Alcance da profundidade de fechamento dos perfis
Em relação ao método tradicional de levantamento de perfil praial, a metodologia proposta apresenta a vantagem de gerar perfis de praia completos até no mínimo a profundidade de fechamento de grande relevância em estudos de dinâmica e engenharia costeira. A profundidade de fechamento é dada por:
1,57 (4.6)
Onde, é a altura significativa efetiva de onda.
Birkemeier (1985), através de uma versão simplificada, obteve a altura significativa efetiva da onda por (He):
96
5,6 (4.7)
Onde é a média das alturas significativas ao longo de um ano e é o desvio padrão das alturas significativas (Dean, 2002).
Na área de estudo, a profundidade de fechamento foi calculada a partir das estatísticas de ondas geradas através do modelo de longo prazo do Sistema de Modelagem Costeira (SMC-Brasil, IH-Cantabria, 2012) e os valores encontradados foram de 3,57 metros, 3,73 metros e 4,05 metros para os perfis A, B e C da Figura 4.8, respectivamente. Portanto, os intervalos de altitudes apresentados na Figura 4.6 mostram que o MDE cobriu todo o intervalo de profundidade de fechamento.
Feições morfológicas modeladas no MDE
A acurácia decimétrica dos MDE integrados, aliado à excelente distribuição espacial dos dados coletados, permitiu a modelagem das principais feições morfológicas indicadoras do estágio de praia em toda a sua porção. A Figura 4.7 ilustra exemplos de feições morfológicas visualizadas nos modelos, características dos setores emerso, submerso e alternados (emersos e submersos). No setor emerso, destacam-se as dunas frontais (foredune), típicas de praias dissipativas e intermediárias (Muehe, 2001), onde as elevações estão representadas em tons de marrom a cinza claro; e, bermas (berms) distribuídas ao longo deste trecho, representadas em tons de verde escuro. No setor submerso se observa bancos e calhas longitudinais (longshore bar and trough) comuns de praias em estagio intermediário. No setor alternado foram modeladas feições que se alternam em setores praiais emersas e submersas, tais como cúspides (rhytmic bar and beach) e terraços de baixamar (low tide terrace). Nos exemplos ilustrados, pode-se inferir sobre a relação entre os relevos dos trechos, independente da posição espacial, pois estão georreferenciados e relacionados a um mesmo referencial altimétrico. Assim, por exemplo, se pode identificar que as dunas frontais possuem altitudes mais elevadas do que as altitudes das bermas, assim como as cúspides e os terraços de baixamar estão em níveis mais elevados em relação aos bancos e calhas.
Figura 4.7 - Feições morfológicas (foredune) frontais em tons de m cúspides (rhythmic bar and beac (longshore bar and trough). Eqü submersa, respectivamente. Unid
4.5.3 APLICAÇÕES DO M
Estudo de perfis de p
A Figura 4.8 ilustra topografia com a batimetri proposta permite a extraçã abrangência da modelagem, definição de estágios morfo entre os exemplos de perfis (1997), por meio de uma e praia para definir os valores ômega (Ω) fixados por Wrig
cas modeladas na área de estudo com base na metod e marrom e a cinza claro, bermas (berms), banco
each) e terraço de baixamar (low tide terrace), ban
qüidistância das curvas de nível de 0,25 e 0,5 met dade: metro.
MDE INTEGRADO PARA A FACE PRA
e praia: Classificação e análise de perfil de
ra exemplos de perfis de praia extraídos do etria. Em comparação ao método tradicio ação e classificação de perfis de praia e m, e não apenas em perfis de praia especí rfodinâmicos da praia é possível observar d fis de praia no estudo de caso, ilustrados n
equação (4.8), utiliza informações da dec res teóricos de estágios de praia utilizando o
right et al. (1985):
97
todologia proposta: Dunas ncos de praia rítmicos ou ancos e calhas submersas etros na porção emersa e
AIAL de equilíbrio do MDE integrado da cional, a metodologia a em toda a área de ecíficos. Em relação à r diferenças marcantes s na Figura 4.8. Klein eclividade da face da o os valores médios de (4.8)
98
A vantagem desse método é oferecer uma rápida avaliação empírica do estágio de uma praia apenas com base no MDE gerado a partir dos dados integrados topobatimétricos. Desse modo, a partir do emprego desse índice o perfil A-A’ sugere um estágio morfológico de praia do tipo dissipativo (Ω = 6,7) que de acordo com Muehe, (2001) é caracterizado por baixo gradiente topográfico e extensa zona de surfe; o perfil B-B’ aponta para uma praia de estágio intermediário (Ω = 4,8) do tipo Banco de Calha Longitudinal (BCL) onde feições morfológicas características desse tipo de ambiente, tais como calhas e bancos, são observadas; o perfil C-C’ indica estado praial também intermediário (Ω = 3,3) de Bancos de Praia de Cúspides (BPC). Segundo Muehe, (2001), tais estágios intermediários são desenvolvidos a partir de um perfil dissipativo numa sequência acrecional com uma face de praia mais íngreme que no perfil dissipativo. Assim, foi possível inferir que o sentido da direção de evolução da praia, bem como a intensidade de inclinação da superfície altimétrica, é de S para N.
