosão
das margens dos rios da bacia e retificações de calha de rios.
Considerou-se também a hipótese defendida pelos pescadores da região, de que os
sedimentos dos depósitos de assoreamento têm origem na região destinada ao bota-
fora das obras de dragagem do Porto de Sepetiba, que estariam sendo
constantemente mobilizados para coluna d’água e sendo transportados pelas
correntes para as praias. Para isso, foram utilizadas informações sobre as dragagens
realizadas no Porto, como volume e características do material dragado, e áreas de
retirada e de disposição final deste material.
Desta forma, o estudo proposto, de cunho ambiental, consiste em estabelecer
condições de mobilidade para os sedimentos da baía, bem como cenários de
transporte de sedimentos na baía, considerando as duas hipóteses acima, e obter,
através de modelagem computacional, uma tendência de deposição de sedimentos.
2
Para se estabelecer condições para mobilidade do sedimento da baía, foram
observados o tipo de sedimento que se encontra lá depositado, sendo estabelecidos
critérios, com base na prática usual de engenharia costeira, para ressuspensão de tais
sedimentos, sendo feitas algumas considerações pertinentes sobre o corpo hídrico. O
principal parâmetro considerado foi a tensão de atrito no fundo crítica para mobilidade.
As simulações em modelagem computacional que serão apresentadas foram obtidas
através do sistema de modelos SisBAHIA
®
- Sistema Base de Hidrodinâmica
Ambiental - desenvolvido na Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica do
Programa de Engenharia Oceânica, e na Área de Banco de Dados do Programa de
Engenharia de Sistemas e Computação, ambos da COPPE/UFRJ.
Tais simulações englobam a hidrodinâmica local, o efeito de ventos na geração de
ondas na baía e o efeito conjunto de ondas e correntes de maré na tensão de atrito
observada no fundo da baía. Também foi levada em conta a velocidade de
sedimentação dos sedimentos em suspensão na baía, tanto dos que chegam pelos
rios da bacia, como daqueles que possam ter sido mobilizados na região do bota-fora
do Porto. Este último parâmetro foi inserido na simulação do transporte Lagrangeano
de partículas na água, que apresenta com o um de seus resultados, a tendência de
deriva dos sedimentos transportados pela circulação hidrodinâmica. A simulação do
transporte Lagrangeano permite ainda obter dados probabilísticos de passagem de
partículas transportadas sobre as regiões de interesse durante todos os 90 dias de
simulação.
Assim, a partir da análise dos resultados obtidos, deseja-se chegar a um diagnóstico
qualitativo da provável origem do problema, indicando a principal origem do atual
processo de assoreamento na região. Deseja-se, com isso, que este estudo sirva de
contribuição no sentido de orientar e motivar estudos que envolvam decisões do futuro
ambiental da Baía e da Bacia de Sepetiba.
3
2. Características da Região
Neste item será feita uma breve apresentação da atual situação da Baía de Sepetiba e
bacia contribuinte sob os aspectos que serão considerados no estudo, destacando a
presença do Porto de Sepetiba.
2.1. A Baía de Sepetiba
Localizada na região sudoeste do Estado do Rio de Janeiro, a Baía de Sepetiba é um
corpo d’água que comunica-se com o oceano Atlântico por meio de duas passagens:
na parte oeste, entre os cordões de ilhas limitadas pela ponta da Restinga da
Marambaia e, na extremidade leste por meio de pequenos canais com baixas
profundidades que deságuam na Barra de Guaratiba.
Com aproximadamente 470 km
2
de área e 3,25 x 10
9
m
3
de volume de águas,
apresenta zonas estuarinas e de mangue, que constituem criadouro natural para as
diversas espécies de moluscos, crustáceos e peixes existentes neste ambiente.
Apresenta ainda 49 ilhas e ilhotas.
A restinga da Marambaia é uma imensa barragem de areia que, apesar se seus
poucos metros acima do nível do mar, funciona como um dique, isolando a baía. Tem
40 km de extensão e largura máxima de 5 km.
Figura 1 - Imagem de satélite da Baía de Sepetiba.
A distribuição de salinidade nas águas da baía sofre influência significativa das
correntes de maré, que trazem águas do oceano, e do aporte fluvial do canal de São
Francisco. De forma geral, a salinidade está compreendida entre 20 e 34%, sendo que
o fundo da baía (parte mais a leste) e as áreas costeiras apresentam salinidade
Baía de
Sepetiba
Oceano Atlântico
N
4
inferior a 30%. Na parte central, e próximo ao cordão rochoso de Jaguanum, a
salinidade varia entre 30 e 34%.
A baía de Sepetiba apresenta características sedimentológicas diversas: são
encontrados bancos arenosos, siltosos e argilosos. Os sedimentos dominantes são
finos, argilo-siltosos e areno-sílticos, sendo que cerca de 70% da área de distribuição
dos sedimentos é composta de silte e argila. Em alguns trechos os sedimentos são
arenosos e mais grosseiros, principalmente nas seguintes áreas: próximo às áreas
onde se faz a ligação com o mar; ao longo da restinga; junto à foz do canal de São
Francisco, onde se forma pequeno delta e atuam processos fluviais [
1].
Embora os sedimentos grosseiros permaneçam constantes, a distribuição dos
sedimentos finos (silte e argila) alterou-se longo dos anos. Observa-se, atualmente, a
formação de um assoreamento extenso nas desembocaduras dos rios em direção a
Barra de Guaratiba e também grande parte da baía tem um acréscimo sedimentar no
tamanho dos sedimentos. As taxas de acumulação nos últimos 20 anos vêm variando
de forma crescente, apresentando de 0,10 – 2,00 cm/ano, no limite da área de
distribuição de argila, até 0,40 – 1,2 cm/ano nos bancos de assoreamento. Altas taxas
de acúmulo de argila na área nordeste causaram mudanças na linha de costa da Baía,
com progradação de 400 m em direção contrária desde 1868. [
2]
Os processos de acumulação de sedimentos em áreas costeiras podem ser afetados
pela atividade humana, sendo assim modificados em seu balanço natural. A baía de
Sepetiba, uma área rica de ecossistemas naturais como é a Baía de Sepetiba e seu
cordão de manguezais, tem recebido durante anos, junto às suas margens, rejeitos
domésticos na forma de esgotos e lixo, bem como rejeitos industriais constituídos de
altas concentrações de metais pesados, principalmente o zinco e o cádmio.
Atualmente, sofre com problemas de eutroficação
1
, especialmente em pequenas
enseadas, nas áreas mais próximas à linha de costa e nas áreas de influência das
desembocaduras dos rios, afetada diretamente pela poluição orgânica.
A presença de metais pesados nos sedimentos depositados na baía é significativa.
Considerando uma taxa média de sedimentação de 1 cm/ano para a Baía de Sepetiba,
1
Aumento da quantidade de nutrientes disponíveis no ambiente causado pelo lançamento de
dejetos humanos nos corpos d`água. Permite grande proliferação de bactérias aeróbicas, que
consomem rapidamente todo o oxigênio existente na água.
5
pode-se estimar que, a partir dos 40 cm começam a aparecer evidências de
contaminação nas camadas de sedimento por metais pesados, crescente até a
superfície [
2].
Pode-se relacionar essa contaminação com o início das atividades da Cia. Mercantil
Ingá na região. A indústria, situada na ilha da Madeira desde 1966, realizava o
beneficiamento de zinco e lançava os rejeitos sólidos e líquidos do processo no antigo
mangue, constituído por um braço d’água do Saco do Engenho. Por esta razão, a Ingá
é considerada responsável, pela presença de zinco e cádmio nos sedimentos da baía
de Sepetiba [
2].
Como solução para os problemas de poluição, foram implantados sistemas de
contenção na bacia de acumulação de resíduos e estação de tratamento de seus
efluentes. Porém, tais sistemas de contenção não são suficientes na prevenção de
vazamentos acidentais, principalmente quando da ocorrência de fortes chuvas.
Em fevereiro de 1996 ocorreu um acidente, provocado por altos índices pluviométricos
na região, que resultou no extravasamento de parte desse resíduo. Vazaram 50
milhões de litros de resíduos tóxicos para a baía de Sepetiba, com conseqüências
detectadas através do monitoramento do sedimento, água e principalmente na biota
aquática. Outro significativo vazamento ocorreu em 2005, também devido às fortes
chuvas.
A quantidade de zinco nos sedimentos de superfície na Baía de Sepetiba era, em
2005, 300 vezes maior que a tolerada pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente,
segundo o Instituto de Química da UFRJ. As concentrações mais altas estão próximas
à fonte de lançamento, com distribuição decrescendo de forma acentuada, no sentido
leste, devido à predominância das correntes, do tipo de sedimento existente e a rápida
adsorção aos sedimentos finos em suspensão.
Já o cádmio apresenta uma distribuição mais uniforme em toda a área da baía de
Sepetiba, tendendo a permanecer por mais tempo na água dissolvido em virtude de
sua menor capacidade de se adsorver aos sólidos, o que permite maior mobilidade no
ambiente. Observa-se que, à medida que, aumenta o percentual de areia, as
concentrações tendem a decrescer de forma gradual.
6
Há ainda uma relação que pode ser estabelecida entre a presença de metais pesados
na baía e as obras de dragagens do Porto de Sepetiba. Quando se comparam os
dados obtidos na amostragem de fevereiro de 1996, que precedeu às atividades de
dragagem, com os resultados da campanha de julho de 1997, pode-se observar uma
modificação significativa da qualidade desses sedimentos. A interação de várias
componentes tais como a hidrodinâmica da Baía, mobilidade dos metais, variações
entre as fases de marés, a própria programação de dragagem e a disposição final
deste material podem ser indicadores dessas alterações.
No que se refere às praias mais prejudicadas pelo atual processo de assoreamento,
observa-se que a praia de Sepetiba, por estar localizada no fundo da Baía, apresenta
as características típicas de um assoreamento natural e permanente. Nota-se que, nos
últimos 30 anos, houve a elevação do fundo em toda a sua extensão.
Segundo informações da SERLA – Fundação Superintendência Estadual de Rios e
Lagoas, o trecho de praia em Sepetiba apresenta uma extensão de 2.000m, dos quais
aproximadamente 1.700 encontram-se assoreados, conforme pode ser visto na
Figura
2. Informações recolhidas com pescadores do local indicam que a praia originalmente
era composta de areia grossa, similar àquela ainda encontrada em poucos trechos da
praia, e possuía uma faixa de aproximadamente 40 m de largura.
Figura 2 - Trecho assoreado da Praia de Sepetiba (extraída em Dez/2004 de:
www.serla.rj.gov.br/serlagoa_sepetiba.asp).
Nos primeiros 400m da praia, junto à Ponta e Ilha da Pescaria, o assoreamento é mais
evidente, alargando-se por até 300m, devido às condições de baixas velocidades das
correntes marinhas, propiciando um desenvolvimento natural de vegetação de
mangue.
7
Apesar da degradação lenta da qualidade das águas e dos sedimentos da baía de
Sepetiba durante os últimos 30 anos, seu corpo d’água ainda se constitui em um
criadouro natural de várias espécies de relevante interesse comercial, a citar, o
camarão e peixes como a tainha, parati, pescada, pescadinha, corvina, etc. Assim, a
atividade pesqueira constitui importante suporte econômico e social para a região.
Existem três Colônias de Pesca: a de Pedra de Guaratiba, a de Sepetiba e a de
Itacuruçá, com aproximadamente 3.500 pescadores registrados e 1.500 não
associados, o que caracteriza um papel importante na economia regional (dados de
2001).
Outra atividade econômica importante é o turismo, destacando-se as ilhas da Madeira,
Martins e Jaguanum, parte da ilha de Itacuruçá e três cachoeiras: Mazomba, Itimirim e
Bicão. Das ilhas inseridas na Baia de Sepetiba, Itacuruçá apresenta o maior número
de habitantes fixos e o maior índice de ocupação em relação às demais.
2.2. A Bacia de Sepetiba
A bacia contribuinte à baía de Sepetiba, mostrada na
Figura 3, possui
aproximadamente 2500 km
2
de área, e está inserida em dois conjuntos fisiográficos
distintos: vertente da Serra do Mar e uma extensa área de baixada, recortada por
inúmeros rios, composta de 22 sub-bacias. Suas cotas altimétricas variam entre 0 e
1800m, na Serra do Couto. Faz divisa ao norte com a bacia do rio Paraíba do Sul.
A bacia de Sepetiba, estando localizada no mais importante entorno geoeconômico do
Brasil, que abrange as cidades do Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte e Vitória,
onde, num raio de 500 km, concentra as maiores atividades sócio econômicas da
população, vem, por isso mesmo, sendo considerada uma área potencialmente
catalisadora de desenvolvimento do pais; a região desponta, ainda, como um dos
pólos industriais do Estado do Rio de Janeiro. Os municípios integrantes da bacia
aparecem listados na
Tabela 1.
Além das águas provenientes das sub-bacias hidrográficas, a bacia de Sepetiba
recebe, por transposição de bacia, parte das águas do rio Paraíba do Sul,
aproximadamente 160 m
3
/s, que são desviadas na barragem de Santa Cecilia, vindo
depois atingir o Ribeirão das Lajes, um dos formadores do rio Guandu e do canal de
São Francisco.
9
2.2.1. Histórico
A baixada de Sepetiba é formada por uma planície cujas terras foram doadas no início
do século XVIII à Companhia de Jesus, contribuindo para a sua primeira ocupação
efetiva [
4]. Os padres jesuítas que viveram na bacia entre 1616 e 1759, iniciaram as
obras de saneamento dos rios.
À época foram realizadas obras hidráulicas de dragagem, retificação de canais,
comportas e obras civis como pontes e edificações. Foram abertas a Vala do Itá e a
Vala do São Francisco para extravasar as águas do Guandu e ainda uma ponte com
quatro comportas. Após a expulsão dos jesuítas, todas as obras foram abandonadas,
e a paralisação dos trabalhos de manutenção acarretou o assoreamento dos cursos
d’água, ocorrendo inundações periódicas em toda a baixada.
Pouco foi realizado até que Getúlio Vargas, em 1933, criou a Comissão de
Saneamento da Baixada Fluminense, que traçou planos com a finalidade de dessecar
as terras encharcadas e promover a colonização das áreas conquistadas, através da
agricultura [
6].
Entre 1935 e 1941, o DNOS (Departamento Nacional de Obras e Saneamento),
executor de ações da Comissão, realizou obras em praticamente todos os trechos
fluviais de baixada. Entre as obras de saneamento, foram executadas diversas obras
de engenharia hidráulica, como a abertura de canais de irrigação, retificação de
trechos e canalização de rios. Foram também executados cerca de 80km de diques
marginais, sistemas de comportas, desvios de água para irrigação, canais de cintura e
podles (áreas de alagamento contida por diques), representando 270km de canais,
620km de valetas e 50km de diques erguidos [
1]. Em termos ambientais, estas obras
eliminaram ou reduziram drasticamente as várzeas alagadas.
A bacia foi também objeto de grandes obras de geração de energia. Em 1905 foi
construída a Barragem e o Reservatório de Lajes, no Ribeirão das Lajes, bem como a
Usina Hidrelétrica de Fontes, executada pela Cia Light, cujo canal de fuga descarrega
no Ribeirão das Lajes, que mais a jusante vai formar o rio Guandu.
Com a crescente urbanização, aumentou a demanda por energia elétrica, de modo
que em 1952 foram concluídas obras de desvio do Rio Paraíba do Sul-Piraí, e em
1954 inaugurava-se a usina subterrânea de Nilo Peçanha, passando o conjunto de
10
Ribeirão das Lajes a constituir, na época, o maior centro produtor de energia do país.
A movimentação desta usina só se tornou possível graças às águas desviadas do Rio
Paraíba do Sul, em Santa Cecília, com uma vazão de 160m
3
/s, que após
movimentarem as turbinas, escoam para o Ribeirão das Lajes, no rio Guandu e canal
de São Francisco.
Em 1952, foram iniciadas as obras de captação, tratamento e adução de águas do rio
Guandu para reforço do suprimento da cidade do Rio de Janeiro. Assim deu-se a
construção do chamado Sistema Guandu, que deveria produzir 13,8 m
3
/s, sendo
posteriormente ampliado para 24 m
3
/s. No período de 1978/82, foi novamente
ampliada para 40m
3
/s após a fusão dos estados da Guanabara e do Rio de Janeiro.
Em 2000, a capacidade do Sistema já havia sido ampliada para adução de 47m
3
/s e
tratamento de 42m
3
/s [1].
No entanto, tais obras não foram acompanhadas de um eficiente programa de
colonização, incentivo e apoio técnico por parte do governo federal que gerasse a
ocupação agrícola pretendida, ficando a maior parte da região da baixada sub-utilizada
ou abandonada.
Com a decadência da citricultura associada ao êxodo rural no país, esse quadro
resultou, já nos anos 50, numa desenfreada especulação imobiliária da região. A
criação e venda de loteamentos não respeitavam as mínimas condições de
habitabilidade, constituindo-se em cidades dormitórios para um grande contingente
populacional de baixa renda, que vinha na sua maioria do interior e do Nordeste em
busca de trabalho na então capital da República. A crescente impermeabilização dos
solos com o advento dos núcleos urbanos, em grande escala modificaram as
características dos canais de irrigação que passaram a ser elementos importantes
para o escoamento de águas pluviais.
Com o decorrer do tempo, cresceu ainda mais o número de ocupações, a essa altura,
de forma totalmente irregular avançando sobre áreas sem infra-estrutura urbana,
próxima aos cursos d`água, dentro de áreas destinadas ao espraiamento dos rios e
até nas suas calhas, fazendo com que a região que originariamente já era área de
inundação tivesse suas condições agravadas, tornando praticamente inócuas as obras
de saneamento do DNOS.
