Universidade Federal Do Rio De Janeiro

Universidade Federal do Rio de Janeiro ANÁLISE HIDROSSEDIMENTOLÓGICA DE EVENTUAL RUPTURA DA RESTINGA DA MARAMBAIA, BAÍA DE SEPETIBA, RJ Ludmila Assunção Pinheiro 2015 ANÁLISE HIDROSSEDIMENTOLÓGICA DE EVENTUAL RUPTURA DA RESTINGA DA MARAMBAIA, BAÍA DE SEPETIBA, RJ Ludmila Assunção Pinheiro Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Oceânica, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Engenharia Oceânica. Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman Rio de Janeiro Março de 2015 ANÁLISE HIDROSSEDIMENTOLÓGICA DE EVENTUAL RUPTURA DA RESTINGA DA MARAMBAIA, BAÍA DE SEPETIBA, RJ Ludmila Assunção Pinheiro TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA OCEÂNICA. Examinada por: __________________________________________ Prof. Paulo Cesar Colonna Rosman, Ph.D. __________________________________________ Prof. Claudio Freitas Neves, Ph.D. __________________________________________ Profª. Susana Beatriz Vinzon, D.Sc. __________________________________________ Prof. Dieter Carl Ernst Heino Muehe, Dr. rer. Nat. __________________________________________ Prof. Antonio Henrique da Fontoura Klein, D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ-BRASIL MARÇO DE 2015 Pinheiro, Ludmila Assunção Análise Hidrossedimentológica de Eventual Ruptura da Restinga da Marambaia, Baía de Sepetiba, RJ/ Ludmila Assunção Pinheiro. – Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2015. XXVI, 164 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman Tese (doutorado) – UFRJ / COPPE / Programa de Engenharia Oceânica, 2015. Referências Bibliográficas: p. 157-164. 1. Restinga da Marambaia. 2. Canal de Maré. 3. Evolução Morfológica. I. Rosman, Paulo Cesar Colonna. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Engenharia Oceânica. III. Título. iii Ao meu filho, Noah Pinheiro de Andrade iv AGRADECIMENTOS Ao professor Paulo Cesar Colonna Rosman, pela amizade e magnífica orientação. Com seu incrível dom para ensinar, despertou em mim grande interesse em assuntos que, à primeira vista, pareciam bastante complexos. Ao professor Claudio Neves, pelas importantes contribuições e sugestões na elabora- ção deste texto, mostrando novos caminhos e possibilidades de pesquisa e ampliando significativamente o entendimento dos complexos processos envolvidos na dinâmica da região de estudo. À Patrícia Rosman, por implementar todo o efeito de ondas no SisBaHiA®. Isso foi muito importante para o desenvolvimento deste trabalho. Aos professores João Sérgio Fajardo Roldão e José Otavio Goulart Pecly, pela amizade e pelos valiosos ensinamentos. Grande parte dos conhecimentos que adquiri se deve ao período de trabalho no Laboratório de Traçadores. À Marise Cardoso dos Santos, pelo cuidado, carinho e amizade. Pela alegria que con- tagia todo o ambiente de trabalho. Muito obrigada por toda a ajuda. Você foi incrível, sempre! Aos amigos da Engenharia Costeira, Luiz Guilherme Morales de Aguiar e Anton Georg Johannes Rosenhagen, pelos ensinamentos e pelo trabalho em equipe durante o pro- cesso de implementação do efeito de ondas no modelo hidrodinâmico e modelo de transporte de sedimentos do SisBaHiA®. À amiga Izabel Christina Martins Nogueira, pela ajuda com o modelo numérico de ondas WAVEWATCH III (WW3). Aos amigos Clara, Rodrigo e Taoan, pelas carinhosas críticas e sugestões feitas durante a elaboração deste documento. v À todos os amigos da Engenharia Costeira, em especial Eduardo Gorbeña, Taoan Fran- klin, Mário Grüne, Pedro Brant, Daniel Runkel, Diego Sfrendrech, Tathiane Alves, Maria Clara, Isabela Cabral, Andreia Queima, Lourdes Barros, Mônica Young, Jeane Fachi, Rodrigo Amado, Rodrigo Peixoto, Renato Queiroz, Tiago Dutra, Teodosio Nzualo, Paulo Sigaúque, Paulo Tadeu, Felipe Barbosa e Felipe Amorim, por tornarem o nosso ambiente de trabalho tão alegre e divertido, onde uns ajudam os outros. Sei que posso contar com vocês sempre! À CAPES, pelo apoio financeiro durante o curso de doutorado. Aos meus irmãos Luana e Atini, e às princesinhas Anita e Domithila, por simplesmente existirem, tornando minha vida muito mais feliz. Aos meus pais Milton e Elcie, pelo amor incondicional e pela maneira madura de criação aos filhos, estabelecendo bases sólidas de caráter, força, sensibilidade e união no lar. Ao homem da minha vida, William, por me fazer superar meus desafios, por ser meu maior parceiro e companheiro, pelo cuidado e dedicação, pelo sorriso no rosto que me encanta e por ser pai do meu filho, estando ao meu lado nessa incrível aventura de educar e ver crescer o nosso pequeno Noah. E, por fim, à Deus, pela