A partir do MDE integrado pode-se analisar o suprimento de sedimentos da zona de praia em relação ao perfil de equilíbrio teórico. Para isso, deve-se ter informações adicionais dos parâmetros meteocenográficos como ondas, correntes, marés, ventos e granulometria dos sedimentos na face praial. Através do cálculo do perfil de equilíbrio (Equação 4.9) proposto por Dean (1991), utilizando valores médios de granulometria (Amaro et al., 2012), foi encontrado o perfil de equilíbrio para cada perfil indicado na Figura 4.8.
⁄ (4.9)
Onde, Ap é o parâmetro escalar, e x é a profundidade da água desde a linha de praia, sendo que o parâmetro escalar Ap é dado em função da granulometria do perfil expresso
por (Moore, 1982; Dean, 1983):
1,04 0,086 (4.10)
Como exemplo, o pe déficit e suprimento de arei que o atual perfil submerso face da praia e mais elevado
O perfil B-B’, por su base da face praial e abaix profundidade.
No perfil C-C’ é pos sutil estado de equilíbrio em profundidade de fechamento
Figura 4.8 – Exemplos de perfis perfil de equilíbrio (linha tracejad Sizígia; MLWS - Mean Low Wat Nível Médio do Mar.
Geração de mapas de
A Figura 4.9 apresen (c), indicadora de canais su declividade, importante no declividade (em graus) para
perfil A-A’ da Figura 4.8 aponta para um reia em relação ao perfil de equilíbrio teór so da praia encontra-se nitidamente mais re do imediatamente abaixo da cota de 3 m. sua vez, aponta para um suprimento de se
aixo de 3,5 m; e falta de suprimento en
ossível detectar que há um suprimento posi em quase todo o perfil com ao longo do m nto.
fis topobatimétricos extraídos do modelo de integr jada). Onde MHWS - Mean High Water Spring - M
ater Spring - Média das Baixamares de Sizígia e M
s de declividade, aspecto e rede de fluxo
senta os mapas de declividade (a), aspecto submersos, gerados a partir do MDE int no estudo da morfodinâmica praial, m ra toda a área de estudo. O mapa de aspecto
99
uma alternância entre eórico, tendo em vista s rebaixado na base da
sedimento adjacente à entre 1,0 - 3,5 m de
ositivo de sedimento e mesmo até próximo à
egração (linha contínua) e Média das Preamares de e MSL - Mean Sea Level –
to (b) e rede de fluxo integrado. O mapa de mostra intervalos de cto indica a orientação
das declividades das superf mapa de rede de fluxo (Gle sentido dos principais cana esses mapas são úteis a dive sentido e da intensidade de costeiros, tais como ventos, comportamento dos perfis d comportamento do mapa de indicando, como descrito na altimétrica cresce de S para preferenciais: NNO próximo do perfil C-C’. Tal configura dessa região de baías em for altos e baixos estruturais bem padrão de refração e difração zona submersa. Os canais tiv mais profundas essa orienta mais rasa a orientação prefe toda a área. É importante re refletem o mesmo sentido da
a
erfícies em graus a partir do Norte (De Sm leyzer et al., 2004; Strahler, 1952, 1957) nais submersos encontrados na área de es iversas aplicações costeiras como, por exem de transporte de sedimentos e da atuação de os, ondas e correntes sobre a superfície pra s descritos na área de estudo (Figura 4.8) a de declividade da Figura 4.9 (Burrough & na seção anterior, que a intensidade de incl ra N. O mapa do aspecto da Figura 4.9 apon mo ao perfil A-A’; NNE ao longo do perfi uração pode estar associada ao tipo de morf forma de zeta, onde os efeitos da estruturaç bem pronunciados, podem favorecer a erosã
ção de ondas afetadas nos relevos presentes tiveram orientação média para NE (~31º), ntação ficou em torno de 12º, enquanto qu eferencial foi de cerca de 43º, com desvio ressaltar, que os modelos revelaram que das principais feições estruturais da região
b
100 mith et al., 2009). O sugere os direção e estudo. Em conjunto, emplo, na indicação do de agentes dinâmicos raial. É notável que o acompanha o mesmo & McDonell, 1998.) nclinação da superfície onta para três direções rfil B-B’; NE ao largo orfologia característica ração neotectônica, de são em decorrência do tes ao longo da costa e º), sendo que nas áreas que próximo à porção io padrão de 13,5º em e os canais mapeadoscosteira.
101
Figura 4.9 – Mapas de declividade (a), de aspecto (b) e de rede de fluxo (c) na porção submersa da Praia de Ponta Negra, Natal/RN.
