Ferramenta numérica de análise do impacto de intervenções de defesa costeira na evolução da linha de costa: custos e benefícios

Abstract

Face à importância económica e social das zonas costeiras e aos problemas de erosão que enfrentam, é de antecipar um aumento dos investimentos necessários à realização e manutenção de intervenções de defesa costeira. Assim, a necessidade de meios que permitam uma análise e comparação de soluções que se pretendem rápidas e otimizadas, avaliando custos e benefícios, motivou o trabalho de investigação proposto, que surge com o principal objetivo de desenvolver uma ferramenta numérica que promove a otimização das propostas de intervenção de defesa costeira para mitigação do problema da erosão, reunindo a capacidade simultânea de projetar a evolução da linha de costa ao longo do tempo, pré-dimensionar as estruturas de defesa costeira e quantificar os custos e os benefícios que lhes estão associados. Paralelamente, foi objetivo contribuir para a melhoria da capacidade de simulação numérica da evolução da linha de costa, através da análise do desempenho do modelo numérico LTC. A concretização do trabalho resultou no desenvolvimento de uma ferramenta de análise do impacto de intervenções de defesa costeira, a COAST (Coastal Optimization ASsessement Tool), composta por três módulos integrados. O módulo de evolução da linha de costa resultou da interface gráfica desenvolvida para o modelo numérico LTC e das alterações realizadas no algoritmo, que culminaram na versão LTC-ML2017. O módulo de pré-dimensionamento teve por base o aperfeiçoamento e a melhoria da ferramenta XD-Coast. Partindo dos resultados da evolução da linha de costa (áreas de acreção e erosão, que permitem a estimativa dos benefícios) e do pré-dimensionamento da intervenção (quantificação do volume de material envolvido na implantação da solução, que permite a estimativa dos custos), e considerando os valores monetários atribuídos pelo utilizador (tendo em conta, simultaneamente, fatores económicos, sociais, ambientais, culturais, etc.), no terceiro e último módulo, é realizada a análise de custos e de benefícios, que resulta no valor atual líquido e no rácio benefício-custo inerente a cada solução. A aplicação da COAST a um caso de estudo, permitiu comprovar a versatilidade e potencialidades da ferramenta e mostrou que, na generalidade dos cenários propostos, na perspetiva económica é conveniente intervir, apesar de se manter a tendência de perda de território ao longo do tempo. O desenvolvimento da interface gráfica para o modelo numérico LTC e a análise do desempenho e comparação com outros modelos (Pelnard-Considère,1956 e GENESIS), sustentam a capacidade de projetar a evolução da linha de costa da COAST que, integrada com a capacidade de pré-dimensionar as estruturas de defesa costeira e quantificar custos e benefícios, traduzem um meio importante para auxiliar as entidades responsáveis a sustentar as opções estratégicas adotadas para a gestão do litoral.

An increase of the investments required to the construction and maintenance of coastal interventions can be anticipated, due to economic and social importance of coastal areas coupled with their erosion problems. Thus, the present research work was motivated by the need for automatic tools that allow the quickly comparison of different solutions in order to get enhanced results, based on their costs and benefits. So, the main purpose of this work was the development of a numerical tool that leads to optimized coastal interventions proposals to mitigate the erosion problem. The numerical tool is able to predict the shoreline evolution along time, pre-design structures and quantify inherent costs and benefits. At the same time, this work aims the numerical capability improvement of the shoreline evolution simulation, through the analysis of the LTC numerical model performance. The achievement of the work’s goal results in a numerical tool with 3 integrated modules, developed in order to analyse the impact of coastal interventions (COAST: Coastal Optimization ASsessement Tool). The shoreline evolution module is composed by the graphical user interface and algorithm changes (which resulted in the LTC-ML2017 version) developed on the LTC numerical model. The pre-design module is the result of improvements made on XD-Coast tool. Considering the shoreline evolution results (accretion and erosion areas which allow the quantification of benefits) and the structure pre-design (which gives the volume of material and allows to estimate the costs), and after the definition of monetary values by the user (taking into account, simultaneously, economic, social, environmental and cultural effects), the economic balance between total costs and total benefits was made. This action occurs on the third and last module of the numerical tool and returns the net present value and the benefit-cost ratio. The COAST was applied to a case study, which allows to prove its versatility and potentialities. In the generality of the proposed scenarios, from an economic perspective, the implementation of coastal interventions is advantageous, although the shoreline retreat being still verified. The COAST’s capability to predict shoreline evolution along time is sustained by the graphical user interface development and by the performance analysis of the LTC numerical model (and its comparison with Pelnard-Considère,1956 and GENESIS). This skill combined with costal structures pre-design capability and with the costs and benefits quantification, leads to a useful tool to assist the responsible entities to support the strategic options adopted for coastal management.