Conclusões

Este trabalho teve como objectivo principal a análise da hidrodinâmica, recorrendo a um modelo de circulação tridimensional em situações normais e excepcionais, e a caracterização da dinâmica sedimentar no estuário do rio Douro, suportadas por ferramentas de modelação matemática.

Para cumprir estes objectivos houve a necessidade de aprendizagem e de desenvolver uma caracterização pormenorizada das ferramentas de modelação hidrodinâmicas e de dinâmica sedimentar. Foram concebidos uma série de cenários, possíveis de ocorrerem com interesse para uma análise e investigação das características hidrodinâmicas e de sedimentação erosão no estuário do rio Douro.

Perante os resultados obtidos e analisados, este estudo possibilitou retirar as seguintes conclusões:

Retiram-se as seguintes conclusões gerais do trabalho desenvolvido:

A aplicação de modelos matemáticos ao estudo da hidrodinâmica e da dinâmica sedimentar em zonas estuarinas, demonstrou que esta ferramenta de modelação matemática (Delft3D) é particularmente útil para a análise destes sistemas aquáticos. A calibração e validação destes modelos através de dados obtidos por medições, e de características e comportamentos das massas de água intrínsecas ao estuário, permite construir poderosos meios informáticos de grande utilidade na análise e investigação relativamente às áreas da hidrodinâmica e da dinâmica sedimentar nos sistemas estuarinos.

Através da análise hidrodinâmica pode-se deduzir que a velocidade do escoamento no estuário do rio Douro depende com maior importância e

relevância de dois factores que são o caudal descarregado pela barragem de Crestuma, e o tipo de maré que actua no estuário. O caudal porque quanto maior o volume de água descarregado pela barragem de Crestuma num dado intervalo de tempo, maior será a velocidade de escoamento numa dada secção do canal do rio Douro. A maré porque quanto maior for a amplitude de maré maior será o volume de água oceânica que é deslocada durante o período de enchente e de vazante do estuário, gerando velocidades de escoamento mais elevadas. Os valores máximos da velocidade de escoamento localizam-se na zona junto ao quebra-mar, devido à redução da secção transversal.

Os valores associados à dinâmica sedimentar estão inteiramente dependentes das condicionantes hidrodinâmicas anteriormente referidas como o caudal fluvial e a amplitude da maré, registando-se durante o período da vazante uma maior concentração de sedimentos relativamente à enchente, o que sugere que nem toda a quantidade de sedimentos volta com a enchente da maré, uma grande parte parece capaz de avançar em direcção à embocadura. A descarga fluvial apresenta-se como factor chave para os sedimentos saírem do estuário para o oceano, sendo que nos cenários de cheia a morfologia de fundo do rio é completamente alterada, devido à descarga de grandes quantidades de água em tempo reduzido. Os resultados da erosão, sedimentação e concentração de sedimentos são também amplamente condicionados pelas características dos sedimentos não coesivos, como o diâmetro médio dos sedimentos e a sua massa volúmica. Os valores mais elevados de erosão e sedimentação ocorrem na mesma zona que os valores mais elevados da concentração de sedimentos, junto ao quebra-mar, onde se registam os valores máximos da velocidade de escoamento, estando directamente relacionados.

Da análise de ruptura das estruturas de defesa, podemos afirmar que o seu colapso origina velocidades de escoamento, erosões/sedimentações e consequentemente valores da concentração de sedimentos menores no estuário do rio Douro, alterando a localização onde estes valores máximos ocorrem para a zona mais profunda do estuário junto à ermida de São Miguel-o-Anjo ao invés de ocorrerem mais a jusante na zona junto ao quebra-mar. Para situações de cheia, observa-se uma diminuição

considerável dos valores de nível da água junto à embocadura do estuário em relação ao cenário de não ruptura.

Salientam-se as seguintes conclusões específicas relativamente à análise

hidrodinâmica:

À saída do estuário do rio Douro, registou-se uma diferença de amplitude da maré de aproximadamente um metro em relação à maré morta e maré viva.

Relativamente à altura da água, é exposta uma grande área da restinga no momento de baixa-mar, sendo esta maior ou menor conforme seja maré viva ou maré morta criando assim um grande banco de areia na parte sul do estuário, sendo posteriormente coberta parcialmente na transição para preia-mar, mas não totalmente coberta criando assim uma barreira ao escoamento da água do rio Douro para o oceano, que se processa sempre na parte norte do estuário para as situações de caudal médio anual, em anos húmidos e em anos secos, que são descarregados pela barragem de

Crestuma. No caso de caudal de cheia, de 10 000 m3/s, escoado pelo rio

Douro, a restinga é submersa quase na sua totalidade.

Os valores mais elevados da velocidade ocorrem na parte superior da embocadura do estuário devido ao estreitamento da seção transversal gerado pela presença do quebra-mar, enquanto na parte inferior da embocadura no interior do estuário a velocidade é muito próxima do valor nulo.

São visíveis dois vórtices posteriores à embocadura do estuário, um na direcção anti-horária e outro na direcção horaria a sul e a norte do jacto de água, respectivamente.