11
Dessa forma, os cursos d’água da região, tanto aqueles primitivamente existentes
como os canais executados posteriormente, passaram a fazer parte do sistema geral
de drenagem da área. Acrescente-se a esta função o fato de servirem como corpo
receptor e condutor dos despejos domésticos e industriais dos núcleos urbanos
existentes ou a serem implantados.
Em meados da década de 90, a prefeitura detalhou projetos de dragagem e
canalização dos rios da Baixada de Sepetiba, iniciando sua implementação. O projeto,
realizado pela Concremat Engenharia e Tecnologia S.A., abrangeu toda a extensão
dos canais do Itá, Guandu, São Fernando, sendo este último desviado para o canal do
Guandu, além de diversos outros rios de menores dimensões.
2.2.2. Principais Cursos d’água da Bacia
Como visto, devido às inundações constantes a que estava sujeita a região por causa
de sua topografia plana, desde o século XVII os rios que deságuam na baía de
Sepetiba vêm sendo retificados, dragados, canalizados, unidos por valões, etc.
Portanto, a maioria apresenta, atualmente, seus baixos cursos bastante modificados
em relação ao que eram originalmente.
Na baixada da baía de Sepetiba, os rios sofrem influência dos regimes das marés, e
apresentam condições de degradação avançada. O período de águas altas vai de
dezembro a março, ocorrendo as maiores vazões em janeiro. O período de águas
baixas vai de junho a setembro, como vazões mínimas em julho. A precipitação média
anual na bacia situa-se entre 1.000mm e mais de 2.230mm [
2].
Em relação à qualidade do ecossistema, pode-se dizer que os rios menos degradados
apresentam melhor qualidade de água nos seus altos cursos e em regiões de
ocupação rarefeita. Todavia, os rios que atravessam as áreas urbanizadas mais
densamente povoadas, são verdadeiras canalizações de esgoto a céu aberto,
recebendo grandes contribuições de esgotos domésticos e, também, de despejos
industriais e lixo.
As informações contidas nos itens que se seguem foram extraídas, em sua maioria,
das referências [
4] e [6].
12
Rio Guandu e Canal de São Francisco
O rio Guandu é basicamente alimentado pelas águas do rio Paraíba do Sul, que
atravessam as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro, através de transposição de
bacia por bombeamento em Santa Cecília, Município de Barra do Piraí.
No Ribeirão das Lajes, o rio Guandu tem a melhor qualidade de água da bacia e é
fonte de abastecimento público com captação da CEDAE na ETA-Guandu. Sua vazão
natural é de 20 m
3
/s. Entretanto, após a descarga da barragem de Ponte Coberta, no
ribeirão das Lajes, tem as suas vazões aumentadas, variando de 120 a 330 m
3
/s, de
acordo com o regime operacional da usina hidrelétrica.
Pouco à montante da ponte da antiga estrada Rio-São Paulo, onde o Guandu se
divide em dois braços, há barragens da CEDAE que fazem parte da estrutura de
captação do Sistema Guandu. No braço leste encontra-se a Lagoa do Guandu, corpo
d’água formado por uma das barragens. Nesta lagoa desembocam o Rio dos Poços e
o Ipiranga, ambos bastante poluídos por esgoto, efluentes industriais e lixo. Foi
relatado que ocorrem mortandades de peixes e por diversas vezes a operação de
bombeamento foi interrompida para deixar passar, conforme depoimentos de técnicos
da CEDAE, “a onda de lixo”.
Apesar da poluição proveniente do rio Paraíba do Sul se fazer presente no rio Guandu
de forma atenuada, fato devido ao tempo de trânsito das águas e sedimentação nos
reservatórios do sistema Rio Light, considera-seque a maior ameaça à tomada d’água
da CEDAE, no rio Guandu se deva às atividades humanas exercidas na própria bacia
hidrográfica, visto que o impacto provocado por esta poluição é muito mais imediato,
não existindo qualquer mecanismo de mitigação de acidentes e/ou contaminação
sistemática.
Pouco antes de adentrar o canal de São Francisco, próximo à margem direita, em área
pertencente à Bacia do Rio da Guarda, está uma zona de concentração de areais de
cava. Há indícios de que algumas estejam bastante próximas ao curso d’água,
podendo ocasionar a contribuição de sedimentos para o Rio Guandu.
O canal de São Francisco segue por 15 km até desaguar na Baía de Sepetiba,
cruzando áreas agrícolas e no trecho final, o Distrito Industrial de Santa Cruz. Suas
13
margens são tomadas de estreitas faixas de macrófitas. A água é barrenta, há sinais
de solapamento de barranca.
O deságüe do canal de São Francisco na Baía de Sepetiba se dá próximo a
desembocadura do Rio da Guarda. A zona da foz é revestida por manguezais e nela
encontra-se um delta em formação.
Uma considerável expansão demográfica, associada a um desenvolvimento industrial
intenso e diversificado, contribuiu para a sua extrema vulnerabilidade enquanto
manancial, resultando em problemas de poluição de origem industrial e doméstica,
bem como no risco de poluição por acidentes com produtos de alta periculosidade.
As margens do rio Guandu e de seus tributários têm sido tradicionalmente usadas
como área de vazadouro de lixo urbano, por várias municipalidades ribeirinhas.
Superpondo-se e complementando o quadro das fontes de agressão, acrescenta-se a
ação de desmatamento e o conseqüente desequilíbrio, onde se incluem a erosão, o
empobrecimento do solo, o assoreamento e as enchentes.
Rio Mazomba - Cação
No passado, o Rio Mazomba era o principal formador do Rio da Guarda. O DNOS
realizou, em 1941, a derivação as águas do Rio Mazomba para o Rio Cação. O Rio
Mazomba e seus afluentes foram todos dragados nessa época, e posteriormente,
passando a constituir um rio isolado, o Mazomba-Cação.
O alto curso do rio Mazomba é caracterizado por leito rochoso, margens íngremes, em
sua maior parte desprotegidas, com muitas residências estabelecidas. No seu baixo,
curso o rio é, inicialmente, largo e extremamente raso, com grande quantidade de
sedimentos na calha, passando em seguida a mais aprofundado e com largura menor.
Verifica-se deposição de lixo em alguns trechos de suas margens e contribuição de
esgoto no seu leito.
Em determinado ponto o rio verte suas águas em dois canais, o Rio Cação e o Canal
Arapucaia. O fluxo do rio segue pelo Rio Cação até desaguar em um manguezal a
oeste da Ilha da Madeira. O Canal Arapucaia, com pouco mais de 2km, tem sua foz
nas imediações do Porto de Sepetiba, e aparentemente está todo obstruído e não atua
mais como extravasor de águas.
14
Próximo à foz do Rio Cação encontra-se instalada a Ingá Mercantil, que é a indústria
com maior passivo ambiental de toda a bacia, conforme mencionado anteriormente.
Rio da Guarda
O Rio da Guarda era um afluente do baixo curso do Guandu. Grande parte da área
central e inferior era inundada, onde formavam-se várias lagoas. Durante as obras do
DNOS, todos os rios desta sub-bacia foram desobstruídos, dragados e canalizados.
A proximidade com o litoral aliada à baixa declividade e ao assoreamento, favorece a
ocorrência de enchentes. Diversos pontos de estrangulamento, acarretados por
aterros e fundações para a construção das pontes do sistema rodo-ferroviário,
agravam a situação.
Alguns dos afluentes deste rio são verdadeiras valas negras. Um deles, o Valão dos
Bois, um longo canal que apresenta águas escurecidas e lixo, encontra-se bastante
assoreado, contribuindo para isso a falta manutenção em seu leito, os aterros das
margens, o lançamento de lixo e, nas últimas décadas, o lançamento de rejeitos da
atividade de mineração de areia.
Rio Piraquê
O Rio Piraquê-Cabuçu nasce como o nome de Gatos no Parque Estadual da Pedra
Branca, e percorre cerca de 23km, atravessa o grande centro de Campo Grande, área
de alta densidade populacional, até desaguar na Baía de Sepetiba. Na região de sua
desembocadura, forma um extenso manguezal.
Quando das obras de canalização e dragagem dos rios da bacia de Sepetiba, teve seu
alinhamento pouco alterado em relação ao existente.
2.3. Porto de Sepetiba
Inaugurado em 1982, o Porto de Sepetiba está localizado em parte no Município de
Itaguaí e também no Município de Mangaratiba, na costa norte da Baía, ao sul e a
leste da Ilha da Madeira. Ocupando uma área de 10,4 km
2
, e é administrado pela
Companhia Docas do Rio de Janeiro. Possui terminais para cargas a granel (minério,
carvão, enxofre, alumínio, etc...) e containeres.
15
Encontra-se em uma região que, num raio de 500km, concentrava em 2005, cerca de
70% do PIB brasileiro, segundo o então presidente da Firjan, Augusto Franco.
Figura 4 - Reprodução da Carta Náutica 1622, edição de 1999; o círculo vermelho indica a
localização do Porto na Baía de Sepetiba.
Em 1997 teve início a fase de ampliação do porto com o objetivo de transformá-lo no
primeiro Hub Port (porto concentrador de carga) do Atlântico Sul. Para isto, já foram
realizadas obras de dragagens que, hoje, permitem que o porto tenha capacidade para
receber grandes navios intercontinentais (cape size), apropriados para o transporte de
minérios, grãos, containeres e, futuramente, permitirão também o transporte de carga
geral.
Isto só foi possível devido à realização de vultosas dragagens para o aprofundamento
do canal, o que normalmente significa uma intervenção potencialmente poluidora
devido ao revolvimento dos sedimentos e possível remobilização de metais, além de
um aumento significativo de futuras atividades, igualmente com elevado potencial
poluidor.
Figura 5 - Vista aérea do Porto de Sepetiba
16
As preocupações ambientais em relação à qualidade de água da baía tornaram-se
maiores devido ao projeto dos governos Estadual e Federal de ampliação e
modernização do Porto de Sepetiba. Este novo porto, graças à sua característica
única de possuir águas abrigadas, deve ser capaz de receber, depois das obras de
dragagem, grandes navios intercontinentais (cape size), apropriados para o transporte
de minérios, grãos, containers e, num futuro próximo, o transporte de carga geral.
As operações de dragagem na Baía de Sepetiba ocasionaram um espalhamento dos
sedimentos finos, silte e argila ocorrendo, consequentemente, a redistribuição de
sedimentos contaminados por metais pesados.
A ampliação e a modernização do Porto de Sepetiba constituem, até hoje, metas de
desenvolvimento dos governos Federal e Estadual. O PAC – Programa de Aceleração
do Crescimento –, do atual governo Lula, prevê incentivos para a região ligada às
atividades do Porto, e investimentos em infra-estrutura para interligá-lo às principais
rodovias federais. Além de investimentos no Pólo Petroquímico de Itaboraí, e
programas de habitação e saneamento, cabendo às prefeituras elaborar os projetos.
3. Sobre a Origem dos Sedimentos
Para investigação das causas da atual situação de assoreamento na baía de Sepetiba,
foi feita uma análise detalhada de alguns fatores que podem ter contribuições
significativas para o problema no que diz respeito à origem dos sedimentos.
Primeiramente, serão destacados fatores como a mudança da forma de ocupação do
solo na região da bacia contribuinte a baía de Sepetiba, o aumento da descarga sólida
lançada na baía, principalmente através de seus rios, bem como a erosão na calha
dos mesmos. Todos eles estão relacionados a alterações na bacia, e serão analisados
como uma única hipótese, onde considera-se que a contribuição de carga sólida da
bacia seja a principal causa do assoreamento no litoral da baía.
Em seguida, serão analisados outros fatores, que, por sua vez, estão relacionados às
obras de dragagem do Porto de Sepetiba. A obra de maior vulto realizada foi a
dragagem do canal de acesso, e deve ser levada em conta devido ao volume de
material dragado e à possibilidade dos mesmos terem sido mobilizados para a coluna
d’água. Esta hipótese é sustentada pela maioria dos pescadores que trabalham nas
17
praias de Sepetiba e cercanias, que foram prejudicados no desenvolvimento de suas
atividades pelas conseqüências geradas pelo assoreamento.
Ambas as hipóteses consideradas serão analisadas neste capítulo, e posteriormente
serão utilizadas em simulações da hidrodinâmica local e do transporte de sedimentos
realizadas através de modelagem computacional. São estas simulações que vão dizer
em qual das hipóteses consideradas os sedimentos têm maior chance de atingir a
região assoreada.
3.1. Primeira Hipótese: sedimentos oriundos da bacia contribuinte
Os processos de acumulação de sedimentos em áreas costeiras podem ser afetados
pela atividade humana, sendo assim modificados em seu balanço natural. O aumento
desordenado da população, o grande volume de resíduos industriais e o uso, ainda
que moderado, de agrotóxicos nas atividades agrícolas, representam fontes poluidoras
para as águas da bacia.
Considera-se nesta hipótese que a principal causa do assoreamento da Baía de
Sepetiba esteja relacionada ao aumento da produção de carga sólida na bacia que é
lançada no copo hídrico. As razões que sustentam esta hipótese são apresentadas
nos itens a seguir.
3.1.1. Ocupação urbana e industrial
Para auxiliar a análise da ocupação urbana da bacia contribuinte à baía de Sepetiba,
foram utilizados dados dos censos demográficos de 1991 e 2000, realizados pelo
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, extraídos de mapas elaborados
pelo IPP – Instituto Pereira Passos – para a região pertencente ao município do Rio de
Janeiro.
A
Tabela 2 mostra como a distribuição populacional aumentou de 1970 a 1991 nas
Regiões Administrativas de Guaratiba, Campo Grande e Santa Cruz, que
correspondem à parte da do Município do Rio de Janeiro que contribui para a Baía de
Sepetiba, destacada com uma linha amarela na
Figura 6.
18
Tabela 2 - Distribuição da população nas RA do município do Rio de Janeiro pertencentes à
bacia de Sepetiba.
Nº habitantes (x mil) em cada ano
RA 1970 1980 1991
Campo Grande 100 a 200 200 e 300 Mais de 300
Santa Cruz 50 a 100 100 e 200 200 e 300
Guaratiba Até 50 Até 50 50 e 100
Figura 6 - Parte da bacia contribuinte à baía de Sepetiba, destacada em amarelo, utilizada para
análise de ocupação urbana.
Nas figuras que se seguem, que apresentam dados separados por bairros, foi
destacada a parte que está inserida na bacia de interesse, conforme
Figura 6, que
corresponde à área drenante ao litoral leste da baía, até o limite do município de Santa
Cruz, próximo ao deságüe do canal de São Francisco.
Pela
Figura 7 abaixo, nota-se que houve crescimento da população em quase toda a
região em destaque do ano de 1996 a 2000. A bacia abrigava em 1996 uma
população estimada em 1,33 milhões de habitantes, da qual cerca de 60%
concentrada na região destacada, porção pertencente ao Município do Rio de Janeiro
[
1].
19
Figura 7 - Variação relativa da população entre 1996 e 2000 na região destacada.
O aumento da ocupação urbana pode ser notado também pelo número de domicílios
particulares permanentes, que teve um acréscimo de 46% entre os anos de 1991 e
2000, conforme
Tabela 3.
Tabela 3 - Comparativo de número de domicílios particulares permanentes entre 1991 e 2000
(fonte: Censo de 1991 e 2000, dados extraídos do IPP).
Ano Domicílios particulares permanentes
1991 15114
2000 27907
É importante ressaltar que os dados de distribuição de renda nesta região (censo de
2000) mostram que sua maior parte é ocupada por pessoas que, em média, não
recebem mais que 9 salários mínimos por mês, sendo que boa parte dos moradores
não ultrapassa os 4 salários mínimos mensais.
Este fato denuncia a desvalorização do local, uma das conseqüências da ocupação do
solo ter ocorrido de forma desordenada e com o aumento da concentração
20
populacional em torno das sedes municipais, não tendo sido acompanhado dos
devidos investimentos em infra-estrutura, particularmente no setor de saneamento
básico.
O aumento da carga sólida que chega à baía de Sepetiba observado nos últimos anos
pode ser relacionado à expansão industrial na direção oeste da região metropolitana.
O aumento do número de oportunidades de emprego e o baixo preço da terra loteada
acarretaram um significativo crescimento populacional na região hidrográfica. A
política de polarizar o crescimento industrial para áreas menos congestionadas levou o
Governo do Estado a criar na região os distritos industriais de Santa Cruz, Campo
Grande, Nova Iguaçu e Itaguaí.
Já sendo considerada um importante pólo industrial do estado, a bacia de Sepetiba é
responsável pelo lançamento de várias substâncias potencialmente tóxicas na baía,
destacando-se os metais pesados.
Entre as indústrias destaca-se, inicialmente a Cia Mercantil Ingá, em situação
falimentar, que tem, em termos de passivo ambiental, um peso considerável sobre o
ecossistema da região da Baia de Sepetiba. Seus estoques de resíduos, acumulados
há mais de 30 anos no local de produção, ameaçam e fragilizam o equilíbrio ecológico
da Baía de Sepetiba, sendo de responsabilidade da empresa a contaminação dos
sedimentos marinhos por metais pesados.
É importante considerar que o movimento das marés pode transportar para a zona
estuarina os poluentes presentes nas águas da bacia, provenientes da Ingá, como
também de outras empresas. Na época em que ainda operava, a administração da
Ingá tinha a intenção de transferir os resíduos para um local de disposição final,
localizado em Seropédica a cerca de 25 km da fonte geradora, que foi licenciado pela
FEEMA, apesar da opinião contrária daquela municipalidade.
Porém, o processo falimentar da indústria interrompeu a implantação das medidas de
controle e deixou um passivo ambiental significativo às margens da Baía de Sepetiba,
cuja solução de manejo adequado precisa ser encontrada, visto que se constitui em
uma fonte de contaminação do lençol freático, por percolação no solo, e em função da
lixiviação gerada pelas águas.
