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Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
2.1.2. Pressão atmosférica
Sobreelevação da superfície do mar devida à variação
da pressão atmosférica: esta componente é também
identificada como “storm surge”:
gP
ρη ∆
−≈
∆P = Variação da pressão atmosférica em relação à
pressão normal (1013 mb), [N/m2] (1 mb ≈ 99.704
N/m2)
2.1.3. Correntes
Podem-se considerar os seguintes tipos de correntes:
− Corrente marítima: associadas à circulação oceânica;
forçadas pela circulação atmosférica,; importante a
“força de Coriolis”; de pequena importância na
engenharia costeira; O(5-10 cm/s, com excepções).
− Correntes de densidade: resultam de gradientes de
densidade, devido a variações de temperatura,
concentrações de sólidos em suspensão e/ou
salinidade.
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−10 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
− Correntes devidas ao vento (local): afectam a camada
superficial; balanço da tensão tangencial do vento,
força de Coriolis e força gravítica (gradiente da
superfície livre); variação da direcção com a
profundidade (espiral de Ekman); O(1% U10).
− Correntes de maré: de importância (e magnitude)
variável, consoante a localização; cíclicas (multi-
componente); significativas para a engenharia
costeira, especialmente nas embocaduras de
estuários, O(0.1-2.0 m/s)
− Correntes litorais: de grande importância na
engenharia costeira. Responsáveis pelo transporte de
sedimentos na orla costeira.
Corrente litorais (adaptado de Horikawa, 1988)
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−11 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
a) Longitudinais: correntes paralelas à costa,
provocadas, principalmente, pela transferência de
energia pela rebentação de ondas, ou em zonas
de acentuada difracção das mesmas; (longshore
currents)
( )bbrmsHgV α2sen58.0 ,≈
Corrente longitudinal (adaptado de “Edge of the Sea”, 1983)
b) Transversais: correntes perpendiculares à costa:
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−12 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
b1) correntes de fundo ou infraescavação (undertow),
bhgU 2.01.0max −≈ , hg08.0≈U
Correntes de fundo (adaptado de Okayasu, 1989)
b2) correntes de retorno, de fuga ou agueiro (rips)
Corrente transversal (adaptado de “Edge of the Sea”, 1983)
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−13 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
2.1.4. Marés
Originadas pela atracção gravítica dos astros, em
particular, a Lua (M2, O1), e o Sol (S2) e a sua interacção
(K1), cuja influência relativa depende do comportamento
dinâmico do “corpo de água”.
Podem gerar variações da nível de água e correntes
significativas.
Teoria de equilíbrio de forças estático:
Equilíbrio de forças sobre a Terra
Superfície oceânica resultante do equilíbrio de forças sobre a Terra
Geração de maré semi-diurna
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−14 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
No entanto, as marés observadas são muito diferentes
das resultantes do equilíbrio estático, devido a
desfasamentos entre a acção e a reacção → onda de
maré (cuja velocidade varia com h, sofre reflexões, etc.)
Resultado numérico da propagação da componente M2
Previsões de maré:
http://www.shom.fr/fr_page/fr_serv_prediction/ann_marees.htm
http://www.hidrografico.pt/wwwbd/Mares/MaresPortosPrincipais.asp
http://www.coastal.udel.edu/faculty/rad/tide.html
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−15 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
2.1.5. Seichas (“seiche”)
Ondas de longo período (30 < T < 500 s), que se fazem
sentir em bacias naturais e portuárias, que resultam da
amplificação e ressonância de ondas (energia)
incidentes.
As ondas incidentes podem ter origem em sismos,
batimentos (“surf-beat”), perturbações meteorológicas
(oscilações violentas do vento e pressão).
Os modos de oscilação correspondem aos períodos
naturais de ressonância.
As seichas constituem, em geral, um perigo para as
embarcações ancoradas em bacias portuárias, em
particular, se colocadas próximos dos “nodos” (pontos
de oscilação vertical mínima e horizontal máxima, em
contraste com os “ventres”).
Modos de oscilação unidimensional em bacias rectangulares fechadas
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−16 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Os períodos próprios de oscilação e comprimentos de
onda em bacias rectangulares são dados por:
Bacia “fechada”: Bacia aberta:
hgnTn
λ2=
( ) hgnn 124
−=T λ
nL λ2
= ( )124
−=
nL λ
em que λ é o comprimento da bacia portuária.
“Calculador automático”:
http://www.coastal.udel.edu/faculty/rad/index.html
http://www.coastal.udel.edu/faculty/rad/seiche.html
Para o caso bidimensional:
Oscilação bidimensional numa bacia rectangular fechada
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−17 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Para uma bacia portuária real (ex., Porto de Sines):
Índices de agitação máxima no porto de Sines
Previsão de oscilação num ponto interior do porto de Sines.
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−18 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
2.1.6. Maremotos (“tsunamis”)
Ondas de longo período geradas por sismos.
Parâmetros Oceano Plat. Continental
Profundidade, h 2.5 - 4 km ≈ 200 m
Velocidade, c 550 - 750 Km/h 50 - 300 Km/h (≈ h1/2)
Comp. de onda, L 40 - 200 Km 1000 - 3000 m (≈ h1/2)
Período, T 3.5 – 20 min
Altura, H 0.3 – 0.6 m 3 – 30 m
Espraiamento máximo provocado por um tsunami na costa do Chile.
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−19 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
2.2. Processos costeiros
O transporte aluvionar (de sedimentos) processa-se
principalmente entre a zona de rebentação e a costa,
por acção das correntes litorais, induzidas pelas ondas.
(Zona litoral)
(Berma) (Largo) (Praia) (Zona interior)
(Cava) (Barra)
(Zona costeira)
(Espraiado) (Zona de rebentação)
Terminologia da zona costeira.
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−20 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Os fenómenos de transporte de sedimentos realizam-se
tanto na direcção transversal (em perfil) como na
direcção longitudinal (paralelo à costa)
Processos e problemas costeiros com relevância
do transporte transversal.
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−21 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Fenómenos de transporte longitudinal: resultam das
correntes longitudinais geradas na zona da rebentação,
para ondas de incidência oblíqua.
Erosões e deposições localizadas junto a um campo de esporões.
Erosões e deposições localizadas junto a um quebra-mar .
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−22 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Erosão generalizada .versus. erosão localizada
Balanço de sedimentos na zona costeira (adaptado de Komar, 1988).
Erosão natural numa escarpa costeira (adaptado de Komar, 1988).
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−23 Francisco Sancho
Hidráulica Marítima II − Fenómenos e processos costeiros
Fotografia aérea da entrada do Porto da Figueira da Foz
Fenómenos e processos relevantes nesta imagem: − Refracção de ondas
− Transporte litoral (Norte -> Sul)
− Erosão / Acreção
− Agitação marítima / Correntes de maré e fluviais
− Controle da embocadoura e porto de abrigo com estruturas
Processos Fluviais e Costeiros, 2002 VIII−24 Francisco Sancho