Em todo o desenvolvimento do estuário do rio Douro, desde o oceano até à barragem de Crestuma, são evidenciadas quatro zonas onde a velocidade atinge picos. A principal zona onde este fenómeno acontece é na entrada do estuário devido ao estreitamento da seção gerada pela presença do quebra-mar, e onde ocorrem os valores mais elevados da velocidade de escoamento, o segundo pico de velocidade ocorre na zona mais profunda do estuário que se situa perto da ermida de São Miguel-o- Anjo, o terceiro pico ocorre junto à Ponte da Arrábida e o quarto pico ocorre entre a Ponte do Infante e a Ponte do Freixo.

Constatou-se que não ocorre a inversão do sentido de escoamento na

situação de maré viva, para caudais fluviais superiores a 1200 m3/s, e em

mare morta para caudais fluviais igual ou superiores a 700 m3/s.

Os valores superiores da velocidade ocorrem à superfície, e vão diminuindo com a profundidade, de uma forma menos acentuada até aproximadamente metade da altura da coluna de água, acentuando-se cada vez mais à medida que a profundidade aumenta

Salientam-se as seguintes conclusões específicas relativamente à análise da

dinâmica sedimentar:

As zonas que apresentam maiores valores de erosão e sedimentação estão localizadas junto à embocadura (sendo esta a que apresenta valores mais elevados), a jusante da Ponte da Arrábida e ente a Ponte do Infante e a Ponte do Freixo.

O transporte de sedimentos é feito predominantemente em direcção ao mar para todos os cenários considerados, e é visível a existência de erosão localizada no início do quebra-mar, seguido de uma deposição de sedimentos formando um banco de areia a jusante deste, que vai reduzindo de valor à medida que se desloca para o oceano devido as correntes tenderem a ser de menor intensidade.

No cenário de cheia com caudal de 10 000 m3_{/s existe uma grande}

alteração da configuração de fundo do estuário, apresentando grandes valores de erosão e de sedimentação principalmente na zona da embocadura e junto a Ponte da Arrábida. Os valores mais elevados de erosão estão predominantemente situados no meio do canal onde se desloca a maior parte do volume de água e a maiores velocidades, arrastando consigo os sedimentos do leito, enquanto os valores mais elevados de sedimentação encontra-se localizado nas margens.

Relativamente à profundidade em relação ao zero hidrográfico do leito do rio referente à zona central do leito para o cenário de cheia constata-se a criação de duas zonas profundas que chegam aos 20 m e 18 m de profundidade localizadas na embocadura e junto à Ponte da Arrábida, oriundas da grande erosão que ocorreu nessas zonas durante a simulação, enquanto nas margens do leito o fundo eleva-se em 4 m relativamente à

posição inicial, o que poderá ser desfavorável para as condições de navegabilidade.

É conclusivo que os valores da erosão, sedimentação e concentração de sedimentos apenas se alteram a quando da vazante do estuário, e mantêm-se constantes no momento da enchente proporcionado pelo ciclo das marés, devendo-se ao facto de as velocidades de escoamento serem superiores no período da vazante.

Os valores de velocidade são demasiado baixos no momento da enchente do estuário, para arrastarem as partículas de areia na zona do quebra-mar, provocando assim um período de tempo onde o fundo se mantém constante. É perceptível que o valor da velocidade necessária para arrastar as partículas de areia com as características descritas para o cenário 17, localizadas à saída do estuário junto ao quebra-mar (estação de observação 3), é aproximadamente 0,3 m/s. Relativamente ao caudal

de cheia, de 10 000 m3/s são obtidos grandes valores de velocidade

devido ao grande volume de água descarregado pelo estuário para o oceano, o que provoca constantemente grandes erosões na embocadura do estuário.

A concentração de sedimentos variou ao longo do tempo de forma semelhante ao caudal descarregado na embocadura, havendo uma forte relação entre a concentração de sedimentos em suspensão e sobre o fundo e a velocidade de descarga.

O valor da concentração de sedimentos divergem da superfície para o fundo do canal do rio, e a sua distribuição não é uniforme, aliás o valor vai diminuindo consideravelmente à medida que se aproxima da superfície, tendo nos casos de caudal médio anual, em anos húmidos e em anos secos um valor próximo de nulo na camada superficial,

enquanto para o caudal de cheia de 10 000 m3/s a camada superficial

apresenta um valor de aproximadamente 0,8 kg/m3. Esta distribuição de

valores da concentração deve-se essencialmente às características dos sedimentos, para além das diferenças nas correntes (sentido, direcção e valor das velocidades).

Algo comum aos cenários da maré analisados é a discrepância entre os valores das simulações com maré viva e com maré morta, sendo que nas simulações que utilizam a maré viva os valores são muito superiores em

relação aos de maré morta tanto no caso de sedimentação como no de erosão.

Registou-se que à medida que o diâmetro médio dos sedimentos aumenta os valores de transporte de sedimentos no fundo vão subindo de valor, e em contrapartida os valores de transporte de sedimentos em suspensão vão baixando de valor, enquanto no caso da alteração da massa volúmica os valores de transporte de sedimentos no fundo e em suspensão vão diminuindo de valor à medida que o valor da massa volúmica dos sedimentos aumenta. Apenas nos períodos de maior velocidade de escoamento, devido ao fenómeno da vazante do estuário, os valores de transporte de sedimentos não são nulos.