Contribution to the study of the Ria de Aveiro inlet morphodynamics

Abstract

Over the years it was observed at the Ria de Aveiro lagoon inlet, near the head of the north breakwater, a depth increase that might threaten the stability of this structure. A trend of accretion in the navigation channel of this lagoon is observed, endangering the navigation in this region. In order to understand the origin of these and other trends observed, the knowledge of the sediment transport in the study area is imperative. The main aim of this work is understanding the dominant physical processes in the sediment transport of sediment at the Ria de Aveiro lagoon inlet and adjacent area, improving knowledge of this region morphodynamics. The methodology followed in this study consisted in the analyzes of the topohydrographic surveys performed by the Administration of the Aveiro Harbor, and in the numerical simulations results performed with the morphodynamic modeling system MORSYS2D. The analysis of the surveys was performed by studying the temporal evolution of the bathymetry. The numerical analysis was based on the implementation of the model at the study area, sensitivity analysis of the formulations used to compute the sediment transport to the variation of input parameters (e.g. depth, sediment size, tidal currents) and analysis of the sediment uxes and bathymetric changes predicted. The simulations considered as sediment transport forcing the tidal currents only and the coupled forcing of tides and waves. Considering the wave e ect as sediment transport forcing, both monochromatic waves and a wave regime were simulated. The results revealed that the observed residual sediment transport patterns are generated due to the channel con guration. Inside the lagoon the uxes are mainly induced by the tidal currents action, restricting the action of waves to the inlet and adjacent coast. In the navigation channel the residual sediment uxes predicted are directed o - shore with values between 7 and 40 m3=day generating accretions of approximately 10 m3=day for the shallower region and 35 m3=day for the region between the tidal gauge and the tri^angulo das mar es. At the inlet, the residual uxes are approximately 30 m3=day inducing trends of erosion of approximately 20 m3=day. At the North side of the nearshore accretion is predicted, while at the South side is predicted erosion, at the rates of 250 and 1500 m3=day, respectively. It was also concluded that the waves with higher contribution to the residual sediment

uxes are those with heights between 4 and 5 m. However, the storm waves with heights bigger than 5 m, despite their 10% of frequency of occurrence are responsible for 25% of the observed sediment transport.

Ao longo dos anos observou-se junto ao quebramar norte da embocadura da Ria de Aveiro um aumento da profundidade, que poder a colocar em perigo a estabilidade desta mesma estrutura. E igualmente observada uma tendência de acreção no canal de navegação desta laguna, colocando em risco a navegabilidade nesta região. Para compreender a causa destas tendências e de outras observadas, e necess ario um conhecimento do transporte de sedimentos nesta região de estudo. Este trabalho tem assim como objectivo principal a compreensão dos processos físicos dominantes no transporte de sedimentos na embocadura e area adjacente da Ria de Aveiro, aumentando os conhecimentos da morfodinâmica desta região. A metodologia seguida neste estudo consistiu na análise de levantamentos topohidrográficos realizados pela Administração do Porto de Aveiro e de resultados de simulações num ericas efectuadas com o sistema de modelos morfodinâmico MORSYS2D. A análise dos levantamentos foi feita através do estudo de evolução temporal da batimetria. A análise numérica teve como base a implementação do modelo para a area de estudo, análises de sensibilidade das fórmulas de cálculo do transporte de sedimentos a variação de parâmetros de entrada (por exemplo: profundidade, diâmetro médio do sedimento, velocidade da corrente de mar e), e análise dos resultados numéricos de uxos de sedimentos e de variações batimétricas. As simulações efectuadas consideraram apenas o for camento de correntes de mar e e o forçamento conjunto de mar e e ondas no transporte de sedimentos. No caso do forçamento de ondas foram efectuadas simulações com ondas monocromáticas e com um regime de agitação real. Os resultados revelaram que os padrões observados para o transporte residual de sedimentos têm origem na configuração do canal. Verificou-se também que no interior da laguna os uxos são maioritariamente induzidos pela acção do campo de correntes de mar e, restringindo-se a acção do campo de agitação a embocadura e costa adjacente. No canal de navegação são previstos uxos residuais de sedimentos direccionados para o exterior da laguna que oscilam entre 7 e 40 m3=dia e originam acreções na ordem de 10 m3=dia na região menos profunda e de 35 m3=dia para a região entre o mar egrafo e o triângulo das marés. Na região da embocadura os uxos residuais de sedimentos são de aproximadamente 30 m3=dia gerando tendências de erosão de aproximadamente 20 m3=dia. Na area exterior da embocadura e prevista acreção a Norte da embocadura e erosão a Sul as taxas de 250 e 1500 m3=dia, respectivamente. Concluiu-se ainda que as ondas com maior contributo para o uxo residual de sedimentos têm alturas compreendidas entre 4 e 5 m. No entanto, as ondas de tempestade, com alturas superiores a 5 m, apesar de terem apenas 10% de frequência de ocorrência são respons aveis por 25% do transporte de sedimentos observado.