21
Outra indústria que merece ser citada é a COSIGUA — Companhia Siderúrgica
Guanabara. Em termos de poluição hídrica, responde por 94% do potencial de
toxicidade de efluentes líquidos do conjunto do setor industrial da Bacia, decorrente,
tanto pela combinação dos tipos de poluentes inerentes ao setor siderúrgico, quanto
pela magnitude da vazão de efluentes líquidos por ela lançados no canal de São
Francisco, em torno de 119.000 m
3
/ dia.
O Distrito Industrial de Nova Iguaçu constitui-se em outra grande ameaça à tomada
d’água do Guandu, principalmente devido a sua localização, a apenas 7 km a
montante da captação, estando a desembocadura do rio Queimados, seu corpo
receptor, a apenas 300 metros da tomada d’água, não existindo, portanto, tempo
suficiente para mistura completa de suas águas com as do rio Guandu. Esse rio
recebe os dejetos da área urbana de Queimados e está na zona de influência de
projetos agrícolas.
As áreas drenantes à Baia de Sepetiba, situadas a jusante da captação do Guandu,
estão sujeitas à influência crescente de atividades urbanas e industriais da região do
Grande Rio. Pode-se considerar uma concentração populacional, localizada
principalmente na área urbana, de cerca de 1,7 milhões de habitantes. Estes fatores
resultam em sério comprometimento do solo e, maior ainda, dos corpos d’água.
O crescimento populacional, aliado ao desenvolvimento industrial, além da poluição
inerente, trouxe também questões como a destruição dos ecossistemas periféricos à
Baía, os aterros, o uso desordenado do solo e seus efeitos impactantes, em termos de
assoreamento, sedimentação e inundação.
Todos esses fatores afetam a vocação natural da região para o turismo e a pesca, que
são ambos diretamente afetados pelas alterações no meio ambiente que vêm sofrendo
a bacia. No contexto sócio-econômico atual, a região pode ser considerada em fase
transitória em relação ao potencial industrial. Nesse processo, o que se projetar deve
ser pensado de forma bastante abrangente, do contrário, os usos pesqueiro e turístico
poderão vir a criar conflitos.
3.1.2. Esgotos e resíduos sólidos
Atualmente, estima-se uma população da ordem de 1.6 milhões habitantes, cujos
esgotos domiciliares produzidos degradam diretamente a qualidade sanitária das
22
águas que fluem no lençol freático (águas subterrâneas mais próximas ao nível do
solo) através de sistemas individuais de fossas sépticas e sumidouros ou, quando
lançados sem tratamento em valões, córregos ou rios acabam afetando a qualidade
das águas, não somente destes, mas, da própria Baía de Sepetiba, que é o receptor
final.
Figura 8 - Lixo e esgoto comumente jogado num dos canais que deságua em Barra de
Guaratiba (foto de Junho/2007, cedida pelo prof. Cláudio Neves).
A grande parte dos municípios, compreendidos na bacia da Baía de Sepetiba, não
conta com serviços de coleta de resíduos sólidos. Observam-se os baixos índices de
atendimento de coleta de lixo urbano, e mais precária ainda é a situação de disposição
final desses resíduos, sendo comum o lançamento em lixões, que em grande parte
estão localizados às margens dos rios e em encostas e próximos a aglomerações
urbanas, resultando em uma grave degradação ambiental. A situação mais grave
encontrada é a do lixão de Japeri.
Nas áreas desprovidas de esgotamento sanitário, situação em que se encontra a
maior parte da bacia, os efluentes são conduzidos a fossas sépticas individuais,
geralmente sem sumidouro, ou, na maioria dos casos, para as galerias de águas
pluviais, acarretando o lançamento direto para valas ou para fundos de vale e cursos
de água locais.
Além disso, a ocupação urbana da bacia do rio Guandu contribui significativamente
para a poluição do rio e seus afluentes, traduzido principalmente pelos altos teores de
coliformes fecais encontrados. Devido à presença de esgotos sanitários e de resíduos
sólidos urbanos, a região contribuinte à Baía de Sepetiba vem sofrendo sérios
problemas de saúde pública.
23
3.1.3. Erosão da calha dos rios
A região da baixada de Sepetiba é formada por uma extensa planície flúvio-marinha,
atravessada por rios que desembocam na baía, vindo a formar as planícies costeiras
juntamente com a Restinga de Marambaia. As declividades acentuadas das encostas,
os elevados índices de pluviosidade e a degradação da cobertura vegetal
proporcionam alta suscetibilidade à erosão por movimentos de massa
(escorregamento de solo e rocha, quedas de blocos e lascas de rocha) deixando
cicatrizes erosivas associadas a esses eventos [
1].
Durante muito tempo, a estratégia da engenharia fluvial e hidráulica esteve orientada
no sentido de retificar o leito dos rios para que suas vazões fossem dirigidas para
jusante pelo caminho mais curto e com maior velocidade de escoamento. Dentre os
objetivos principais destacam-se obras realizadas por pressões exercidas pelo
aparecimento de novas áreas de ocupação e outras implantadas para minimizar os
efeitos locais das cheias.
A invasão das áreas marginal dos rios fez também, com que os processos de erosão e
desbarrancamento promovessem o aumento da vazão sólida nos cursos d’água,
causando o assoreamento em trechos dos rios com menor velocidade de escoamento
e também nos seus deitas.
Além, disso, a atividade de extração de areia na sub-bacia do rio Guandu vem se
processando de forma inadequada, com destruição das margens originais, induzindo a
um processo contínuo de alterações do alinhamento, com largura aumentada e
aprofundamento da calha dos rios, com modificações graves no regime hidráulico,
formação de bolsões e abertura de crateras no leito do rio, como mostrado na
Figura
9.
Figura 9 - Um dos maiores areais da Baixada, no município de Seropédica (fonte:
www.globo.com/rjtv).
24
Em 1979, estudo promovido pela SERLA atestou que a retirada de areia era
indiscriminada, chegando em certos trechos a exaurir a capacidade de reposição do
rio, prosseguindo então com o solapamento das margens. Ainda de acordo com o
estudo, a atividade provoca o rebaixamento do fundo da calha, abalando obras de arte
e alterando as condições de fluxo dos rios.
Ultimamente a atividade de extração de areia no leito e nas margens do rio Guandu
vem alterando as suas seções transversais provocando sensíveis modificações do
ecossistema aquático. Todo o rio Guandu e o canal de São Francisco sofrem os
efeitos da exploração de areia, que, em alguns pontos, promove a desfiguração da
calha, desmontando a barranca e abrindo buracos e enseadas laterais. Durante o
processo de extração há a liberação de grande quantidade de particulado fino em
suspensão, que fica por muito tempo disponível na coluna d’água, sendo facilmente
transportado.
Outras fontes de agressão, como a ação de desmatamento e suas conseqüências,
onde se incluem a erosão, o empobrecimento do solo, o assoreamento, as enchentes
e as secas, vêm contribuindo ainda mais para a degradação do ecossistema.
3.2. Segunda Hipótese: sedimentos oriundos do bota-fora do Porto
Em virtude do volume de material dragado, a obra de dragagem do canal de acesso
deve ser considerada ao se fazer um estudo de assoreamento na Baía de Sepetiba,
tendo em vista a possibilidade dos sedimentos terem sido mobilizados para a coluna
d’água.
Além disso, por se tratar de obras de grande vulto, e consequentemente pela
possibilidade de haver um grande impacto ambiental associado, a mesma chamou a
atenção dos moradores das regiões assoreadas, em especial da maioria dos
pescadores que trabalham naquelas praias (
Figura 9), que fazem uma associação
direta entre tais obras e o atual processo de assoreamento das praias.
25
Figura 10 - Os pescadores afirmam que a lama veio para as praias depois que a companhia
Docas, que administra o Porto de Sepetiba, alargou o canal para que grandes embarcações
pudessem entrar e sair (fonte: www.globo.com/rjtv).
As atividades de dragagem causam um aumento da turbidez da água, que é um dos
indicadores potenciais de impacto no ecossistema assim como a ressuspensão dos
sedimentos, e pode provocar vários tipos de efeitos adversos. Isso inclui o transporte
de sedimento e a possibilidade dos contaminantes adsorvidos migrarem da área
dragada para outras não contaminadas, a liberação de nutrientes, depleção do
oxigênio dissolvido na água, remobilização de contaminantes e a diminuição da
produtividade primária, devido à redução da transparência da coluna d’água. Impactos
nos organismos bentônicos podem ocorrer com relativa e menor importância no local
de dragagem, do que no local de disposição final.
Deve-se considerar que as obras de dragagens, em especial aquelas mais próximas
da costa, onde o sedimento é muito fino com uma parte significativa de matéria
orgânica adsorvida, disponibilizam e mobilizam para a coluna d’água parte desta
contaminação. Na Baía de Sepetiba foram observados fenômenos de grandes
florações de algas nos verões de 1997 e 1998, modificando a cor da baía [
2].
Após as obras de dragagem, verificou-se que os percentuais de argila e silte
aumentaram na parte noroeste da Baía em estações onde predominantemente
encontrava-se um percentual muito maior de areia, aumentando assim a quantidade
de metais adsorvidos. Na área de acesso ao Porto de Sepetiba, foi verificada
contaminação por metais nos locais onde foram efetuadas as dragagens. Cádmio e
zinco apresentaram um aumento de concentração na parte nordeste, próximo a Pedra
de Guaratiba. Como avaliação preliminar pode-se dizer que houve um espalhamento
geral de contaminantes dos sedimentos.
3.2.1. Sobre as obras de dragagem do Porto
As informações contidas aqui foram obtidas através das referências [
3], [7] e [13].
26
O Porto de Sepetiba, já existente para carga a granel (minério, carvão, enxofre, etc...),
iniciou sua fase de ampliação, com previsão de recebimento de navios de cabotagem
de até 150.000 toneladas, tendo sido necessária a realização de vultosas obras de
dragagem, para o aprofundamento do canal, o que significa uma intervenção
potencialmente poluidora, devido ao revolvimento dos sedimentos e possível
remobilização de metais e, também, um aumento significativo de futuras atividades,
igualmente com elevado potencial poluidor.
Durante as obras de dragagem do canal de acesso, que visavam permitir o acesso ao
porto de navios de maior deslocamento, dois tipos de dragas foram utilizadas: auto-
transportadoras de arrasto, do tipo Hopper, e de sucção e recalque. O primeiro tipo,
por ser bastante versátil, é comumente utilizado em dragagem de manutenção de
canais de acesso de portos, e para remoção de materiais moles. São dotadas de
cisternas que recebem o material aspirado do fundo por sucção e são esvaziadas
através de portas de fundo no local de descarga. O segundo tipo é o mais conhecido,
pois opera comumente em regiões próximas a costas.
Durante a descarga do material dragado em corpos hídricos abertos, como em
enseadas e baías, há inicialmente o que se chama de descida convectiva, onde a
queda do material é determinada pela gravidade, comportando-se como um jato.
Quando este jato atinge o fundo, ocorre a formação de uma protuberância de altura
variável. A maior parcela do material atinge o fundo, formando um depósito, onde os
finos dão origem a taludes, que podem se estender de dez a cem metros.
Logo em seguida inicia-se a dispersão passiva, onde os sedimentos finos que
permanecem na coluna d’água são dispersos lateralmente, formando uma pluma
suspensa por ações da correntes locais, das onda e da maré. As plumas podem
perdurar por diversas horas após a descarga, pois os sedimentos finos apresentam
velocidades de sedimentação pequenas. Contudo, observa-se que na prática apenas
uma parcela pequena destes sólidos é exposta a correntes capazes de desloca-los
para fora dos limites do local de deposição projetado.
Em longo prazo, o depósito pode se estabilizar ou pode ocorrer o transporte e a re-
deposição do material erodido no depósito. Os principais fatores que afetam a
estabilidade do depósito de sedimentos são a consolidação e a erosão. A
consolidação é causada pelo peso próprio e, durante este processo, uma parcela da
água retida nos vazios é expelida, diminuindo o volume do material dragado. Para
27
sedimentos finos, uma redução de até 50% do volume inicial é bastante comum após
a consolidação.
Os fenômenos de ressuspensão e erosão podem ser produzidos por correntes,
gradientes de densidade, ondas, ventos, tráfego de navios e tempestades. Ressalta-se
que os sedimentos originados de dragagens hidráulicas possuem um potencial de
erosão maior devido ao elevado conteúdo de água presente nos mesmos.
Eventualmente, o material do depósito pode se estabilizar em um ambiente de baixa
energia, ou se integrar no processo natural de transporte de sedimentos da região.
As ações erosivas, à medida que as partículas mais finas depostas nas camadas
superiores do depósito são deslocadas, tendem a se tornar menos expressivas. Isto
acontece porque as partículas inferiores do depósito são mais pesadas e, portanto,
menos suscetíveis a deslocamentos. Uma vez que o equilíbrio é atingido, o depósito
tende a ser erodido unicamente por grandes tempestades.
A questão da disposição de sedimentos dragados na baía de Sepetiba vem sendo
estudada há longo tempo. Em 1977, o INPH – Instituto Nacional de Pesquisas
Hidroviárias – juntamente com o IPR – Instituto de Pesquisas Radioativas da
Nuclebrás/UFMG, estudaram as características de deposição de sedimentos lançados
às águas da Baía com o emprego de sedimentos marcados com traçadores
radioativos na área designada para bota-fora de materiais dragados.
Alguns outros estudos relacionados aos sedimentos foram realizados na região. Em
1992, foram elaborados pela Multiservice Estudo e Relatório de Impacto Ambiental
para segunda fase de implantação do porto, que tratava da ampliação o terminal de
minérios. Tais documentos foram aprovados pela FEEMA, e contém algumas
conclusões obtidas com ajuda daquele estudo realizado em 1977. Verificou-se que,
por ocasião da disposição de sedimentos dragados, não foi observada significativa
porção destes sedimentos permanecendo em suspensão nas águas marinhas
receptoras; entre 80 e 100% dos sedimentos descarregados pela draga depositam-se
na área de despejo, e cerca de 60 a 80% tendem a se manter no fundo, na área de
disposição.
Os dados referidos acima também serviram de base para elaboração, em 1997, do
Estudo e do Relatório de Impacto Ambiental para dragagem do canal de acesso do
porto. Neste estudo, tentou-se estabelecer em que condições os materiais dragados
28
no canal de acesso, sedimentariam na área selecionada para bota-fora e se poderia
ser dali transportado para outras áreas da baía de Sepetiba. Na modelagem da
dispersão de sedimentos, o volume dragado considerado foi de 17.266.000m
3
, sendo
a área do bota-fora dividida em 25x45=1125 compartimentos de 100x100m, sendo os
centros dos compartimentos externos ligados por um contorno retangular de
2.400x4.400m, conforme
Figura 11.
Figura 11 - Região dragada do canal de acesso e bota-fora (EIA/RIMA nº82,1997- [3]).
Verificou-se que os sedimentos dragados se depositariam no solo marinho, e que a
zona externa a esse quadrilátero que poderia ser influenciada pela sedimentação de
partículas oriundas das operações de despejo, é formada por uma faixa de 400x700m
ao longo da área selecionada para bota-fora. Assim, afirmou-se que a área de
influência das operações realizadas seria delimitada por um retângulo de
3.200x5.800m.
A concentração de metais pesados no material em suspensão é de 2 a 20 vezes maior
que em sedimentos de fundo, daí a sua importância como principal carreador de
metais na baía. Estudo sobre a dinâmica de sedimentos na baía de Sepetiba estimou
a velocidade de deposição de partículas em suspensão na região do bota-fora de
cerca de 1 a 4m/dia (aproximadamente 10
-5
m/s). Assim, uma vez remobilizados pela
dragagem, os metais terão grande probabilidade de entrar na cadeia alimentar,
enquanto na coluna d’água.
29
3.3. Sobre o processo de deposição de sedimentos na Baía de Sepetiba
As características de deposição dependem de processos ocorridos no passado e no
presente. Associados a esses processos, o transporte de sedimento e posterior
deposição dependem diretamente da quantidade de sedimento disponível, das
correntes marinhas, da densidade das águas e de características intrínsecas dos
sedimentos. A deposição no fundo ocorre por movimentos verticais do material em
suspensão na água e, também, por movimentos quase horizontais do sedimento
depositado no fundo, que pode entrar novamente em suspensão pela ação das
correntes [
2].
Nas áreas caracterizadas de baixa intensidade de correntes, há ocorrência de
sedimentos mais finos, principalmente do tipo argila/silte. Já nas áreas de forte
intensidade de correntes, há predomínio de sedimentos grossos que podem
apresentar diferentes granulometrias.
Assim, existe uma correlação entre o tamanho do sedimento, tipo de coesão do fundo
e as velocidades das correntes atuantes, ou seja, é um somatório de variáveis que
atuam de forma interativa na dinâmica sedimentar, influenciando na relação e na taxa
de deposição dos sedimentos.
É o que se observa na
Figura 12, onde verifica-se um maior percentual de sedimentos
de granulometria mais grosseira na entrada principal de águas na baía, onde a
intensidade das correntes não permite que o material fino permaneça no fundo por
muito tempo; já a região entre a ilha de Jaguanum até o interior da Baía apresenta um
quadro diverso, onde predominam sedimentos mais finos, devido principalmente à
correntes mais fracas atuantes nesta região.
30
Figura 12 - Mapa de distribuição espacial de sedimentos na Baía de Sepetiba em porcentagem
de argila (vermelho), silte (azul) e areia (amarelo) em amostras coletadas pela FEEMA em 41
pontos do corpo hídrico. [
2]
Na baía de Sepetiba, intervenções na bacia hidrográfica e na própria baía vêm
ocorrendo de modo a produzir efeitos que alteram os padrões de sedimentação e, com
isso, mudanças nas taxas de sedimentação. E as mudanças nos processos de
acumulação de sedimentos podem ser identificadas por meio de análises de
sedimentos superficiais.
