Aspectos hidrodinâmicos e sedimentológicos em um canal de maré: estudo de caso do Canal da Barra da Lagoa, Florianópolis-SC

Abstract

O Canal da Barra da Lagoa é um canal de maré localizado na costa centro-leste de Florianópolis-SC que conecta a Lagoa da Conceição (laguna) ao oceano, desembocando no canto direito da Praia da Barra da Lagoa. Os efeitos das marés na embocadura externa do canal são os principais responsáveis pela regulação dos níveis de água no interior da laguna, sendo que a onda de maré, ao adentrar no estuário, sofre resistência devido ao atrito de fundo, ocasionando perda de sua energia ao longo do canal. A atenuação no sinal da onda de maré pode ser verificada pelo fato que a amplitude da variação dos níveis de água no interior da laguna é menor que no oceano. A compreensão do comportamento das correntes que ocorrem em um canal de maré, as quais são provocadas pela diferença entre os níveis de água internos e externos, é de fundamental importância, uma vez que são os principais responsáveis pelas trocas de massas de água e biológicas entre água salgada do mar e água doce continental. Sendo assim, as velocidades de correntes no canal são consideradas como um agente efetivo no processo de transporte de sedimentos, renovação e qualidade das águas no estuário. Com o objetivo de investigar os padrões hidrodinâmicos que ocorrem na área de estudo, realizou-se uma caracterização deste ambiente a partir da análise dos dados ambientais disponíveis, compreendendo dados de níveis de água, correntes, meteorológicos (ventos, temperatura do ar, precipitação e umidade relativa) e de qualidade de água (salinidade e temperatura da água). Com base nessa caracterização, desenvolveu-se um estudo de modelagem numérica realizando simulações de 4 meses, correspondentes ao período entre Out-2013 e Jan-2014. Os modelos utilizados foram MIKE 21 (bidimensional) e MIKE HYDRO River (unidimensional). Avaliou-se a influência do coeficiente de rugosidade de fundo (Manning) sobre a hidrodinâmica no canal, por meio de uma análise de sensibilidade. Com base na granulometria dos sedimentos de fundo do canal, composto principalmente por areias médias/finas, foi estimado o valor de 0,036 para o coeficiente de Manning. Com a finalidade de avaliar a influência deste parâmetro, foi simulado um acréscimo hipotético para 0,045 e 0,055; resultando em um decréscimo nas velocidades de corrente no canal de 13% e 24%, respectivamente. Também foi estudada a capacidade do canal em atuar como um filtro de maré, avaliando a atenuação dos níveis de água e das intensidades de correntes ao longo do canal. Verificou-se que uma onda de maré que adentra o Canal da Barra da Lagoa sofre atenuação média de 89% de sua energia ao chegar na laguna. A partir dos resultados obtidos no estudo de modelagem, foi possível identificar as áreas com maior tendência a sofrer erosão, relacionando as máximas velocidades de corrente simuladas com os valores de referência de metodologias consolidadas. Identificou-se que, para os tipos de sedimentos presentes no canal, os processos erosivos no fundo acontecem a partir das velocidades de corrente acima de 0,4 m/s.

Abstract : The Barra da Lagoa s Channel it is an inlet channel located on the east-central coast of Florianópolis-SC that connects Lagoa da Conceição (lagoon) to the ocean, ending up into the right corner of Barra da Lagoa s beach. The tidal effects on the external mouth of the channel are the main responsible for the water levels regulation inside of the lagoon, wherein when the tidal wave enter through the channel s mouth suffers resistance due to bottom roughness friction, causing loss of its energy along the channel. The tidal wave signal attenuation can be verified by the fact that the amplitude of the water level variation inside of the lagoon is smaller than in the ocean. The understanding of the currents behavior that occur in an inlet channel, which are caused by the difference between internal and external water levels, is of fundamental importance, regarding it is are the main responsible for the water and biological mass changes between ocean salt water and continental freshwater. Thus, the currents velocities in the channel are considered as an effective agent in the process of sediment transport, water renewal and water quality in the estuary. In order to investigate the hydrodynamic patterns that occur in the studied area, it was performed an environmental characterization based on the analysis of available environmental data, including water levels, currents, meteorological (winds, air temperature, precipitation and relative humidity) and water quality (salinity and water temperature). Based on this characterization, a numerical modeling study was developed, performing simulations of 4 months, corresponding to the period between Oct-2013 and Jan-2014. The models used were MIKE 21 (two-dimensional) and MIKE HYDRO River (one-dimensional). The influence of the bottom roughness coefficient (Manning) on the channel hydrodynamics was evaluated based in a sensitivity analysis. Considering the bottom sediments granulometry in the channel, composed mainly by medium/fine sands, the value estimated for Manning coefficient was 0.036. In order to evaluate the influence of this parameter, it was simulated a hypothetical increase to 0.045 and 0.055; resulting in a decrease in channel current velocities of 13% and 24%, respectively. It was also studied the channel's capability to act as a tidal filter, evaluating the water levels and current velocities attenuation along the channel. It was verified that a tidal wave who enters in the Barra da Lagoa s Channel suffers average energy attenuation of 89% o when arriving in the lagoon. From the results obtained in the modelling study, it was possible to identify areas with the highest tendency to suffer erosion, relating the maximum simulated current velocities against the reference values of consolidated methodologies. It was identified that, for the sediment grain sizes present in the channel, the erosive processes in the bottom happen from current velocities above 0.4 m/s.