4.6 CONCLUSÕES
Este artigo apresentou uma metodologia desenvolvida para levantamento, geração e avaliação de Modelos Digitais de Elevação (MDE) de superfícies praiais unificados para os setores emersos e submersos em litorais arenosos, a partir da integração de dados topográficos e batimétricos mensurados in situ e georreferenciados com precisão decimétrica, ajustada aos estudos de morfodinâmica costeira em processos de curta duração. Os estudos foram realizados na enseada da Praia de Ponta Negra em Natal/RN que no decorrer das últimas décadas tem sofrido intensa erosão.
Os resultados mostraram que as coordenadas geodésicas e as altitudes ortométricas dos pontos amostrais topográficos e batimétricos foram obtidas com alta produtividade (60 pontos/minuto na topografia e 12 pontos/minuto na batimetria) e obtiveram precisão de poucos centímetros em relação à rede geodésica implantada na área de estudo, que é vinculada ao SGB: os pontos topográficos tiveram precisões com média de 0,013 m e desvio padrão de 0,006 m em N, média de 0,024 m e desvio padrão de 0,002 m em E, e média de 0,022 m e desvio padrão de 0,002 m em h; os pontos batimétricos tiveram precisões com média de 0,020 m e desvio padrão de 0,030 m em N, média de 0,044 m e desvio padrão de 0,070 m em E, e média de 0,047 m e desvio padrão de 0,080 m em h. As altitudes ortométricas dos pontos amostrais, calculadas a partir de
102
duas estações de referência e com o modelo geoidal MAPGEO2010, tiveram desvio padrão de 0,048 m. A alta precisão absoluta em relação a um referencial geodésico unívoco, fixo e relativamente estável no tempo implica em alta precisão relativa entre as coordenadas e altitudes dos pontos topográficos e batimétricos obtidos para a área de estudo, mesmo coletados em momentos próximos, mas distintos.
No controle de qualidade do MDE topográfico, que avalia a acurácia da modelagem realizada, as discrepâncias entre as altitudes do modelo e as de referência, em 10 pontos de controle externos ao modelo, tiveram média de -0,010 m, desvio padrão de 0,029 m e EQM 0,047 m. Esse fato mostra a sensibilidade do MDE em representar feições morfológicas praiais com dimensões decimétricas. No controle de qualidade do MDE batimétrico, que avalia as diferenças entre o MDE topográfico e o MDE batimétrico, as discrepâncias entre as altitudes ortométricas da batimetria e da topografia, em 50 pontos de controle localizados em zonas de sobreposição dos levantamentos, tiveram média de -0,073 m e desvio padrão de 0,087 m. Portanto, as altitudes ortométricas dos pontos amostrais batimétricos tiveram discrepância decimétrica em relação aos pontos amostrais topográficos, o que indica que a integração dos levantamentos foi realizada com acurácia adequada à composição dos perfis altimétricos da zona de praia, útil para aplicações em monitoramento costeiro e outras diversas aplicações. A acurácia decimétrica dos MDE integrados, aliado à boa distribuição espacial dos dados coletados, permitiu a modelagem das principais feições morfológicas indicadoras dos estágios de setores praiais, revelando dunas frontais, bermas, cúspides, bancos, calhas e canais, como também as frequências e o padrão de distribuição espacial das altitudes. Informações importantes puderam ser extraídas, tais como a LC, as áreas e os volumes emerso e submerso, a declividade, o sentido do plano da superfície do terreno e o balanço sedimentar.
A metodologia proposta apresentou vantagens em relação ao método tradicional, evidentes na oferta de seleção, extração de informações e classificação de perfis de praia em toda a área de abrangência da modelagem e não apenas em perfis de praia específicos, além da geração de perfis de praia completos, no mínimo até a profundidade de fechamento, que na área de estudo foi calculado em cerca de 4 metros. Nesse caso, foram possíveis as seguintes aplicações costeiras: i) identificação de estágio morfodinâmico dos diferentes setores da praia, baseada em perfis praiais, com identificação de setores
103
dissipativo, intermediário e refletivo; ii) geração de mapas de declividade, de aspecto e de rede de fluxo a partir do MDE integrado, relavantes em estudos de geomorfologia e dinâmica costeira; iii) análise do suprimento de sedimentos da zona de praia em relação ao perfil de equilíbrio teórico, com uso de informações adicionais como ondas, marés, ventos e granulometria dos sedimentos na face de praia.
A partir da metodologia proposta tornou-se possível a realização de levantamentos topográficos e batimétricos georreferenciados ao mesmo referencial geodésico, o que permitiu a integração dos setores emerso e submerso na composição do perfil de praia completo (até a profundidade de fechamento). O georreferenciamento dos perfis de praia permite a comparação multitemporal de levantamentos realizados sistematicamente ao longo do tempo, com a possibilidade de identificação e da mensuração da variação da LC e do cálculo das áreas de erosão e/ou acresção, o cálculo do volume e da orientação do transporte de sedimentos. Nesse caso, a metodologia proposta apresenta ainda a vantagem da cobertura espacial, visto que os levantamentos clássicos somente fornecem informações pontuais sobre a dinâmica das praias, muitas vezes não sendo representativos da complexidade da dinâmica costeira e insuficientes para o cálculo de balanço sedimentar areal e volumétrico.
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