Sabe-se que a distribuição dos sedimentos finos na baía vem sendo alterada.
Ultimamente, as partículas de argila cobrem uma área muito maior do que a
previamente encontrada e relatada pela literatura específica. Com isso, forma-se uma
região de assoreamento nas desembocaduras dos rios, com no tamanho dos
sedimentos devido à matéria orgânica aderida. Como conseqüência, já se observa
mudanças na linha de costa da Baía, conforme citado anteriormente.
Os rejeitos domésticos e industriais, com altas concentrações de metais pesados,
também afetam o processo de deposição de sedimentos, alterando principalmente sua
densidade. Neste estudo, não foram levadas em conta alterações na densidade do
31
sedimento no que diz respeito à influência que poderia exercer na tensão de atrito
necessária para mobilizar uma partícula.
Vale ressaltar também que, no presente estudo, é feita uma análise do transporte de
sedimentos existentes no fundo da baía, conforme apresentado na
Figura 12, não
sendo levado em conta o lixo sólido despejado nos rios, muito embora os mesmos
tenham contribuição na contaminação dos sedimentos que lá se depositam.
O que se quer mostrar aqui é a influência da hidrodinâmica local, bem como todos os
fatores geradores associados, na definição do local onde os sedimentos em
suspensão na baía, independente de sua origem, tendem a se depositar. E para levar
em conta estes efeitos, optou-se pela utilização de modelagem computacional do
transporte de sedimentos, sendo realizadas diferentes simulações com base nas
hipóteses consideradas.
Assim, nos próximos capítulos serão definidos os modelos adotados nas simulações,
as condições hidrodinâmicas e as características dos sedimentos utilizados para
obtenção dos resultados apresentados neste estudo.
32
4. Metodologia adotada
Foram realizadas simulações qualitativas de transporte de sedimentos ao longo da
costa, com o objetivo de obter uma tendência de deposição de sedimentos que
chegam à Baía pelos principais rios da bacia contribuinte, bem como pelo sedimentos
mobilizados da região de bota-fota das obras do canal de acesso do porto para a
coluna d’água.
Com vistas à análise de aspectos da dinâmica sedimentológica na Baía de Sepetiba,
deve-se considerar que as tensões no fundo e mobilizações dos sedimentos são
provocadas pelos seguintes agentes hidráulicos:
A ação das correntes causadas por marés e ventos;
A ação das ondas geradas por ventos no interior da Baía.
A ação apenas das correntes geradas por marés e ventos geralmente não é suficiente
para mobilizar os sedimentos depositados em baías. As ondas, por causarem
movimento oscilatório no fundo, proporcionam pouco transporte efetivo de sedimentos.
Entretanto, a sinergia das ondas com as correntes pode resultar em uma elevada
capacidade de transporte de sedimentos. Nesta ação conjunta, as ondas exercem
tensões de atrito que podem mobilizar e ressuspender os sedimentos, que então são
facilmente transportados pelas correntes.
O critério fundamental para determinação da mobilidade de sedimentos de fundo
consiste na comparação entre a tensão de arrasto no fundo causada pela ação
conjunta de correntes e ondas em um dado local, τ, e a tensão crítica para mobilização
dos sedimentos em questão, τ
o
. Se τ > τ
o
admite-se que os sedimentos no local são
mobilizados, podendo haver erosão e transporte pelas correntes, caso contrário os
sedimentos permanecem em repouso ou tendem a se depositar.
4.1. Sistema de modelos adotados
Os modelos adotados na execução deste trabalho fazem parte do Sistema Base de
Hidrodinâmica Ambiental, SisBAHIA
®
, desenvolvido na Área de Engenharia Costeira e
Oceanográfica do Programa de Engenharia Oceânica, e na Área de Banco de Dados
do Programa de Engenharia de Sistemas e Computação, ambos da COPPE/UFRJ
[
11].
33
Novas versões do SisBAHIA
®
têm sido continuamente implementadas na
COPPE/UFRJ desde 1987, com ampliações de escopo e aperfeiçoamentos
introduzidos através de várias teses de mestrado e doutorado, além de projetos de
pesquisa. O sistema tem sido adotado em dezenas de estudos e projetos contratados
à Fundação Coppetec, envolvendo modelagem de corpos d’água naturais.
A versão atual do SisBAHIA
®
apresenta as seguintes características:
Modelo Hidrodinâmico: Trata-se de um sistema de modelagem de corpos
d’água com superfície livre composta por uma série de modelos
hidrodinâmicos, nos quais a modelagem da turbulência é baseada em técnicas
semelhantes àquelas empregadas na Simulação de Grandes Vórtices (LES -
Large Eddy Simulation). O sistema de discretização espacial é otimizado para
corpos d’água naturais, permitindo excepcional detalhamento de contornos
recortados e batimetrias complexas, como usual em tais corpos d’água. A
discretização espacial é preferencialmente feita via elementos finitos
quadrangulares biquadráticos. A discretização vertical da coluna de água usa
diferenças finitas com transformação sigma, de forma que a discretização
completa do domínio resulta em uma pilha de malhas de elementos finitos,
uma para cada nível Z da transformação. O esquema de discretização
temporal se dá via esquema implícito de diferenças finitas, com erro de
truncamento de segunda ordem. Os resultados podem ser 3D, 2DH
(promediado na vertical), ou ambos, dependendo dos dados de entrada.
Utilizando esta ferramenta, pode-se simular a circulação hidrodinâmica em
corpos d’água naturais sob diferentes cenários meteorológicos,
oceanográficos, fluviais ou lacustres.
Modelo de Transporte Euleriano: é um modelo de uso geral para simulação de
transporte advectivo-difusivo com reações cinéticas, para escoamentos 2DH,
ou em camadas selecionadas de escoamentos 3D, ideal para simular o
transporte de escalares que se encontram dissolvidos na coluna de água, tais
como substâncias genéricas, contaminantes, ou parâmetros de qualidade da
água. Por não se aplicar a este caso, conforme explicado mais à frente, no item
5.1.2, este modelo não foi utilizado neste trabalho.
Modelos de Qualidade de Água: trata-se de um conjunto de modelos de
transporte Euleriano, para simulação acoplada de parâmetros de qualidade de
água: sal, temperatura, OD-DBO, compostos de nitrogênio, compostos de
fósforo e biomassa. Tais modelos podem ser aplicados para escoamentos
2DH, ou em camadas selecionadas de escoamentos 3D.
34
Modelo de Transporte Lagrangeano: é um modelo de uso geral para simulação
de transporte advectivo-difusivo com reações cinéticas, para camadas
selecionadas de escoamentos 3D ou 2DH. Utiliza o campo de velocidades
gerado pelo modelo hidrodinâmico, e é especialmente adequado para
simulações de derrames de óleo ou do campo afastado de plumas de
contaminantes. O modelo permite optar por transporte condicionado ou não,
podendo ser condicionado por valores mínimos de velocidade, ou de tensão no
fundo exercida só por correntes, ou de tensão no fundo exercida
conjuntamente por ondas e correntes.
Modelo de Transporte Lagrangeano - Probabilístico: acoplado ao modelo
anterior, permite obtenção de resultados probabilísticos computados a partir de
N eventos ou no tempo. Exemplos de resultados: probabilidade de toque no
litoral, probabilidade de passagem de manchas ou plumas contaminantes,
probabilidade de passagem de manchas ou plumas com concentração acima
de um valor limite, probabilidade de passagem com tempo de vida inferior a um
limite dado, etc. Os principais resultados apresentados neste estudo foram
gerados a partir deste modelo.
Modelo de Geração de Ondas: é um modelo para geração de ondas por
campos de vento permanentes ou variáveis. Os campos de vento são supostos
uniformes no domínio de interesse. O modelo determina se a geração de
ondas será limitada pela pista ou pela duração do vento. Permite calcular, ao
longo do tempo, a distribuição espacial no domínio de parâmetros do clima de
ondas gerado tais como: alturas significativas e médias quadráticas, períodos
de pico, tensões oscilatórias no fundo devido a ondas, etc.
Todos os modelos são integrados em uma interface amigável. Saídas gráficas e
animações podem ser geradas com modelos rodando. Várias ferramentas de edição
de malha são disponíveis na interface. Maiores detalhes técnicos sobre a formulação
dos modelos do SisBAHIA, pertinentes aos esquemas numéricos adotados e a sua
formulação matemática, podem ser encontrados nas referências [
10] e [9].
Para a metodologia do trabalho aqui proposto, serão usados os seguintes modelos do
SisBAHIA:
Modelo Hidrodinâmico
Modelo de Transporte Lagrangeano e Lagrangeano - Probabilístico
Modelo de Geração de Ondas
35
Através do modelo hidrodinâmico obtêm-se as correntes instantâneas geradas na Baía
por marés, ventos e vazões fluviais, as tensões geradas no fundo e as correntes
residuais Eulerianas. Já no modelo de transporte Lagrangeano, obtêm-se tanto as
correntes residuais Lagrangeanas, como as simulações de tendência de transporte de
sedimentos mais graúdos junto ao fundo, e de sedimentos mais finos em suspensão
na coluna de água. E, através do modelo de geração de ondas, obtêm-se a
distribuição espacial das alturas e períodos de ondas e das respectivas tensões
oscilatórias no fundo [
12].
Os dados de entrada requeridos para uso dos modelos são: maré, ventos, vazão
afluente de rios (condição de contorno), distribuição da granulometria média dos
sedimentos na Baía e definição de tensão crítica para mobilidade.
4.2. Considerações sobre o modelo hidrodinâmico
As informações reunidas neste item foram adaptadas da referência [
11].
Através da modelagem hidrodinâmica é possível obter em cada instante de tempo o
padrão de circulação de um corpo d’água. Considerando a extrema complexidade dos
sistemas naturais, o conceito de modelagem faz uso de aproximações que
simplifiquem o caso em estudo, centrando a atenção nos principais fenômenos que
atuam no corpo d’água.
De acordo com os casos de interesse, os modelos hidrodinâmicos podem ser:
Modelos tridimensionais - Podem se dividir em modelos que incluem ou não
termos baroclínicos que representam a influência de gradientes de densidade
no escoamento. Tais modelos possuem as dimensões x, y, z, t. Modelos 3D
sem termos baroclínicos são aplicáveis a corpos d’água nos quais os
escoamentos não sofrem influência apreciável de gradientes de densidade.
Modelos bidimensionais - São modelos onde é feita a promediação das
variáveis do modelo tridimensional. Podem ser bidimensionais em planta
(2DH), e bidimensionais em perfil (2DV). Nos modelos 2DH são promediadas
as variáveis verticais, restando as dimensões x, y e t. Estes modelos são
aplicáveis a corpos d’água pouco estratificados tendendo a verticalmente
homogêneos. Os modelos 2DV se aplicam mais a corpos d’água com variação
36
vertical de densidade, onde as promediações são feitas sobre as variáveis
laterais, restando as dimensões x, z e t.
Modelo Unidimensional - São modelos aplicáveis a corpos d’água com seção
transversal homogênea, possuindo variáveis médias na seção transversal.
Possuem dimensões x e t.
Os tipos de modelos hidrodinâmicos mais adequados para modelagem de um dado
problema em um corpo d’água dependem fortemente do tipo de escoamento relevante
para o problema em questão, e das características da estrutura vertical da coluna de
água, principalmente no que tange as condições de estratificação.
A modelagem do escoamento para fins de transporte de sedimentos pode ser feita
com boa acurácia, sem considerar efeitos baroclínicos (termos de gradientes de
pressão originados pelas diferenças de densidade). Além disso, a obtenção de
condições de contorno adequadas para a parte baroclínica do modelo, bem como sua
efetiva calibração, também são consideravelmente mais complexas do que as da parte
barotrópica (os termos barotrópicos são aqueles relacionados a variação de nível a
superfície).
No caso específico da Baía de Sepetiba, a inclusão de termos baroclínicos é
irrelevante, pois trata-se de um sistema estuarino verticalmente homogêneo, onde
geralmente observa-se condições de estuário parcialmente misturado. Por
conseguinte, a inclusão de termos baroclínicos na modelagem dos problemas em
questão seria injustificável considerando: o esforço computacional adicional, as
dificuldades para obtenção de condições de contorno corretas, a inexistência de dados
que permitam uma efetiva calibração baroclínica, e a pouca significância de efeitos
baroclínicos na circulação geral das baías, principalmente para eventos com escalas
temporais inferiores a um a semana.
4.2.1. Condições de contorno do modelo hidrodinâmico
Para o modelo hidrodinâmico, há dois tipos básicos de condições de contorno: as
terrestres e as abertas.
As condições de contorno terrestres definem as margens do corpo d'água e os
possíveis afluentes ou efluentes ao longo das mesmas, sendo necessário prescrever
vazões ou velocidades normais ao contorno nos casos em que houver fluxo. É comum
37
considerar-se a margem como impermeável, impondo-se valor zero à vazão afluente
ou efluente naquele elemento da malha.
O modelo também pode estimar a vazão normal de efluxo e afluxo decorrente de
alagamentos laterais. Neste caso, o modelo estima os valores em função do talude
das áreas alagáveis, que pode ser imposto ou estimado a partir da topo-hidrografia
dada. Nos trechos de contorno terrestre representando rios ou canais em afluxo, além
da prescrição da vazão normal ao trecho de fronteira em questão, há também que se
prescrever a componente tangencial, usualmente zero. A direção do fluxo entrando
pela fronteira de terra pode ser calculada automaticamente pelo modelo em função da
geometria local fornecida, ou pode ser imposta.
As condições de contorno abertas caracterizam normalmente encontro de massas
d'água, representando um limite do domínio do modelo, mas não um limite real do
corpo d'água. Ao longo das fronteiras abertas usualmente prescreve-se elevações de
nível d’água. Em situações de efluxo, basta prescrever uma condição de contorno, que
é a variação do nível da água. Entretanto, nas situações de afluxo há necessidade de
outra condição além da anterior, sendo freqüente a imposição da componente da
velocidade tangencial ao contorno como sendo nula. Como no caso dos contornos
terrestres, a direção do fluxo entrando pelo contorno aberto pode ser calculada
automaticamente pelo modelo em função da geometria local fornecida, ou pode ser
imposta.
4.3. Módulo de transporte advectivo difusivo, tipo Lagrangeano
Trata-se de um modelo de transporte Lagrangeano advectivo-difusivo com reações
cinéticas, cuja técnica aplica-se à simulação do transporte de escalares que possam
estar flutuando, misturados ou ocupando apenas uma camada na coluna d’água. Esse
é o modelo mais adequado para simular o transporte de sedimentos, como é o objeto
deste trabalho. Pode incluir qualquer processo cinético de ganho ou perda de
quantidade do escalar sendo transportado, que seja função do tempo transcorrido
após o lançamento da parcela de contaminante em questão.
Esse tipo de modelo tem a vantagem de utilizar o campo de velocidades gerado pelo
modelo hidrodinâmico, sem estar restrito às eventuais limitações de escala impostas
pela grade de discretização do mesmo. Portanto, pode ser eficientemente aplicado a
38
problemas com fontes de pequena escala em relação ao domínio do modelo
hidrodinâmico, ou com fortes gradientes.
Com o modelo Lagrangeano, em geral, as fontes contaminantes são representadas
por um dado número de partículas lançadas na região fonte, em intervalos de tempos
regulares. As partículas são dispostas na região fonte aleatoriamente e são
advectadas pelas correntes computadas através do modelo hidrodinâmico.
A forma da mancha individual depende da função de distribuição de massa adotada.
Como as manchas individuais são usualmente muito pequenas em comparação com o
domínio de interesse, estas podem ser consideradas localmente homogêneas, mas
não necessariamente isotrópicas.
Com uma dada função de distribuição, e um dado valor mínimo de concentração
detectável, pode-se calcular o tamanho da mancha individual e compará-la com o
tamanho da célula da grade de distribuição. Se a mancha individual for menor do que
a célula da grade, então toda a massa da mancha individual pode ficar em uma única
célula da grade. Contudo, se a mancha individual for maior que a célula da grade, sua
massa deverá ser distribuída pelas células da grade cobertas pela mesma, numa
proporção definida pela função de distribuição adotada. A célula da grade que contém
o centróide da mancha individual deverá receber a maior parte da massa da mesma.
Cada partícula representa, na verdade, o centróide de uma mancha individual.
Existem várias maneiras de se determinar o campo de concentração, uma vez que a
pluma, nuvem ou mancha de partículas é definida. Um ponto importante é a definição
da malha na qual a massa de cada partícula será distribuída em cada célula. A
dimensão da malha é que irá definir o tamanho de cada célula, e deve ser pequena
em comparação à escala espacial da pluma ou mancha. A depender dessa escala, a
malha do modelo hidrodinâmico pode ser utilizada, embora, geralmente, a escala de
discretização do modelo hidrodinâmico seja muito grande para representar uma pluma
ou nuvem de contaminantes. Depois que todas as partículas tiverem suas massas
distribuídas pelas células da malha, a concentração de cada substância em uma dada
célula torna-se simplesmente a quantidade de massa daquela substância presente na
célula, dividida pelo volume da célula.
Na modelagem do transporte de substâncias presentes no meio, a primeira questão é
a definição das substâncias de interesse, onde a principal delas é a água. A
39
modelagem do transporte de escalares é a determinação da concentração de
substâncias ou outras propriedades escalares. Quando os escalares de interesse são
parâmetros que qualificam a água, os modelos de qualidade de água descrevem o
transporte advectivo-difusivo e eventuais reações cinéticas de escalares, que são
utilizados como parâmetros indicadores de qualidade da água.
Os fatores de ganho em modelagens com o modelo do tipo Lagrangeano, em geral,
são de 10 a 100 vezes maiores que os obtidos com o modelo hidrodinâmico.
