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

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− 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

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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

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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

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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

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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

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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