Ensaios em modelo físico e numérico do impacto de um esporão

Abstract

Com os graves problemas de erosão costeira e a situação económica vivida em Portugal, torna-se essencial o estudo da adequabilidade das obras de defesa costeira às diversas situações costeiras existentes, antecipando os impactos a barlamar e sotamar das intervenções. O estudo da morfodinâmica de praias permite identificar a posição da linha de costa e a sua evolução ao longo do tempo, na presença de estruturas de defesa costeira. Para a correta interpretação da evolução da linha de costa é necessário considerar a evolução da geometria dos perfis transversais constituintes da praia, bem como os fenómenos hidrodinâmicos e sedimentares presentes nos processos morfodinâmicos. O aparecimento de ferramentas numéricas e analíticas simplificou bastante a avaliação dos impactos resultantes das intervenções de defesa costeira. No entanto, estas não dispensam a calibração com dados recolhidos em campo e em laboratório. A recolha de dados em campo é difícil, recorrendo-se cada vez mais a ensaios laboratoriais a uma escala reduzida. No entanto, os ensaios laboratoriais também possuem limitações, podendo não reproduzir fielmente os fenómenos hidrodinâmicos e morfo-sedimentares existentes. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo da evolução morfodinâmica da linha de costa e dos perfis transversais a barlamar de um esporão, analisando o modelo analítico de Pelnard-Considère (1956), o modelo numérico LTC e ainda avaliando o resultado de trabalho laboratorial a uma escala reduzida. Realizou-se também, uma análise de sensibilidade aos parâmetros intervenientes nos dois modelos utilizados. Observou-se que a geometria da linha de costa, segundo a formulação analítica, é bastante diferente da obtida no LTC. Pelnard-Considère (1956) define equilíbrio para um instante de tempo infinito, onde toda a linha de costa atinge uma posição paralela à inicial, afastada desta de uma distância igual ao comprimento do esporão, enquanto no LTC a praia atinge uma configuração de equilíbrio para um instante de tempo reduzido, com uma configuração final muito distinta da formulação analítica, dependente de efeitos de refração da agitação durante o processo de enchimento do esporão. Nos ensaios laboratoriais realizados para uma praia com esporão foi possível identificar uma geometria de equilíbrio para os perfis transversais analisados, a partir de uma diminuição das taxas médias das diferenças de cotas e da estabilização dos valores das áreas dos perfis.

Due to the severe coastal erosion problems and economic situation in Portugal, it becomes essential the suitability study of the coastal defense structures to the existing coastal situations, foreseeing the updrift and downdrift impacts of the interventions. The beach morphodynamics study allows to identify the shoreline position and its evolution over time with the presence of coastal defense structures. For the correct interpretation of the shoreline evolution it is necessary to consider the beach cross-shore profiles geometry evolution, as well as the hydrodynamic and sedimentary phenomena present in the morphodynamic processes. The appearance of numerical and analytical tools has greatly simplified the assessment of the coastal defense interventions impact. However, these do not exempt calibration with the collected field and laboratory data. The field data is hard to collect, increasing the resort to laboratory tests at a reduced scale. Nevertheless, the laboratory tests also have limitations and cannot accurately reproduce all the hydrodynamic and morpho-sedimentary phenomena. This work aimed to study the morphodynamics evolution of the shoreline and the beach cross-shore profiles updrift of a groin, analyzing the Pelnard-Considère (1956) analytical model, the numerical model LTC and still analyzing the results of a laboratory work at a reduced scale. A sensitivity analysis was also carried out, analyzing the involved parameters influence on both used models. It was observed that the shoreline geometry, according to the analytical formulation, is quite different from the one obtained through the LTC. Pelnard-Considère (1956), defines equilibrium for an infinite time, where the entire shoreline achieves a parallel position to the initial one, away from this of a distance equal to the groin's length, while in the LTC model the beach reaches the equilibrium configuration for a small running time, with a final configuration very different from the analytical formulation, dependent on the effects of the wave refraction during the groin filling process. In the carried out laboratory tests for a beach with the presence of a groin, it was possible to identify the equilibrium geometry for the analyzed cross-shore profiles, from a decrease in the average rate of the profile heights difference and the stabilization of the cross-shore profiles areas.