4.3.1. Condições de Contorno para o Modelo de Transporte Lagrangeano
As condições de contorno para o modelo de transporte Lagrangeano de partículas
podem também ser de dois tipos: ao longo dos contornos abertos ou ao longo de
contornos de terra.
O primeiro considera que, quando uma partícula atravessa um segmento de contorno,
ela sai do domínio modelado, e conseqüentemente é perdida. Isso quer dizer que o
contorno aberto deve estar suficientemente afastado da região fonte, de tal forma que,
se as partículas deixarem o domínio, não causarão perdas sensíveis para o problema
sendo modelado. Por esse motivo, não se deve usar o modelo Lagrangeano para
regiões-fonte próximas aos limites de contornos abertos.
O segundo tipo ocorre ao longo de contornos de terra, podendo ser consideradas duas
situações: a partícula que atinge a fronteira retorna ao meio sem sofrer qualquer perda
de massa; a partícula retorna ao meio, mas tem parte de sua massa retida no trecho
da fronteira atingido. Tal variação depende da definição de um coeficiente de absorção
ao longo das fronteiras de terra.
4.3.2. Sobre a caracterização das fontes contaminantes
O lançamento de contaminante numa dada região fonte pode ocorrer de maneira
instantânea ou por intervalo especificado ou contínuo, inclusive com vazão variável. O
número de regiões fonte a serem simuladas simultaneamente é praticamente ilimitado.
As fontes contaminantes são, em sua maior parte, pontos de lançamento com uma
dada carga. Mas, por vezes, há uma grande quantidade de pequenos pontos ao longo
de um trecho, que mais adequadamente podem ser considerados como uma linha
40
contaminante com uma dada carga por metro línea. A forma como tais cargas
contaminantes entram no modelo Lagrangeano é através da definição de uma região
fonte.
Regiões fonte são sempre volumes prismáticos, com seção horizontal elíptica ou
retangular definida pelo usuário. A altura do prisma pode ser constante ou variável.
Será constante quando o contaminante ocupa apenas uma faixa da coluna de água.
Mas, é usual ocorrerem casos em que o contaminante fica bem misturado na coluna
de água, especialmente quando a região fonte está na zona de arrebentação das
ondas. Nestes casos, ao longo da região fonte a profundidade, e, portanto a altura do
volume prismático, será variável no tempo, seguindo o nível da maré, e no espaço
seguindo a batimetria local.
Embora a região fonte sempre seja um volume prismático, com o grau de liberdade
oferecido, compete ao usuário definir adequadamente regiões fonte que, em
proporção à escala do domínio de interesse, funcionarão como fontes pontuais, em
linha, em plano ou volumétricas. Por conta disto, em qualquer procedimento de
modelagem é imprescindível que o usuário tenha uma boa concepção das escalas de
interesse no domínio modelado, não apenas para bem definir a região fonte, mas
também para ter uma idéia clara do que é ou não relevante nas escalas de interesse.
4.4. Módulo de Geração de Ondas
Este módulo é responsável por calcula a distribuição de alturas de onda e respectivas
tensões no fundo variáveis no tempo. Isto é, dado um domínio de modelagem, um
registro de vento e especificada a duração ou persistência de vento desejada, o
modelo calcula a cada intervalo de tempo especificado o clima de ondas no domínio.
Parâmetros considerados:
Viscosidade Cinemática da Água: o valor padrão já apresentado pelo modelo é
1.1900E-06 m²/s (água salgada). Este dado pode ser editado pelo usuário
(exemplo: para água doce utilize 1.0000E-06 m²/s).
Duração do vento: representa o período de atuação do vento sobre o domínio
de modelagem utilizado para o cálculo da tensão em todos os nós da malha.
É mais comum alimentar o modelo com dados de vento variáveis no tempo, mas
uniformes no espaço.
41
Se o usuário selecionar ‘Variável’, deverá informar o intervalo de tempo entre as
informações de vento. É solicitada ao usuário uma tabela que lista as informações de
vento que serão utilizadas para todos os elementos da malha. A primeira coluna
representa o tempo, a segunda a velocidade do vento 10 metros acima do nível do
mar (em m/s) e a terceira coluna representa o ângulo entre o vetor velocidade do
vento e o sentido positivo do eixo x. O usuário poderá preparar este arquivo e importar
no SisBAHIA
Para utilizar o modelo de transporte Lagrangeano condicionado por tensão no fundo
causado por ondas e correntes, os dados do modelo de geração de onda devem estar
sincronizados com o modelo hidrodinâmico. Os dados de vento do modelo
hidrodinâmico devem ser os mesmos do modelo de geração de onda, assim como o
tempo inicial e o tempo final de simulação. Sugere-se que o intervalo de tempo de
resultados seja o mesmo em ambos os modelos. Nos resultados, podem ser gerados
mapas de isolinhas no Surfer.
Quando se usa o modelo para gerar climas de onda variáveis no tempo, obtêm-se
para cada nó da malha de discretização do domínio de interesse resultados para seis
variáveis. As variáveis resultantes em cada nó da malha são:
Tabela 4 – Variáveis obtidas quando da geração de clima de ondas no SisBAHIA [9].
Pista (m): Comprimento da pista de vento disponível para gerar
ondas em direção ao nó.
Tp (s): Período de pico do clima de ondas.
Hs (m): Altura significativa do clima de ondas.
Hrms (m): Altura média quadrática do clima de ondas.
Tensão Hs (N/m²): Tensão oscilatória exercida no fundo pelas ondas com
altura Hs.
Tensão Hrms
(N/m²):
Tensão oscilatória exercida no fundo pelas ondas com
altura Hrms.
42
5. Modelagem da Baía de Sepetiba
Neste capítulo será apresentada uma visão detalhada da elaboração da modelagem
da Baía de Sepetiba. Serão apresentados o domínio modelado, a malha de
discretização utilizada para a região de estudo, os dados de entrada necessários à
aplicação do modelo hidrodinâmico, com as condições iniciais e de contorno, e, por
fim, os cenários de simulação do transporte de sedimentos.
Conforme mencionado anteriormente, o modelo hidrodinâmico é a base fundamental
para o conhecimento do comportamento da circulação hidrodinâmica sob condições
diversas de marés, ventos e contribuição fluvial. Com o intuito de analisar o padrão de
correntes da Baía de Sepetiba, utilizou-se o modelo hidrodinâmico em simulações de
90 dias para a simulação do transporte Lagrangeano de sedimentos.
5.1. Domínio modelado
Para seleção do domínio modelado, faz-se necessário que as fronteiras abertas com o
mar estejam longe da região de interesse, pois é comum haver incertezas quanto às
condições de contorno a serem prescritas. Por isso, a região de interesse deve ficar
suficientemente afastada para que o próprio escoamento modelado possa se ajustar
às condições topo-hidrográficas existentes, dissipando em grande parte as incertezas
presentes nas fronteiras. Tal procedimento é comum na modelagem de baías e
estuários, no quais o escoamento no interior é relativamente pouco sensível às
pequenas inacurácias porventura existentes nas especificações de condições de
contorno externas aos recintos mais abrigados. Os aspectos relativos às condições de
contorno internas do modelo serão apresentados mais adiante.
Sabe-se que a Baía de Sepetiba é a parte Leste de uma grande Baía composta pelo
conjunto Ilha Grande – Sepetiba. Para modelar a circulação hidrodinâmica em uma
das partes, seria ideal considerar o sistema completo. Entretanto, como o interesse
está em definir padrões de circulação hidrodinâmica e transporte de sedimentos, em
pontos internos da Baía, é adequado considerar apenas a Baía de Sepetiba,
propriamente dita. Desta forma, considerou-se como domínio de modelagem a área
ilustrada na
Figura 13, que aparece no item a seguir.
Foram considerados também os principais rios afluentes da baía, sendo discretizada a
malha também na região fluvial que contribui com maior descarga sólida para a baía,
43
chegando a malha a até 9km a montante da região de deságüe no caso do canal de
São Francisco.
5.2. Malha de elementos finitos
A malha de discretização é de fundamental importância para que o modelo
hidrodinâmico apresente resultados satisfatórios, captando o fenômeno de interesse.
Ao confeccioná-la, deve-se respeitar os contornos do domínio a ser estudado e a
densidade dos elementos deve ser definida de acordo com o grau de detalhamento
dos resultados requeridos.
Para este estudo, foi elaborada uma malha da baía de Sepetiba, com base em
estudos realizados anteriormente pela Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica
da COPPE, priorizando um maior refinamento na área próxima à costa, onde se
evidencia o problema de assoreamento, e onde se deseja analisar o transporte de
sedimentos. Deste modo, a malha adotada apresenta um grau de refinamento e
otimização adequado a capturar o fenômeno em estudo.
Ao se escolher a malha, optou-se por adotar elementos quadráticos sub-paramétricos
lagrangeanos. A figura abaixo mostra a malha de discretização horizontal adotada
para o domínio modelado, evidenciando uma maior densidade de pontos na região
onde foram feitas as simulações.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
I
l
h
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G
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a
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I
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J
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m
Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
Figura 13 – Malha de elementos finitos definida para o domínio modelado.
44
A Tabela 5 apresenta algumas informações sobre a malha:
Tabela 5 - Informações da malha fornecidas pelo SisBAHIA.
Elementos totais 1052
Nós totais 4890
Internos 3486
Contorno Terra 1383
Contorno Aberto 27
Nós
Terra/Aberto 6
Banda Máxima 273
Área (km²) 479.574
Volume (m³) 3249700424.251
Domínio
discretizado
Profund. Média (m) 6.776
5.3. Dados de entrada
Neste item apresenta-se uma descrição dos dados utilizados na modelagem
hidrodinâmica da Baía de Sepetiba. Estes dados compreendem: batimetria do domínio
modelado, rugosidade equivalente do fundo, marés, ventos e vazões dos principais
rios afluentes.
5.3.1. Batimetria
Os dados referentes à batimetria utilizados na elaboração da malha foram obtidos a
partir das seguintes cartas náuticas, editadas e publicadas pela Diretoria de
Hidrografia e Navegação – DHN, Marinha do Brasil:
1622 BAÍA DE SEPETIBA 1:40 122 – edição: 1999
1622 BAÍA DE SEPETIBA 1:40 122 – última edição: 2003
Além destas fontes, foram utilizadas também imagens de satélite de 2003, obtidas
junto ao laboratório de Geografia da UFRJ, com escala de 1:5000 , e também imagens
aéreas obtidas na internet, através do programa Google Earth.
A
Figura 14 ilustra a batimetria do domínio modelado, obtida através da interpolação
dos valores pontuais (x, y e z) realizada pelo programa Surfer.
45
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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J
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m
Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
01223456789101112131416192225
Profundidade
(m)
Figura 14 - Mapa de batimetria.
5.3.2. Rugosidade equivalente do fundo
As principais forças que governam os escoamentos de interesse que ocorrem na Baía
de Sepetiba são oriundas dos gradientes de pressão, da ação do vento e do atrito no
fundo. As tensões geradas por este último são conhecidas a partir da determinação do
coeficiente de Chèzy, que por sua vez depende do valor da rugosidade equivalente ε
do fundo.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
I
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G
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.0
09
0.009
0.0
09
0.010
0.0
1
0
0
.
011
0.0
1
2
0
.0
13
0.0
1
5
0
.0
16
0.0
1
9
0
.0
2
1
0
.
024
0.0
2
7
0
.
029
0.0
3
2
0
.
035
0.0
3
7
0.
039
0.040
0.0
40
Rugosidade
(m)
Figura 15 - Mapa de rugosidade
46
Como a rugosidade depende do tipo de material que compõe o leito do corpo d’ água,
deve-se conhecer a distribuição de sedimentos no fundo, a fim de prescrever
amplitudes de rugosidade equivalente condizentes com a realidade. Neste estudo, foi
utilizada a distribuição de sedimentos apresentada previamente na
Figura 12,
adotando-se os seguintes valores de rugosidade equivalente para os sedimentos
descritos: argila=0,008; silte=0,015; e areia=0,040. Obteve-se, assim, a
Figura 15.
5.3.3. Maré
A maré é uma das forçantes mais importantes inseridas na modelagem da circulação
hidrodinâmica da região de estudo. As diferenças de nível d’água originam o
escoamento ao longo do domínio modelado.
Em simulações gerais, pode-se adotar marés astronômicas geradas a partir das
principais constantes harmônicas referentes a uma estação maregráfica
representativa, aplicando-se os devidos coeficientes de correção.
A maré astronômica foi inserida no modelo com base nos registros da DHN das
principais constantes harmônicas das estações maregráficas de Ilha Guaíba (Terminal
MBR), Castelhanos e Recreio dos Bandeirantes, disponíveis no Catálogo de Estações
Maregráficas Brasileiras da FEMAR – Fundação de Estudos do Mar. Um ajuste em
tais constantes é feito de modo a transferi-las para as condições externas do modelo
de modo apropriado. Dentre as dezenas de constantes harmônicas pertinentes, foram
usadas as que apresentam maiores amplitudes, com valores ajustados aos contornos
externos do domínio modelado.
A seguir, a
Tabela 6 apresenta as constantes harmônicas utilizadas como dados de
entrada para o modelo. A
Figura 16 ilustra a série temporal de nível d’água para um
período de 30 dias devido a esta maré astronômica.
Não há dados prontos que permitam fazer uma análise estatística de ocorrências de
marés meteorológicas na Baía de Sepetiba. Fazendo uma relação com os dados
disponíveis para a Baía de Guanabara, considerando os efeitos meteorológicos nas
baías de Guanabara, Sepetiba e Ilha Grande similares, pode-se dizer que: marés
meteorológicas com amplitudes de 40cm ou mais ocorram em cerca de 18% do
tempo, e 80cm ou mais ocorram em cerca de 2% do tempo.
47
Tabela 6 - Constantes harmônicas - catálogo de Estações Maregráficas Brasileiras – FEMAR
Constante
Período
(seg.)
Amplitude
(m)
Fase
(rad)
2N2 46459.3481 0.017 2.219
K1 86164.0908 0.059 2.541
K2 43082.0452 0.057 1.403
L2 43889.8327 0.023 0.919
M2 44714.1644 0.329 1.518
M3 29809.4429 0.013 3.598
M4 22357.0822 0.077 1.682
MN4 22569.0261 0.032 0.842
MS4 21972.0214 0.034 3.335
N2 45570.0537 0.044 2.27
O1 92949.6300 0.111 1.537
P1 86637.2046 0.021 2.367
Q1 96726.0840 0.025 1.101
S2 43200 0.192 1.623
T2 43259.2171 0.008 1.814
0 1000000 2000000 3000000
Tempo (s)
-0.8
-0.4
0
0.4
0.8
1.2
Elevação (m)
Curva de Maré
Figura 16 - Série temporal de elevação para 90 dias devido a maré astronômica.
48
Para representar a maré meteorológica, foi calculada a diferença de fase entre as
fronteiras abertas definidas, sendo esta defasagem inserida no modelo de modo a
representar o atraso ou adianto no tempo de um ponto em relação a outro.
Para isto, foram utilizados dados referentes à componente harmônica de maior
amplitude, no caso M2, medidos nas estações maregráficas anteriormente citadas.
Estes dados foram os ângulos de fase com que M2 atinge cada estação e a distância
percorrida entre as mesmas. Desta forma, obteve-se uma defasagem entre a estação
do Recreio dos Bandeirantes, mais próxima da fronteira leste, e a estação de
Castelhanos, próxima à fronteira oeste, e posteriormente, a defasagem desta última
em relação à estação da Ilha Guaíba, que pertence à fronteira aberta.
Assim, chegou-se à defasagem total entre as fronteiras de aproximadamente 12
minutos, estando a maré adiantada na fronteira aberta a leste em relação à fronteira
oeste.
5.3.4. Ventos
Em virtude do relevo e da proximidade com o oceano, o vento apresenta, como
primeira predominância, os quadrantes sul e oeste-sudoeste e, como segunda
predominância, os quadrantes norte-nordeste e leste-nordeste. Quanto à velocidade
do vento, segundo dados da estação meteorológica de superfície da Base Aérea de
Santa Cruz, no período de 1981/89, o percentual de calmas (19,4%) é
consideravelmente inferior ao de ventos com velocidade na faixa de 1,5 a 5 m/s
(67,7%) [
1].
Os dados utilizados neste projeto foram obtidos através de medições de velocidade e
direção de vento, realizadas pelo INMET – Instituto Nacional de Meteorologia – entre
os dias 01/03/2007 e 29/05/2007, na estação automática da Marambaia. Tais
medições são realizadas a aproximadamente 10 metros de altura em relação ao nível
do mar. Representam ventos usuais, e foram inseridos no modelo para simular o efeito
do vento na circulação hidrodinâmica da baía.
Para a inserção destes dados no modelo, os ventos locais foram considerados
variáveis no tempo e uniformes no espaço.
49
Horas do dia
Dias do mês - Março
/
2007
Velocidade
(m/s)
01234567891011121314151617181920212223
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Figura 17 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Março/2007.
50
01234567891011121314151617181920212223
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Horas do dia
Dias do mês - Abril
/
2007
Velocidade
(m/s)
Figura 18 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Abril/2007.
51
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Horas do dia
Dias do mês - Maio/2007
Velocidade
(m/s)
Figura 19 - Dados de intensidade e direção do vento para o mês de Maio/2007.
5.3.5. Condição inicial
As condições iniciais necessárias à simulação da circulação hidrodinâmica através do
SisBAHIA são os valores das componentes horizontais de velocidade u e v, e
elevação da superfície livre (ζ) para todos os nós do domínio modelado.
No instante inicial de simulação não se tem conhecimento de nenhum resultado prévio
para ser usado como condição inicial. Por isso, certos cuidados devem ser tomados na
determinação desta condição. Um deles é garantir que esta satisfaça as equações
governantes. Além disso, deve-se evitar discrepâncias entre os valores de condição
inicial e condições de contorno no primeiro passo de tempo.