maneira como tudo dá certo, como as portas se abrem, fazendo da vida uma incrível experiência. vi A voz do mar fala pra alma. vii Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Doutor em Ciências (D.Sc.) ANÁLISE HIDROSSEDIMENTOLÓGICA DE EVENTUAL RUPTURA DA RESTINGA DA MARAMBAIA, BAÍA DE SEPETIBA, RJ Ludmila Assunção Pinheiro Março/2015 Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman Programa: Engenharia Oceânica A restinga da Marambaia consiste em um extenso e estreito cordão arenoso que protege a baía de Sepetiba das ondas do oceano Atlântico. Um dos aspectos mais mar- cantes da restinga da Marambaia é a sua forma, muito comprida e com trechos bastante estreitos. Por conta disso, existe uma preocupação, tanto por parte do setor industrial como da população local, com uma tendência de rompimento da faixa de areia e a consequente mudança na dinâmica das correntes dentro da baía de Sepetiba. Dentro deste contexto, a presente pesquisa buscou estudar a resposta da restinga da Marambaia à formação de um canal de maré, além de consequências hidrodinâmicas na baía de Se- petiba. Para isso, simulou-se computacionalmente a evolução morfológica de uma ruptura da restinga e analisou-se os efeitos hidrodinâmicos gerados por marés, ventos e ondas nos processos sedimentológicos da região. Analisando-se os resultados, con- cluiu-se que: Se houver uma ruptura da restinga da Marambaia com consequente for- mação de canal de maré de no mínimo 50 m2, tal canal irá aumentar até tornar-se a principal ligação entre a baía de Sepetiba e o mar. Além disso, a formação de canal de maré na restinga da Marambaia altera de maneira significativa o padrão de correntes no interior da baía de Sepetiba. viii Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.) HYDROSEDIMENTOLOGICAL ANALYSIS OF AN EVENTUAL BREACH IN THE MARAMBAIA BARRIER ISLAND, SEPETIBA BAY, RJ Ludmila Assunção Pinheiro March/2015 Advisor: Paulo Cesar Colonna Rosman Department: Oceanic Engineering The Marambaia barrier island is a long and narrow sandy barrier, which protects the Sepetiba bay from Atlantic Ocean waves. One of the most remarkable feature of the Marambaia barrier island is its shape, too long and very narrow at some points. Because of that, there is a concern by both the industrial sector and the local population, with an eventual breaching tendency of the sand zone and the consequent current dynamic changes in the Sepetiba bay. In this context, the present research aimed to study the response of the Marambaia barrier island to the formation of a tidal inlet, and hydrodynamic effects in Sepetiba bay. For this, the morphological evolution of a barrier island breaching was computationally simulated and the hydrodynamic effects generated by tides, winds and waves in the sedimentological processes in the region was analyzed. The study concluded that if occurs a rupture of the Marambaia barrier island with consequent tidal inlet formation of at least 50 m2, this channel will grow to become the main link between the Sepetiba Bay and the sea. Furthermore, the tidal inlet formation in Ma- rambaia barrier island modify significantly the current pattern within the Sepetiba bay. ix SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1 1.1 OBJETIVOS ................................................................................................... 2 1.1.1 Objetivo Geral .......................................................................................... 2 1.1.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 2 1.2 HIPÓTESE ..................................................................................................... 3 1.3 ESTRUTURAÇÃO DO TEXTO ....................................................................... 4 2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ...................................................... 6 2.1 ASPECTOS GERAIS ...................................................................................... 6 2.2 IMPORTÂNCIA POLÍTICA E ECONÔMICA.................................................... 8 2.3 MEIO AMBIENTE ......................................................................................... 11 2.4 SEDIMENTOLOGIA ..................................................................................... 13 2.5 HIDROGRAFIA ............................................................................................. 14 2.6 ASPECTOS HIDRODINÂMICOS E METEOROLÓGICOS ........................... 16 2.7 MUDANÇAS CLIMÁTICAS ..........................................................................

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