Impacts of coastal engineering works in the morphosedimentary dynamics in the areas of Vale do Lobo and Barra de Aveiro

Abstract

Esta tese investiga a evolução morfodinâmica de duas áreas de estudo em contextos geográficos e hidrodinâmicos distintos, ambas sujeitas a atividades de dragagens e obras de engenharia: uma área offshore Vale do Lobo, Algarve, cujo litoral, seriamente afetado pela erosão costeira, foi sujeito nos últimos anos a alimentações artificiais de praia com recurso a manchas de empréstimo situadas ao largo; e a Barra de Aveiro e sua área adjacente, submetida a várias reconfigurações nas últimas décadas, e onde as atividades de dragagem para manutenção dos canais de navegação são recorrentes. Pretende-se com este trabalho uma melhor compreensão dos impactos das actividades de dragagem e obras de engenharia costeira na morfodinâmica local e estimar o tempo de recuperação de escavações no mar, o que é fundamental para a avaliação dos impactos associados. A investigação da evolução da escavação localizada ao largo de Vale do Lobo, Algarve, foi baseada em 4 levantamentos batimétricos, antes e depois das operações de dragagem (num intervalo de tempo de quatro anos 2006-2010), complementada com a análise da ondulação e simulações com recurso a modelos numéricos. Os resultados mostram um enchimento da escavação de aproximadamente 17% nos primeiros 4 anos, com uma suavização geral da topografia inicial da escavação. Observações combinadas com os resultados da modelação demonstram que a evolução da escavação está maioritariamente dependente dos eventos de tempestade, uma vez que é essencialmente durante esses períodos em que há movimento significativo de sedimento à profundidade de estudo. Com base no número de dias de tempestade previstos para os próximos anos, o período de recuperação da escavação é de ca. 38 anos para o seu total preenchimento. O estudo da evolução sedimentar e morfológica da Barra de Aveiro e da sua área adjacente foi baseado em dados batimétricos históricos (1936-1978) e recentes (2010-2013), complementados com a aquisição de dados de sonar de varrimento lateral e a colheita e análise de sedimentos de fundo. Os resultados indicam que a permanência e evolução do banco de areia são resultado de uma complexa interação de vários fatores: a deriva litoral, que parece representar a principal fonte sedimentar do banco; as correntes de jato, resultantes da interação entre a deriva litoral e o molhe norte, dirigidas para SW; as correntes de maré, cuja direção está relacionada com o orientação e comprimento do molhe norte; a diminuição de energia das correntes de vazante com a distância à entrada da barra, revelada pela variação granulométrica dos sedimentos de fundo, o que permitiu a acumulação de areia na zona do banco e/ou a remoção do sedimento mais fino nas partes mais energéticas; e as obras de engenharia, tais como a extensão do molhe norte, que redirecionam as correntes de maré e as correntes de jato, e as operações de dragagem de manutenção do canal de navegação.

This thesis investigates the morphodynamic evolution of two study areas in distinct geographically and hydrodynamically contexts affected by anthropogenic activities related to port engineering works and dredging activities: an area offshore Vale do Lobo, Algarve, where the coastline is seriously affected by coastal erosion and where offshore sand exploitation took place for artificial beach nourishment; and an area adjacent to the entrance of the Port of Aveiro, which has been subjected to the influence of several jetty reconfigurations in the past decades, and where recurrent dredging activities are carried out for maintenance of the navigation channels. It aims at better understanding some of the impacts of jetty reconfiguration and dredging on the local morphodynamics in port areas, and also how offshore excavations are able to recover through time, which is fundamental for impact assessment. The investigation of the evolution of the offshore sandpit located off Vale do Lobo, Algarve, was based on 4 bathymetric surveys, prior to and after the dredging operations (within a time span of four years 2006-2010), complemented with the analysis of wave data and numerical modelling simulations. The results show an infill of approximately 17% of the initial exploration pit in the first 4 years, with an overall smoothing of the initial excavation bottom topography. Observations combined with modelling results demonstrate that the pit evolution depends mainly on storm events, since it is essentially during these periods that there is significant sediment movement at the site depth, and, based on the predicted number of stormy days for the forecoming years, the sandpit recovery period is of ca. 38 years for its full, or near full, replenishment. The study of the sedimentary and morphological evolution of the “Barra de Aveiro” and the adjacent near-shore shelf area was based on both old (1936- 1978) and recent (2010-2013) bathymetric datasets, complemented with newly acquired sidescan sonar data and bottom sediment sampling and analysis. The results indicate that the sandbank permanency and evolution are related to a complex interaction of factors: the littoral drift, which seems to represent the main sedimentary source of the sandbank; the southwest-directed jet stream related to the littoral drift interaction with the north jetty; the ebb currents, whose direction is related to the north jetty length and orientation; the energy decrease of the ebb currents with the distance to the inlet, revealed by the granulometric variation of the surface bank sediments, which allowed the sand accumulation in the bank area and/or the removal of the finer sediment in the most energetic parts of the bank; and the engineering works such as the extension of the north jetty, that re-direct the ebb currents and the jet stream, and the dredging operations for navigation channel maintenance.