52
Para modelagem da circulação hidrodinâmica da região em estudo, prescreveu-se
como condição inicial velocidades u e v nulas e o valor 0,92m para elevação da
superfície livre, condições para todos os nós. Esta elevação correspondente à primeira
preamar de sizígia, conforme visto na figurada série temporal.
Esta condição inicial estabelece o início do modelo em uma situação de saída de
águas na baía, por apresentar um nível mais alto que a fronteira externa, que está em
zero. Usar um valor constante de ζ (elevação) e valores nulos para u e v é uma
condição bastante adequada para condições de maré com características
estacionárias predominantes, conforme observado no corpo d’água em questão.
5.3.6. Condições de contorno
As condições de contorno transmitem ao modelo informações do que ocorre fora do
domínio modelado, já que o modelo calcula apenas o que ocorre no seu interior. Trata-
se de uma necessidade matemática que confere unicidade a solução do problema. Os
contornos definidos são os contornos fechados, denominados contornos de terra, e os
contornos abertos, que representam um limite de conveniência demarcando o domínio
em água.
Neste trabalho foram consideradas como condições de contorno terrestres as margens
impermeáveis e os afluxos dos principais rios, isto é, que contribuem com vazões
significativas para o modelo, conforme
Tabela 7. O canal de São Francisco também
aparece na tabela, no entanto sua vazão foi inserida no modelo através de uma
seqüência de dados horários que representam a variação da vazão no tempo de
acordo com o hidrograma do rio, mostrado na
Figura 20.
As elevações de nível d’água na fronteira aberta foram prescritas mediante a
imposição de uma “maré calibrada” ao longo dos nós da fronteira, utilizando as
componentes harmônicas alteradas por coeficientes de correção, levando em conta a
defasagem entre nós distantes entre si.
Além disso, os elementos fechados da malha que definem ilhas foram listados no
modelo como ilhas nodais, de forma que o modelo os interpretasse como contornos de
terra.
53
Tabela 7 - Vazões dos principais rios que deságuam na baía.
Corpos fluviais afluentes Vazão (m³/s)
Rio Piraquê -4,9
Canal do Guandu -8,8
Canal de São Francisco *
Rio da Guarda -19,1
Rio Cação -0,5
Rio Mazomba -0,5
Canal do Itá -3.2
Figura 20 - Hidrograma do Canal de São Francisco a jusante da Estação de Tratamento do
Guandu.
Hidrograma a jusante da ETA Guandu
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 1012141618202224262830323436384042444648
horas
Vazão (m³/s
)
Hidrograma a jusante da ETA Guandu
5.3.7. Outros parâmetros
Além dos parâmetros e condições descritas anteriormente e que servem como base
para a modelagem da circulação hidrodinâmica de um sistema estuarino, faz-se
necessária a fixação de determinados parâmetros que, juntamente com estes, são
necessários à caracterização física da região de estudo e obtenção de resultados mais
próximos da realidade. Neste sentido, adotou-se:
massa específica da água o valor de 1025 kg/m³ (correspondente aos valores
de salinidade atualmente observados);
1,2 kg/m³ para a massa específica do ar;
9,81 m/s² para a aceleração da gravidade.
O sistema de modelagem utilizado permite a alteração destes valores.
54
5.4. Modelo de geração de ondas
Para este modelo, simulado também para 90dias, foram utilizados os mesmos dados
de vento inseridos no modelo hidrdimâmico, sendo adotada a viscosidade cinemática
da água = 1,9 * 10
-6
m
2
/s e calculada a duração do vento em 4 horas. Este cálculo foi
feito através da seguinte expressão, recomendada pelo Coastal Engineering Manual,
parte II, capítulo 2 [
15]:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
=
33.0
34.0
10
67.0
*
*23,77
gU
pista
D
onde U
10
velocidade média do vento á 10m de altitude e g=9,81m/s
2
.
Assim, foram obtidos parâmetros necessários para que o modelo de transporte possa
simular o tendência de deriva dos sedimentos considerando o efeito de ondas geradas
na baía, como também o seu efeito sobre a tensão no fundo.
5.5. Modelagem de transporte
Utilizando os modelos hidrodinâmico e de geração de ondas já rodados, foi criado,
então, um modelo de transporte Lagrangeano para simular o transporte de sólidos na
baía.
Antes de descrever os cenários estabelecidos para simulação do fenômeno de
interesse, o que será feito no próximo item, devem ser feitas algumas considerações:
Fontes são regiões pré-estabelecidas a partir das quais descargas são
lançadas no modelo. Cada fonte possui um valor de vazão efluente e uma
concentração efluente de algum material que se deseje simular o transporte no
corpo hídrico em que está sendo lançado. Possuem informação de tensão
mínima no fundo , que serve como parâmetro de tensão crítica para mobilidade
das partículas, velocidade de sedimentação e curva de decaimento. Sua
localização e forma podem ser definidas individualmente.
O instante inicial de simulação, que é o instante em que as primeiras fontes
começam a lançar partículas, deve ser igual ou maior que o primeiro instante
em que há resultados do modelo de geração de ondas.
Coeficiente de absorção é um valor em porcentagem de massa de partículas
que, ao tocarem o litoral, ficará retida no mesmo, deixando de ser transportada
pelo modelo. A parte do litoral quem que houver partículas absorvidas ficará
55
marcada nos resultados. Nos cenários simulados neste estudo, foi marcado
apenas o litoral da praia de Sepetiba, com coeficiente de absorção de 20%.
5.5.1. Condições para mobilidade de sedimentos no fundo
As informações a seguir foram adaptadas da referência [
12].
Para uma determinada granulometria do leito, o processo de erosão e/ou
assoreamento depende da denominada tensão crítica de mobilidade. Valores da
tensão no leito acima deste valor crítico podem promover a erosão de grãos enquanto
que para valores inferiores à esta tensão, os grãos permanecem imóveis, ou, se em
movimento, tenderão a depositar.
No caso de sedimentos predominantemente arenosos, o critério de mobilidade
usualmente empregado baseia-se na chamada função de Shields, Ψ, que tem a
seguinte expressão:
2
o
**
;
(1) (1)
s
s
ss
udu
fS
gS d S d
τ
γ
⎛⎞
Ψ
=== =
⎜⎟
−γ− ν γ
⎝⎠
onde:
τ
o
= tensão crítica de arrasto no leito
γ
s
= peso específico aparente do grão
γ, γ
a
= peso especifico da água = gρ
a
g = aceleração da gravidade
ρ
a
=
massa específica da água
d = diâmetro do grão
u
*
=
velocidade de atrito no leito
ν = viscosidade cinemática da água
A aplicação do critério baseado na função de Shields consiste na comparação entre a
tensão de arrasto no fundo causada pelos agentes hidráulicos (ondas e correntes) em
um dado local, τ, e a tensão crítica para o mesmo local, τ
o
. Se τ > τ
o
admite-se que os
sedimentos no local são mobilizados e eventualmente transportados pelas correntes,
caso contrário os sedimentos permanecem em repouso.
Como se mostra no item a seguir, o critério de transporte adotado no SisBAHIA
®
é
mais sofisticado, pois considera um efeito probabilístico na decisão de haver ou não
transporte quando a tensão no fundo τ tem valor próximo do valor crítico τ
o
.
56
Apresenta-se a seguir (Figura 21) um diagrama modificado, no qual a tensão crítica
pode ser obtida apenas a partir da caracterização do sedimento e da água.
Diagrama de Shields modificado
0.01
0.10
1.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
movimento
repouso
()
*
4
s
aa
d
Sgd
=
γ−γ γ
ν
()
1
2
* saa
ugd
−
Ψ= γ −γ γ⎡⎤
⎣⎦
Figura 21 - Diagrama de Shields modificado, no qual a tensão crítica τ
o
= √(u
*
/ρ), pode ser
obtida diretamente das características do sedimento e da água.
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0
diâmetro do grão ( unidades
φ
)
Tensão crítica de arraste:
τ
ο
(N/m²)
faixa de sedimentos coesivos
areias finasareias médiasareias grossas
Transporte e eventual erosão
Repouso e eventual sedimentação
faixa de
τ
o
para sedimentos
coesivos não consolidados
Figura 22 - Tensão crítica para mobilidade, τ
o
, em água salgada (ρ = 1025 kg/m³), em função
do diâmetro do grão em unidades φ, conforme
Tabela 8, calculada pelo diagrama de Shields
modificado.
57
Sedimentos
d
(mm)
d (
φ
)
S*
Ψ
τ
o
(N/m²)
Areia fina 0.080 3.64 0.59 0.124 0.159
0.100 3.32 0.83 0.104 0.166
0.120 3.06 1.09 0.090 0.172
0.140 2.84 1.37 0.079 0.177
0.160 2.64 1.68 0.071 0.182
0.180 2.47 2.00 0.065 0.186
0.200 2.32 2.34 0.059 0.190
0.220 2.18 2.70 0.055 0.193
0.240 2.06 3.08 0.051 0.196
Areia média 0.250 2.00 3.27 0.050 0.198
0.275 1.86 3.78 0.046 0.202
0.300 1.74 4.31 0.043 0.205
0.325 1.62 4.85 0.040 0.208
0.350 1.51 5.42 0.040 0.223
0.375 1.42 6.02 0.039 0.232
0.400 1.32 6.63 0.038 0.240
0.425 1.23 7.26 0.037 0.248
0.450 1.15 7.91 0.036 0.256
0.475 1.07 8.58 0.035 0.264
0.500 1.00 9.26 0.034 0.272
Areia grossa 0.600 0.74 12.18 0.030 0.288
0.700 0.51 15.34 0.031 0.351
0.800 0.32 18.75 0.033 0.416
0.900 0.15 22.37 0.034 0.484
1.000 0.00 26.20 0.035 0.554
2.000 -1.00 74.10 0.042 1.343
Tabela 8 - Tensões críticas para mobilidade de sedimentos arenosos na BTS, baseada na
função de Shields.
Vale observar que, nos cálculos que resultaram na
Figura 22 e na Tabela 8, usou-se
massa específica da água ρ
a
= 1025 kg/m³ e viscosidade cinemática ν = 1.19×10
-6
m²/s. Para conversão de unidades de diâmetro de sedimentos em milímetros (mm)
para unidades φ, utiliza-se a fórmula:
(
)
(
)
mm
ln ln 2dd
φ
=−
No caso da Baía de Sepetiba, deve-se considerar que as tensão no fundo e
mobilização dos sedimentos são provocados pelos seguintes agentes hidráulicos:
A ação das correntes causadas por marés e ventos;
A ação das ondas geradas por ventos no interior da baía.
Para sedimentos predominantemente arenosos a tensão de atrito necessária é obtida
através da função de Shields, apresentada a seguir. Pode-se ver no diagrama (
Figura
21) que, para sedimentos arenosos, as tensões de atrito críticas para mobilização
ficam usualmente na faixa de 0.15 a 1.0 N/m².
58
Para sedimentos coesivos consolidados o valor da tensão crítica pode ser
significativamente maior que 1.0 N/m², e depende de vários processos, inclusive
reológicos. A estimativa da tensão crítica em tais situações só é possível com
medições específicas in situ, ou perfeita caracterização do sedimento e suas
condições de consolidação.
Para sedimentos predominantemente lamosos ou coesivos não consolidados,
tipicamente, a tensão de atrito no fundo necessária para mobilização dos sedimentos
situa-se na faixa de 0.15 a 0.4 N/m², como indicado na
Figura 21. No presente estudo,
os sedimentos finos foram considerados não consolidados.
Considerar apenas a ação das correntes de maré, só seria realista durante situações
de calmaria, onde as ondas de vento têm pouco efeito. Por sua vez considerar a ação
isolada das ondas de vento, só seria realista em condições de estofa de maré,
tipicamente no entorno das horas de baixamar e preamar, onde as correntes têm suas
velocidade se aproximando de um valor nulo para mudar de direção.
Entretanto, a sinergia das ondas com as correntes pode resultar em uma elevada
capacidade de transporte de sedimentos. Nesta ação conjunta, as ondas exercem
tensões de atrito que mobilizam os sedimentos ressuspendendo-os, sendo então
facilmente transportados pelas correntes praticamente em qualquer situação de maré.
Portanto, a ação conjunta de ondas e correntes é a mais comum na Baía de Sepetiba.
5.5.2. Sobre transporte condicionado no SisBAHIA
O modelo Lagrangeano do SisBAHIA
®
permite a simulação de transporte
condicionado. O usuário pode selecionar o modo de condicionar o transporte através
dos seguintes parâmetros hidrodinâmicos:
Tensão de atrito no fundo causada por ondas e correntes.
Tensão de atrito no fundo causada apenas por correntes.
Velocidade da corrente.
Dado um valor condicionante V
c
com uma tolerância de t
%
e considerando que, em um
dado local e em um dado instante, o parâmetro hidrodinâmico condicionado tem valor
V, o transporte ocorrerá ou não nas seguintes condições:
59
%
1
c
V
t
V
≥+
Æ ocorre transporte.
%
1
c
V
t
V
<−
Æ não ocorre transporte.
%%
11
c
V
tt
V
−≤ <+
Æ transporte probabilístico.
No caso de transporte probabilístico, o modelo gera um número aleatório entre 0 e 1,
1
0
Α , e decide sobre a ocorrência ou não de transporte pelo seguinte critério:
1
%%0
12
c
V
tt
V
−+ ≥ ×Α
Æ ocorre transporte.
Note que se V = V
c
a probabilidade de ocorrer transporte é de 50%. O SisBAHIA
®
admite valores da tolerância t
%
entre 0 e 50%, sendo usual valores na faixa de 20%.
No caso do transporte de sedimentos, mecanismos de deposição e ressuspensão não
são considerados diretamente. Entretanto, ao menos em parte, os efeitos de
deposição e ressuspensão são indiretamente representados na fase de transporte
probabilístico.
Os valores V, do parâmetro hidrodinâmico condicionado, variam no tempo e no
espaço, sendo calculados em cada passo de tempo na posição de cada partícula.
A tensão no fundo relativa às ondas é obtida através do modelo de geração de ondas
que faz parte do SisBAHIA
®
. A geração de ondas é feita com o mesmo campo de
ventos usado no modelo hidrodinâmico, de modo que se tenha um perfeito
sincronismo entre as correntes geradas por marés e ventos e as ondas de vento
geradas no interior da BTS.
No caso em questão, os valores condicionantes, V
c
, para simular a deriva
condicionada de sedimentos foram as tensões críticas no fundo, que serão definidas
nos cenários a seguir. O parâmetro hidrodinâmico condicionado foi a tensão no fundo
gerada conjuntamente por ondas e correntes.
60
5.6. Cenários de simulação
Para simulação do transporte de sedimentos na baía, foram definidos os seguintes
cenários:
CSF
CSF vs
BF
BF vs
7R
5.6.1. Cenários CSF e CSF vs
A sigla CSF indica o caso do cenário CSF – Canal de São Francisco – simulado sem a
imposição de um valor de velocidade de sedimentação. Com os resultados obtidos
para este caso, objetiva-se apenas mostrar a tendência de movimento dos sedimentos
oriundos do canal de São Francisco caso as mesmas, hipoteticamente, nunca
sedimentassem.
Para contornar o problema de excesso de partículas aculumadas no modelo, o que
dificultaria a visualização dos resultados, adotou-se um artifício de considerar um valor
de t90=15 dias funcionando apenas como um fator redutor de massa, diminuindo
assim o número de partículas no modelo. Com isso, após 45 dias de simulação, as
primeiras partículas lançadas no modelo já desapareceram do domínio.
Já a sigla CSF vs indica o caso em que foram considerados os valores de velocidade
de sedimentação que serão apresentados a seguir.
Em ambos os cenários CSF, considerou-se apenas o canal de São Francisco como
fonte de sedimentos, já que é o corpo fluvial que despeja maior carga sólida na baía,
com valor total estimado em 862.000 t/ano, cerca de 6 vezes superior à soma das
descarga dos seis principais rios da bacia. Para simular uma descarga contínua de
sedimentos, foram criadas fontes localizadas na foz do canal com valores de descarga
variando de acordo com o horário do lançamento. Essa divisão foi baseada na curva
do hidrograma do rio, apresentada na
Figura 23.
61
Figura 23 – Divisão do hidrograma do canal de São Francisco em 3 períodos de vazões
constantes.
Por aproximação, dividiu-se o hidrograma no tempo em 3 partes, sendo atribuídas a
cada período um valor constante de vazão. Para este valor, foi calculada a
concentração efluente da fonte, considerando que a descarga sólida total diária é de
2361t. A relação utilizada para este cálculo é:
Qf
Qs
Ce =
onde, Ce = concentração efluente, Qs = vazão sólida e Qf = vazão fluvial.
Além disso, cada um destes valores encontrados para cada período do dia foi dividido
ainda em outras três fontes, de modo a diferenciar o sedimento em argila, silte e areia.
Essa divisão foi feita considerando a porcentagem de cada sedimento presente na
região de desembocadura do canal, conforme dados coletados pela FEEMA e
apresentados no capítulo 1,
Figura 12.
Assim, tomando um ponto próximo à desembocadura do CSF, 15% da concentração
efluente calculada para o primeiro período do dia foi considerado como sendo a
descarga da fonte 1, que corresponde à parcela de areia da descarga do primeiro
período. Outros 35% da concentração efluente foi considerado descarga da fonte 2,
que corresponde à parcela de silte da descarga do mesmo período, e os 50% restante
representam conseqüentemente a descarga de argila.
62
Assim, para cada dia há 9 fontes ativas, sendo a descarga total das nove igual a
descarga sólida diária do canal de São Francisco.
Para diferenciar cada sedimento foram adotados valores distintos de tensão crítica
para mobilidade do grão: para areia (fonte 1), foi adotado τ = 0,22; para silte (fonte 2),
τ = 0,16; e para argila (fonte 3), τ = 0,12. Tais valores foram escolhidos de acordo
com o diagrama de Shields, cujos valores de tensão crítica são apresentados na
Tabela 8, utilizando o seguinte critério: para tolerância igual a 20%, significa que o
modelo decidirá probabilisticamente se ocorrerá transporte dentro de uma faixa de
valores calculada para está tolerância. Para os valores de τ adotados, está faixa varia
de acordo com a
Tabela 9, conforme explicado anteriormente no item sobre transporte
condicionado no SisBAHIA
®
.
Tabela 9 - Tensões críticas adotadas e faixa de transporte probabilístico para tolerância igual a
20%.
Sedimento
τ
tolerância faixa transp. probabilístico
areia 0.22 0.2 0.176 a 0.264
silte 0.16 0.2 0.128 a 0.192
argila 0.12 0.2 0.096 a 0.144
Para o caso da areia, a faixa de valores obtida abrange sedimentos que, de acordo
com a distribuição de Shields, variam de uma areia fina a uma areia média.
Vale ressaltar que para sedimentos finos, o diagrama de Shields não é válido, porém
existem formulações que permitem uma aproximação para estes valores, como a
recomendada pelo Coastal Engineering Manual.
Além disso, foram considerados também valores distintos de velocidade de
sedimentação para cada tipo de grão, sendo 10
-3
m/s para areia, 10
-4
m/s para silte e
10
-5
m/s para argila.
Assim, as fontes 1, 2 e 3 começam a lançar sedimentos em t=14400s (primeiro
instante em que há resultado do modelo de geração de ondas) e são interrompidas em
t=36000s, instante em que imediatamente inicia-se o lançamento das fontes 4, 5 e 6.
Essas últimas são, por sua vez, interrompidas em t=57600s, instante em que se inicia
o lançamento das fontes 7, 8 e 9. Ao término do lançamento destas, encerra-se o
63
primeiro dia de simulação, iniciando-se o segundo dia com as fontes 10, 11 e 12,
iniciando novamente o ciclo diário de lançamento de mais 9 fontes.
Este raciocínio foi utilizado para elaborar um planilha dados de entrada para o
SisBAHIA de modo a simular o transporte de sedimentos provenientes do canal
durante 90dias ininterruptos. O modelo onde foram inseridos tais dados rodou
acoplado ao modelo hidrodinâmico, também rodado para 90dias, e acoplado também
aos resultados do modelo de geração de ondas, onde foram utilizados 90dias de
dados de vento. Este último permite ao modelo de transporte simular o efeito de
tensão no fundo, sendo então transporte gerado por onda e corrente.
5.6.2. Cenários BF e BF vs
Tanto o cenário BF como o cenário BF vs simulam a tendência de deriva de
sedimentos depositados na região do Bota-Fora das recentes obras de dragagem
canal de acesso do Porto de Sepetiba. Em ambos os cenários, ao invés de criar
fontes, a região foi marcada para que se pudesse avaliar o destino dos sedimentos
que possivelmente fossem transportados pelas águas da baía. Na verdade, a mesma
região foi marcada três vezes para que se tivesse a mesma dividida em três tipos de
sedimentos diferentes, areia, silte e argila.
O que diferencia cada região é apenas a tensão crítica para mobilidade do grão, que
recebeu mesmos valores calculados para o Cenário SF: 0,22 para areia, 0,16 para
silte e 0,12 para argila. No caso BF não foram inseridos valores de velocidade de
sedimentação para que se pudesse avaliar a tendência do movimento de cada tipo de
sedimento ao longo do tempo, e a hipótese de que estes sedimentos não se
depositam retrata o pior caso que pode ocorrer, ou seja, todas as partículas do bota-
fora mobilizadas para a coluna d’água poderiam atingir as regiões para onde a
hidrodinâmica local tende a transporta-las. Já o caso BF vs difere do primeiro apenas
no que se refere a velocidade de sedimentação, que neste caso, apresentará os
mesmos valores adotados nos cenários CSF, diferenciados por sedimento: 10
-3
m/s
para areia, 10
-4
m/s para silte e 10
-5
m/s para argila.
5.6.3. Cenário 7R
Aqui foram considerados conjuntamente as descargas sólidas dos 7 principais rios
contribuintes à baía, inseridos como fontes no modelo. À título de comparação, foram,
64
então, uniformizados os valores de tensão e velocidade de sedimentação adotados
para os 7 rios.
Assim, utilizou-se tensão de atrito crítica para mobilidade τ = 0,15N/m
2
, e velocidade
de sedimentação ϖ = 10
-5
m/s, sendo a concentração efluente de cada um dos 7 rios
(inclusive o canal de São Francisco) constante e calculada para valores constantes de
vazão sólida e vazão fluvial, conforme
Tabela 10.
Tabela 10 - Concentração efluente de cada fonte no cenário 7R [1].
Fontes
Corpos fluviais
Qf
(m
3
/s)
Qs
(kg/seg)
Ce (qq/m
3
)
1 Rio Mazomba 0,5 0.12684 0.25368
2 Rio Cação 0,5 0.12684 0.25368
3 Rio da Guarda 19,1 2.31481 0.12119
4 Canal de São Francisco 187 27.33384 0.14617
5 Canal do Guandu 8,8 0.98300 0.11170
6 Canal do Itá 3,2 0.25368 0.07927
7 Rio Piraquê 4,9 0.38052 0.07766
65
6. Resultados Obtidos e Análise
Apresentam-se nesta seção os resultados obtidos com a modelagem computacional
objetivando observar a deriva de sedimentos devido ao efeito de ondas e correntes,
bem como a tendência de deposição dos mesmos na Baía de Sepetiba.
Os resultados obtidos permitem:
Indicar os padrões de correntes residuais Eulerianas, em diferentes situações
de marés;
Indicar a distribuição de tensões no fundo exercidas pelos escoamentos em
diferentes situações de marés;
Indicar a distribuição de alturas de ondas geradas por ventos no interior da
baía e as respectivas distribuições de tensões oscilatórias exercida por tais
ondas no fundo;
Indicar as áreas na processos de sedimentação a partir do valores de tensões
críticas para mobilidade adotados nos cenários: regiões com forte mobilidade
tendem a erodir; sem mobilidade, tendem a assorear.
6.1. Sobre a Circulação Hidrodinâmica
A circulação de águas na baía é regida predominantemente pelo fluxo e refluxo de
maré, com um regime semi-diurno. Como na maioria das baías e estuários, a onda de
maré na Baía de Sepetiba é do tipo estacionária, que não depende tanto da
profundidade, mas sim da amplitude e de outros fatores físicos como ventos,
morfologia de fundo e configuração de canais. São fatores determinantes do padrão
de circulação existente na Baía de Sepetiba: a amplitude de maré, as morfologias
costeira e de fundo, o regime dos ventos e o aporte de água doce proveniente da
bacia hidrográfica.
As características morfológicas influenciam, tanto na direção, quanto na intensidade
das correntes. Entre as ilhas de Itacuruçá, Jaguanum e a Ponta da Pombeba
(extremidade mais ao Norte da Restinga da Marambaia), formam-se duas passagens
principais das correntes geradas pelo fluxo de maré. O estreitamento de sua largura
nas proximidades da ilha Guaíba provoca uma diminuição na área de passagem das
águas, o que promove um aumento de velocidade nas correntes, até a área próxima à
ilha de Jaguanum, havendo, a partir desse ponto, uma gradual diminuição das
correntes, que se tornam fracas em direção ao fundo da Baía.
66
Apesar de possuir profundidades em torno de 20 metros, a Baía possui cerca de 40%
de sua área com profundidades menores que 5 metros. Pelo fato da topografia de
fundo possuir um canal natural de maior profundidade em sua parte central, o
escoamento é todo induzido para esta área, gerando correntes mais intensas. Na
parte mais interna da Baía, onde as profundidades são menores, há uma perda
progressiva de carga na circulação, acarretando uma mistura das águas oceânicas e
internas.
6.2. Circulação Residual Euleriana
As correntes residuais Eulerianas são aproximações usuais das efetivas correntes de
deriva, entretanto são importantes porque são as que se pode calcular através de
medições em pontos de medição fixos.
Nas figuras que seguem são mostradas as correntes residuais Eulerianas médias na
vertical, já que a deriva de substâncias bem dissolvidas ou em suspensão na coluna
de água, como sedimentos finos, pode ser aproximada pelo padrão de correntes
residuais médias na vertical.
São apresentados mapas de correntes residuais em marés de quadratura e de sizígia.
Todas as correntes residuais foram computadas ao longo de 25 horas. Portanto
representam situações típicas ao longo de um dia para ventos e marés.
67
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
I
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0500.1000.1500.2500.340
Velocidade
média (m/s)
Figura 24 - Velocidade residual Euleriana em maré de sizígia.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0500.1000.1500.2500.340
Velocidade
média (m/s)
Figura 25 - Velocidade residual Euleriana em maré de quadratura.
Na
Figura 24 e na Figura 25, o valor máximo da escala apresentada é observado
apenas no trecho final do Canal de São Francisco.
68
6.3. Mapas de tensões no fundo e mobilidade de sedimentos devido às
correntes de maré
As quatro figuras a seguir mostram a distribuição da tensão média no fundo causada
por corrente de maré enchente e vazante, de sizígia e quadratura.
As áreas pontilhadas dos mapas correspondem aos locais onde a tensão no fundo é
nula para cada situação apresentada. É o caso de quase todo o litoral assoreado da
baía, tanto na maré de sizígia como de quadratura. Nota-se, assim, que as correntes
não são capazes de mobilizar os sedimentos depositados ali para a coluna d’água.
A pior situação em termos de mobilidade é observada na maré vazante de quadratura.
Praticamente em toda a baía não há tensões suficientes para mobilizar os grãos para
serem transportados.
Conclui-se que há maior tendência de haver mobilização de sedimentos para
transporte na condição de maré enchente de sizígia, principalmente próximo às
entradas da baía.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
I
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Marambaia
Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.040.060.0
8
0.100.200.400.600.801.001.201.401.60
Tensão no
Fundo (N/m²)
Figura 26 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré enchente de
sizígia.
Na
Figura 26, o valor máximo observado de 1,4 N/m² próximo ao deságüe de Barra de
Guaratiba.
69
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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J
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i
m
Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.040.060.0
8
0.100.200.400.600.801.001.201.401.60
Tensão no
Fundo (N/m²)
Figura 27 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré vazante de
sizígia.
Na
Figura 27, o valor máximo observado de 1,6 N/m² próximo ao deságüe de Barra de
Guaratiba.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
I
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m
Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.040.060.0
8
0.100.200.400.600.801.001.201.401.60
Tensão no
Fundo (N/m²)
Figura 28 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré enchente de
quadratura.
Na
Figura 28, o valor máximo observado de 0,4 N/m² próximo à foz do Canal de São
Francisco.
70
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Ilha de
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B
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i
m
Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.040.060.0
8
0.100.200.400.600.801.001.201.401.60
Tensão no
Fundo (N/m²)
Figura 29 - Distribuição da tensão média no fundo causada por corrente de maré vazante de
quadratura.
Na
Figura 29, o valor máximo observado de 0,6 N/m² próximo à foz do Canal de São
Francisco.
O modelo hidrodinâmico fornece os valores de tensão no fundo da baía a cada
instante em que são gerados resultados, em cada nó da malha. Com estes valores,
que, no caso deste estudo, foram gerados a cada hora, pode-se traçar um mapa com
isolinhas de probabilidade de se ter valores de tensão no fundo maiores que um
determinado valor.
Assim, obteve-se o mapa a seguir, que mostra probabilidade da tensão no fundo ser
maior que 0,15 N/m
2
, valor utilizado como tensão crítica para mobilidade de grãos
finos no cenário 7R e representa também um valor médio de referência para a
mobilidade dos demais cenários, que têm sedimentos diferenciados.
A
Figura 29 mostra a probabilidade de ocorrência de tensão no fundo superior a 0,15
N/m
2
, e os valores indicados na escala à direita da figura indicam a porcentagem do
tempo de simulação em a tensão no fundo alcançou valores maiores que 0,15 N/m
2
nas regiões pintadas no mapa com a cor correspondente àquela porcentagem na
escala.
71
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Ilha da
Madeira
Ilha de
Itacuruçá
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
0%
1
0
%
2
0
%
30%
40%
50
%
60
%
70
%
80
%
9
0
%
100%
Figura 30 - Mapa de isolinhas de probabilidade de transporte condicionado por corrente, de
sedimentos com tensão crítica para mobilidade superior a 0,15 N/m
2
. Em verde, destaca-se a
região do bota-fora do Porto.
Assim, esse mapa representa a probabilidade de haver transporte de sedimentos,
condicionados apenas pela corrente (ainda não está sendo considerado o efeito
das ondas geradas por ventos), cuja tensão crítica de mobilidade seja superior a esse
valor limite adotado.
Verifica-se probabilidades maiores nas entradas de fluxo no corpo d’água, tanto nas
fronteiras abertas como à montante dos rios afluentes. Embora não seja possível
visualizar as isolinhas nos rios, os valores mais elevados são observados nos nós
onde foram inseridas suas vazões afluentes, chegando à probabilidade 98,78% no
canal de São Francisco.
Observa-se também que, nas regiões assoreadas, como era de se esperar, a
tendência de transporte condicionado apenas por correntes é muito pequena ou
praticamente nula. Os únicos pontos onde se observa probabilidade de transporte
significativo são as fozes dos rios, onde as velocidades da água são maiores. No canal
de acesso ao Porto verifica-se também uma maior chance de transporte de
sedimentos, o que se deve às velocidades mais altas que ocorrem nestes locais onde
o escoamento é confinado entre ilhas e as profundidades são maiores.
72
Já na região do bota-fora do material dragado do Porto (marcada em verde), a
probabilidade é maior na parte noroeste, porém não é muito alta, passando pouco dos
30%.
6.4. Ondas de vento na Baía de Sepetiba
Apresenta-se nesta seção mapas com distribuição de alturas de onda, exemplificando
os resultados obtidos com o modelo de geração de ondas do SisBAHIA
®
, que gera
ondas ao longo do tempo a partir dos dados de vento apresentados.
O modelo de geração de ondas do SisBAHIA
®
segue a metodologia de cálculo
descrita na referência [
15], e calcula a distribuição de alturas de onda e respectivas
tensões no fundo variáveis no tempo. Isto é, dado um domínio de modelagem, um
registro de vento, conforme apresentado anteriormente, e especificada a duração ou
persistência de vento desejada, o modelo calcula a cada intervalo de tempo
especificado o clima de ondas no domínio.
Gerou-se ondas para ventos com duração de 4 horas. Isto é, a cada hora foi
computado o clima de ondas na baía, considerando o vento médio que soprou nas 4
horas anteriores. Resultados ilustrativos dos climas de onda gerados com o modelo
estão nas seqüências de figuras a seguir.
73
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
Figura 31 - Exemplo da variação do clima de ondas ao longo de um dia. A seqüência de 3
figuras retrata a variação das 01:00h às 09:00h, a cada 4 horas, no dia 13/Março/07. Os ventos
geradores das ondas estão na
Figura 17.
74
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.18
0.22
0.26
Altura de
onda
significativa
Hs (m)
Figura 32 - Exemplo da variação do clima de ondas ao longo de um dia. A seqüência de 6
figuras retrata a variação das 13:00h às 21:00h, a cada 4 horas, no dia 13/Março/07. Os ventos
geradores das ondas estão na
Figura 17.
75
6.5. Tensões oscilatórias e mobilidade de sedimentos no fundo devido à ação
de ondas de vento
Os quatro mapas que se seguem apresentam distribuições de tensões oscilatórias no
fundo causadas apenas por ondas geradas pelos dados de ventos fornecidos aos
modelo (sem o efeito das correntes de maré), em situação de meia maré enchente e
vazante, de sizígia e de quadratura.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.0
4
0.060.080.100.200.400.600.801.002.003.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 33 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas por
ventos em situação de meia maré enchente de sizígia.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.0
4
0.060.080.100.200.400.600.801.002.003.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 34 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas por
ventos em situação de meia maré vazante de sizígia.
76
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Pedra de
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.0
4
0.060.080.100.200.400.600.801.002.003.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 35 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas por
ventos em situação de meia maré enchente de quadratura.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.020.0
4
0.060.080.100.200.400.600.801.002.003.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 36 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas geradas por
ventos em situação de meia maré vazante de quadratura.
Observa-se que aqui um efeito bem diferente daquele observado nos resultados para
ação de correntes apenas: tensões maiores nas regiões próximas ao litoral e à
restinga. Na região do bota-fora do Porto, as tensões observadas em todos os mapas
não seriam capazes de mobilizar os sedimentos considerados nos cenários simulados.
A situação de menor mobilidade, porém, continua ocorrendo na maré vazante de
quadratura, onde se verifica os menores valores de tensão no fundo.
77
6.6. Mobilidade de sedimentos por ação conjunta de ondas e correntes
Até agora foram analisados separadamente o efeito de ondas de vento e correntes de
maré sobre a tensão no fundo da Baía de Sepetiba, tendo resultados bem diversos, no
entanto, esperados.
As correntes exercem maior efeito na tensão de fundo nos locais onde há maior
circulação hidrodinâmica, o que ocorre nos canais de maior profundidade. Já as ondas
têm maior influência nos locais onde há maior altura de onda significativa e onde é
mais raso, combinando a maior energia com a maior possibilidade de o movimento
oscilatório da onda atingir o fundo.
Conforme visto no item 5.5.1, a sinergia das ondas com as correntes pode resultar em
uma elevada capacidade de transporte de sedimentos. Assim, as ondas mobilizam os
sedimentos e as correntes os transportam praticamente em qualquer situação de
maré.
As quatro figuras abaixo apresentam o efeito conjunto de onda-corrente em situações
de meia maré enchente e vazante, de sizígia e de quadratura. Para mais fácil
entendimento das mesmas, foi elaborada seguinte legenda:
A área pontilhada apresenta tensões nulas, que, para os cenários simulados,
representa situação em que não há sedimento qualquer sendo mobilizado.
A área amarelo claro representa locais onde somente há transporte probabilístico, que
depende da tolerância adotada no modelo de transporte (conforme explicado no item
5.5.2). Em termos práticos, é como se raramente houvesse transporte, já que a
probabilidade de mobilização do grão é muito pequena.
A área que aparece em amarelo mais forte já tem um significado mais importante:
marca as regiões onde há transporte apenas de argila, podendo haver também uma
pequena parcela de silte mobilizado em função da faixa de transporte probabilístico
(
Tabela 9).
78
Seguindo o mesmo raciocínio, na parte laranja das figuras há mobilização de argila,
silte e uma pequena parcela de areia, mobilizada em função da faixa de transporte
probabilístico. E assim, toda a região em azul apresenta mobilidade para todo tipo de
sedimento considerado nas simulações deste estudo.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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J
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.120.160.220.500.751.001.502.003.004.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 37 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e correntes em
situação de meia maré enchente de sizígia.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.120.160.220.500.751.001.502.003.004.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 38 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e correntes em
situação de meia maré vazante de sizígia.
79
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.120.160.220.500.751.001.502.003.004.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 39 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e correntes em
situação de meia maré enchente de quadratura.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0) = (596202.3E ; 7444574.5N) UTM
0.000.120.160.220.500.751.001.502.003.004.00
Tensão no
fundo (N/m²)
Figura 40 - Distribuição de tensões oscilatórias no fundo causadas por ondas e correntes em
situação de meia maré vazante de quadratura.
Conforme se constata nos mapas acima, a mobilização de grãos para a coluna d’água
é bem mais significativa na ocorrência de maré de sizígia, tanto na enchente quanto
na vazante. Observa-se que a região do porto tem maior mobilidade que a costa. Na
80
maré de quadratura, nem o litoral nem a região do bota-fora disponibilizam para serem
transportados pelas correntes.
6.7. Deriva condicionada de sedimentos
Neste item, os resultados vistos anteriormente, que dizem respeito a mobilidade de
regiões da baía, serão complementados com a tendência de transporte na mesma.
Aqui será mostrado que destino terão os sedimentos mobilizados para coluna d’água.
6.7.1. Transporte de sedimentos oriundos da bacia – Cenários CSF
O canal de São Francisco tem grande responsabilidade sobre a descarga sólida que
chega à baía, já que somente a sua parcela de contribuição é capaz de espalhar
sedimentos por uma extensa área, como se vê na
Figura 41. Verifica-se que, após 90
dias de simulação, há sedimentos depositados por grande parte da baía, conforme
Figura 42, sendo sua maior parte junto ao litoral, chegando próximo à região
assoreada da praia de Sepetiba.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
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Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 41 – Partículas remanescentes na água para o cenário CSF vs após 90 dias de
simulação.
81
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
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Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 42 – Zona de sedimentação do cenário CSF vs após 90 dias de simulação.
Observando, ainda, a
Figura 43, nota-se uma tendência dos sedimentos lançados na
baía pelo canal de São Francisco permanecerem junto à costa na maior parte do
tempo.
0%
5%
10%
1
5%
2
0%
2
5%
30
%
35%
4
0%
45
%
5
0%
55
%
6
0%
6
5%
70
%
7
5%
80
%
85
%
9
0%
95
%
100%
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 43 – Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário CSF vs após
90 dias de simulação.
Os resultados do cenário CSF servem como uma verificação de tendência do
transporte de sedimentos caso não houvesse sedimentação condicionada pela tensão
crítica no fundo na baía. Através destes, pode-se tirar conclusões semelhantes
82
àquelas obtidas no cenário CSF vs: com 90 dias de simulação há um grande
espalhamento de partículas e uma tendência de deslocamento em direção à costa,
seguindo seu alinhamento direção sudeste. No detalhe da
Figura 44, em azul,
aparece a praia de Sepetiba, já atingida pela pluma de sedimentos.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 44 - Partículas remanescentes na água para o cenário CSF após 90 dias de simulação.
0
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0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 45 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário CSF após 90
dias de simulação.
Na
Figura 45, destaca-se a uma porcentagem de tempo de passagem de partículas
maior que no cenário CSF vs, chegando agora a atingir cerca de 50% na praia de
83
Sepetiba. Este número sugere uma probabilidade alta dos sedimentos e poluentes
vindos da bacia passarem pela praia, e caso sejam encontradas condições para a
deposição, ocorrerá um aumento de partículas assoreadas na região.
6.7.2. Transporte de sedimentos do bota-fora do Porto – Cenários BF
As figuras a seguir mostram como se dá o transporte condicionado de partículas do
bota-fora nas condições simuladas. Para apresentação dos resultados do cenário BF
vs, foram plotados na mesma figura partículas na água (vermelhas) e partículas
sedimentadas (verdes). As partículas vermelhas representam o sedimento argila, e em
todas as figuras apresentadas não aparecem silte e areia na água, pois toda sua
massa se encontra depositada, como se observa já na
Figura 46, que apresenta
resultados de 30 dias de simulação.
Ao contrário do que se observa nos cenários CSF, há uma tendência nítida dos
sedimentos serem transportados em direção à restinga, parte sul da baía, e não em
direção às praias. Não se observa deposição na região mais próxima do continente,
mesmo nos resultados de 90 dias de simulação, e na
Figura 49, verifica-se também
que em momento alguma da simulação há partículas passando nesta área da baia.
É interessante notar também que, com 90 dias de simulação já não há quase mais
partículas na água, e uma grande zona de sedimentação. A continuação deste modelo
mostrou que, com 97 dias de simulação, não há mais partículas na água.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 46 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário BF vs
após 30 dias de simulação.
84
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 47 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário BF vs
após 60 dias de simulação.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 48 - Partículas remanescentes na água e zona de sedimentação para o cenário BF vs
após 90 dias de simulação.
85
0
%
5
%
10
%
15
%
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%
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35
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%
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%
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%
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%
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95
%
10
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%
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 49 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário BF vs após 90
dias de simulação.
Para os resultados do cenário BF, onde não há sedimentação, vale a seguinte
legenda:
Partículas roxas = partículas de areia
Partículas verdes = partículas de silte
Partículas vermelhas = partículas de argila
Neste caso, como não há sedimentação, as partículas circulam livremente de acordo
com as condições de transporte fornecidas pelo modelo. Seguindo a seqüência de
figuras, observa-se que há uma menor quantidade de partículas, principalmente de
argila e silte (verde e vermelho), após 90 dias de simulação. Como não há deposição,
isto mostra que há uma tendência natural de estes sedimentos deixarem o corpo
hídrico levados pela própria circulação hidrodinâmica local.
Assim como no cenário BF vs, não se observa passagem da nuvem de partículas
pelas áreas próxima à costa do continente. Isto mostra que, os sedimentos que se
encontram depositados na região do bota-fora projetada, ainda que mobilizados para a
coluna d’água, não tendem a se acumular nas praias que se encontram assoreadas.
Pela
Figura 53, verifica-se que o sedimento do bota-fora tende a permanecer na
mesma região.
86
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 50 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 30 dias de simulação
no cenário BF.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 51 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 60 dias de simulação
no cenário BF.
87
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 52 - Nuvens classificadas de partículas de areia, silte e argila após 90 dias de simulação
no cenário BF.
0
%
5
%
10%
1
5%
2
0%
25%
3
0%
35%
40%
4
5%
50%
55%
60%
65%
7
0%
75%
80%
85%
90%
95%
100
%
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 53 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário BF após 90
dias de simulação.
88
6.7.3. Transporte simultâneo de sedimentos oriundos dos principais rios da
bacia – Cenário 7R
Somando-se a contribuição do canal de São Francisco com os demais rios que
apresentam contribuição significativa para a baía, chega-se aos resultados semelhante
àquele apresentados para os cenários CSF.
A
Figura 54 mostra o início do lançamento das 7 fontes, uma em cada rio,
diferenciadas pela cor, e a
Figura 55 mostra as partículas na água 90 dias depois.
Na
Figura 56, aparecem as isolinhas de porcentagem do tempo em que os sedimentos
movimentados passaram ou permaneceram sobre cada região, sobreposta a região
onde houve partícula sedimentada, resultados muito parecidos, de fato, com os dos
cenários CSF.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
0 5000 10000 15000 20000 25000
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Marambaia
Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 54 - Partículas na água para o cenário 7R após 64 horas de simulação.
89
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000
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Ilha da
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Ilha de
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Restinga da
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Ilha da
Marambaia
Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 55 - Partículas na água para o cenário 7R após 90 dias de simulação.
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Ilha da
Madeira
Ilha de
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Restinga da
Marambaia
Ilha da
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Oceano Atlântico
(0,0 = 596202.2944,7444574.542 UTM)
Figura 56 - Isolinhas de % no tempo de passagem de partículas para o cenário 7R e zona de
sedimentação após 90 dias de simulação.
90
7. Conclusões
Com este trabalho, pôde-se verificar, através de simulações computacionais em
modelo validado para estudo de circulação na Baía de Sepetiba, tendência de
mobilidade de sedimentos depositados no fundo de todo o corpo hídrico, bem como
tendência de transporte de partículas lançadas na região.
Primeiramente, nos resultados de circulação residual, observou-se que as regiões com
maior chance de ter seus sedimentos ressuspendidos são diferentes para situação de
maré enchente e de vazante: na enchente as correntes são mais fortes nas entradas
da baía, enquanto na vazante verificam-se velocidades mais expressivas na região
próxima à costa.
Para os resultados de tensão gerada apenas por correntes de maré, verificou-se uma
maior mobilidade de sedimentos quando da ocorrência de marés de sizígia do que de
quadratura, que apresenta correntes mais fracas. E a região com maior mobilidade é
aquela onde há maiores profundidades.
Este resultado difere daquele obtido para tensão gerada por ondas de ventos, onde há
maiores tensões observadas as áreas junto à costa e à restinga, sendo estas as
regiões com maior mobilidade. A maré de sizígia continuou sendo a situação de maior
mobilidade se comparada com os resultados para situação de maré de quadratura.
Embora os efeitos isolados de onda e corrente sobre os sedimentos do fundo não
sejam significativos nas mesmas regiões, a ação conjunta de ambos mostra resultados
diferentes: na maré de sizígia, grande parte da baía tem seus sedimentos mobilizados
para coluna d’água, principalmente na meia maré enchente, onde apenas parte do
litoral não contribui para o volume de sedimentos em suspensão. Já na maré de
quadratura, verifica-se quase ausência de mobilidade de sedimentos do fundo em
virtude das tensões bastante baixas observadas.
Até aí, o que se pode dizer é que não apenas o sedimento do bota-fora do Porto, mas
todo sedimento que já está na baía, pode ser transportado pelas correntes na
ocorrência de maré de sizígia.
No entanto, a análise dos resultados de transporte juntamente com os anteriores
permite tirar algumas outras conclusões bem mais interessantes. Estes mostram
91
tendências de transporte, condicionado pelos principais fatores que regem o
movimento no interior de corpos hídricos, de sedimentos que chegam à baía pelos rios
contribuintes e daqueles lançados na mesma como depósito final de rejeito de
dragagem. Tudo isso para as condições adotadas, que foram escolhidas de modo a
fornecer um resultado amplo e geral.
Assim, obteve-se, mapas de distribuição de sedimentos após longo período de
simulação. Quando se analisa os resultados das simulações de transporte
considerando a contribuição dos rios da bacia, com carga maior no Canal de São
Francisco, verifica-se que estes sedimentos têm probabilidade bem maior de atingir e
se depositar na região assoreada do que aquele que tem origem no bota-fora, que
tende a sair da baía para o oceano. A deposição é favorecida pela mobilidade nula da
região observada especialmente na maré de quadratura, que se torna, então, condição
ideal para o assoreamento.
Em linhas gerais, os resultados indicam uma tendência de acúmulo dos sedimentos
que vem da bacia nas regiões que atualmente se encontram assoreadas, enquanto o
mesmo não ocorre com aos sedimentos mobilizados no depósito de dragagem, que
têm um destino bem diferente. Os mapas de probabilidade de passagem da mancha
de sedimentos sobre as regiões durante os 90 dias simulados confirmam estas
conclusões, mostrando que, durante a maior parte do tempo, os sedimentos do bota-
fora sequer atingem as praias.
Com base em todo o histórico elaborado a respeito da bacia e sua evolução sob
diversos aspectos, principalmente das formas de ocupação ao longo dos anos, este
resultado era o esperado. Até porque, antes mesmo das obras de dragagem do canal
de acesso do porto se iniciarem, já se notava um lento processo de assoreamento na
praia de Sepetiba e seu entorno, fato que, hoje, pode ser entendido como um reflexo
da resposta da natureza às alterações sofridas, tentando recuperar seu equilíbrio
natural.
Porém, embora houvesse indicativos de que este resultado seria o mais provável, não
havia uma comprovação prática dessas conclusões, e é esta a contribuição deixada
por este trabalho. Este resultado pode servir de base para novos estudos que se
pretenda desenvolver na busca de soluções para o problema, já que a causa agora é
bem conhecida.
92
Não há dúvidas de que a solução para tal problema deve abordar uma forma de
melhorar do sistema de coleta de esgotos e lixo produzido nos grandes centros
populacionais da baixada de Sepetiba, já que a carga despejada nos seus rios
aumentou significativamente com o crescimento da região. Para isto, seria necessária
a implantação de estações de tratamento de esgotos na região, bem como a escolha
de um local adequado para a disposição do lixo, de modo a evitar que toda essa carga
continue poluindo as águas da baía, e consequentemente suas águas e praias. Os
investimentos que forem feitos no sentido de se atingir esse objetivo terão retorno com
a recuperação ambiental do local, que voltará a ser atraente ponto turístico, alam da
qualidade de vida acrescentada a população.
Espera-se que, num futuro não muito distante, as fontes causadoras, e que continuam
agravando este problema do assoreamento que vem alterando drasticamente a orla de
Sepetiba, como a poluição dos rios e canais que deságuam na baía, possam ser
minimizadas de modo que este processo seja interrompido e o corpo hídrico consiga
se recuperar, a longo prazo, dos danos causados.
93
8. Referências Bibliográficas
1 – Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável, 2001,
“Bacias Hidrográficas e Recursos Hídricos da Macroregião 2 – Bacia da Baía de
Sepetiba”, Projeto PLANÁGUA SEMADS/GTZ, Rio de Janeiro, RJ.
2 – Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável –
SEMADS, Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente – FEEMA, 1998
“Avaliação da Qualidade das Águas da Bacia da Baía de Sepetiba (Outubro/1995 a
Julho/1998)”, GTZ, Rio de Janeiro, RJ.
3 – FEEMA, Estudos de Impacto Ambiental – EIA: Projeto de Dragagem do Canal de
Acesso ao Porto de Sepetiba - RJ, Companhia Docas do Rio de Janeiro e Multiservice,
1997.
4 – FEEMA, Estudos de Impacto Ambiental – EIA: Canalização e Dragagem de Rios
da Bacia de Sepetiba, vol.I, Prefeitura Municipal do Rio de Janeiro e Concremat
Engenharia e Tecnologia S.A., 1992.
5 – FADIGA JUNIOR, F. M., 1993, “Modelo Hidrodinâmico-Sedimentológico
Unidimensional” In: FADIGA JUNIOR, F. M., Modelos de Cálculo de Transporte de
Sedimentos, Dissertação de M.Sc., São Paulo, SP, Brasil.
6 – GOES, H. A., 1942, Baixada de Sepetiba. 1ed., Rio de Janeiro, RJ, Imprensa
Nacional 383p.
7 – GOES FILHO, H. A., 2004, Dragagem e Gestão de Sedimentos. Dissertação de
M.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
8 – van RIJN, L. C., 1993, Principles of Sediment Transport in Rivers, Estuaries and
Coastal Seas, University of Utrecht, Amsterdam, The Netherlands.
9 – ROSMAN, P.C.C., 2000, Referência Técnica do SisBAHIA, Fundação Coppetec,
Relatório PENO-565.
10 – ROSMAN, P. C. C., 2001, “Um Sistema Computacional de Hidrodinâmica
Ambiental”. In: ROSMAN, P. C. C., MASCARENHAS, F. C. B., MIGUEZ, M. G. et al.,
94
Métodos Numéricos em Recursos Hídricos 5, 1 ed., capítulo 1, Rio de Janeiro, RJ,
Associação Brasileira de Recursos Hídricos.
11 – ROSMAN, P. C. C., 2001, Estudos Referentes ao Projeto do Duto PE 03 – Baía
de Guanabara - Fundação Coppetec e PENO – Programa de Engenharia Costeira e
Oceanográfica, Relatório Final, Rio de Janeiro, RJ.
12 – ROSMAN, P.C.C., 2003, Modelagem Computacional para Análise de Aspectos da
Dinâmica de Sedimentos na Baía de Todos os Santos, BA, Fundação Coppetec,
Relatório Final
13 – SILVA, A. M., SCHULZ, H. E., CAMARGO, P. B., 2003, Erosão e
Hidrossedimentologia em Bacias Hidrográficas, 1 ed., São Carlos, RiMa.
14 – SILVA, R. C. V., MASCARENHAS, F. C. B., MIGUEZ, M. G.,, Hidráulica Fluvial I,
1ed., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ. 2003. v. 1. 3046 p.
15 – U.S. Army Corps of Engineers (USACE), 2006, “Coastal Engineering Manual”.
16 – VALENTINI, E. M. S., 2004, Apostila dos cursos de “Transporte Sólido” e
“Processos Litorâneos”, Departamento de Recursos Hídricos e Meio Ambiente, Escola
de Engenharia, UFRJ.
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