DETERMINAÇÃO DA DIREÇÃO E DA TAXA DE TRANSPORTE LONGITUDINAL NO

ARCO PRAIAL COMPREENDIDO ENTRE A PRAIA DA PONTA DA FRUTA, VILA VELHA E

SETIBA, GUARAPARI – ES.

por

Fabiane Cruz Pavani

Submetido como requisito parcial para a obtenção de grau de

Oceanógrafo

na

Universidade Federal do Espírito Santo

Dezembro de 2006

© Fabiane Cruz Pavani

Por meio deste, o autor confere ao Colegiado do Curso de Oceanografia e ao Departamentode Ecologia e Recursos Naturais da UFES permissão para reproduzir e distribuir cópias

parciais ou totais deste documento de monografia para fins não comerciais.

Assinatura do autor ...........................................................................................................Curso de graduação em Oceanografia

Universidade Federal do Espírito Santo01 de dezembro de 2006

Certificado por ..................................................................................................................Jacqueline Albino

Profª. Drª. / Orientadora

Certificado por ..................................................................................................................Prof. Dr. Julio Tomás Chacaltana

Examinador internoUFES/DEA

Certificado por ........................................................................... .......................................Prof. Dr. Alex Cardoso Bastos

Examinador internoCCHN/DERN/UFES

Aceito por .........................................................................................................................RDR Ghisolfi

Prof. Adjunto / Coordenador do Curso de OceanografiaUniversidade Federal do Espírito Santo

CCHN/DERN/UFES

CURSO DE OCEANOGRAFIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Centro de Ciências Humanas e Naturais Departamento de Ecologia e Recursos Naturais

DECLARAÇÃO DE CONFORMIDADE

Declaro(amos) que a monografia intitulada

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

do aluno(a)

___________________________________________________________________________

foi corrigida segundo as recomendações da banca composta por:

1. _____________________________________________________________________

2. _____________________________________________________________________

3. _____________________________________________________________________

Vitória, _______, de dezembro de 200 ___.

Assinam,

Orientador: _________________________________________________________________

Componente da banca: ________________________________________________________

Componente da banca: ________________________________________________________

Universidade Federal do Espírito Santo

Departamento de Ecologia e Recursos Naturais

Centro de Ciências Humanas e Naturais

FABIANE CRUZ PAVANI

DETERMINAÇÃO DA DIREÇÃO E DA TAXA DE TRANSPORTE

LONGITUDINAL NO ARCO PRAIAL COMPREENDIDO ENTRE A PRAIA DA

PONTA DA FRUTA, VILA VELHA E SETIBA, GUARAPARI – ES.

Vitória

2006

FABIANE CRUZ PAVANI

DETERMINAÇÃO DA DIREÇÃO E DA TAXA DE TRANSPORTE

LONGITUDINAL NO ARCO PRAIAL COMPREENDIDO ENTRE A PRAIA DA

PONTA DA FRUTA, VILA VELHA E SETIBA, GUARAPARI – ES.

Vitória

2006

Monografia apresentada como requisito àobtenção do grau de Graduado.Curso de graduação em Oceanografia,Departamento de Ecologia e RecursosNaturais da Universidade Federal doEspírito Santo.

Orientador: Profª. Drª. Jacqueline Albino.

FABIANE CRUZ PAVANI

COMISSÃO EXAMINADORA

_________________________________

Profª. Drª. Jacqueline AlbinoORIENTADOR – UFES/DEA

___________________________________

Prof. Dr. Julio Tomás Aquije ChacaltanaEXAMINADOR INTERNO – UFES/DEA

_____________________________________Prof. Dr. Alex Cardoso Bastos

EXAMINADOR INTERNO – UFES/DERN

Vitória,______de________________de 2006

“Dedico este trabalho a toda família; emespecial a meus pais, meus irmãos e aomeu eterno amor Jediclei, que sempreme deram amor e apoio durante todo o

curso de Oceanografia.”

AGRADECIMENTOS

Agradeço em especial a Deus que sempre me acompanhou em todos os

momentos difíceis da minha vida, me dando forças para prosseguir e coragem

para enfrentar mais essa etapa.

A meus pais, Geraldo e Rosilene, pelo amor incondicional que a mim

dedicaram durante toda a minha vida e em especial durante a minha formação

acadêmica.

A meus irmãos, Fabio, Flávia e Narciso, pelo incentivo e amizade que sem

dúvida foram fundamentais para o meu sucesso. Em particular a minha irmã

que me apoiou na coleta dos dados no campo deste trabalho.

Ao meu namorado, Jediclei, pela paciência e compreensão; entendendo os

momento de ausência e sempre me fornecendo uma palavra de amor e de

carinho. Além disso, pela disposição de ir ao campo me ajudando na coleta dos

dados necessários a confecção deste trabalho.

À professora e orientadora Jacqueline Albino, pela ajuda, amizade e

ensinamentos a mim fornecidos durante a minha vida acadêmica.

À minha querida amiga, Danielle, que sempre me ajudou no decorrer de todos

os anos que passamos juntas. Como iria esquecer das noites em que a gente

passava em claro fazendo trabalho, do seu café para acordar e da sua cama

que você sempre cedia, quando eu não agüentava mais ficar acordada!

Obrigada mesmo, a você e a toda a sua família que sempre me acolheu com

muito carinho.

Aos meus amigos de sala e de Laboratório que tornaram esses anos de

graduação inesquecíveis.

E aos meus amigos Eduardo, Bruno e Tatiana pela ajuda fornecida na coleta

dos dados.

RESUMO

A determinação da direção do transporte longitudinal é de fundamental

importância para o planejamento, administração e investigação da costa. Com

esse objetivo, este trabalho coletou 24 amostras no arco praial compreendido

entre a Ponta da Fruta e Setiba – ES, e essa direção foi determinada baseada

em um modelo proposto por McLaren (l981) e por McLaren e Bowles (1985),

segundo os quais, durante o transporte, o sedimento tende a se tornar mais

fino, melhor selecionado e mais negativamente assimétrico ou mais grosso,

melhor selecionado e mais positivamente assimétrico.

Os resultados encontrados neste trabalho para a direção do transporte

coincidiram com a direção da deriva litorânea atuante nessas praias,

determinadas pelas análises dos ângulos de incidência das ondas e da

geomorfologia da costa para as medições realizadas no dia do campo. Assim

apenas a tendência de mais grosso, melhor selecionado e mais positivamente

assimétrico foi significante, o que indicou um transporte com altos níveis de

energia.

Além da direção, calculou-se também a taxa de transporte de sedimento, cujos

resultados confirmaram a existência de uma área de deposição na linha de

costa próxima as Três Ilhas, sendo esta entendida através do processo de

difração das ondas e também mostrou uma área em que o transporte

transversal é significante nos arredores da praia da Fruta.

Entretanto vale ressaltar que a aplicação de modelos tanto na determinação da

direção quanto na quantificação do transporte longitudinal, possui limitações, e

estas podem mascarar os resultados, dando uma falsa interpretação. Por isso,

é sugerido o uso desses modelos associados aos dados de observação em

campo (principalmente ângulo de incidência das ondas) e a dados pretéritos.

Palavras-chaves: Parâmetros granulométricos, direção e taxa do transporte

longitudinal.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Localização do trecho do arco praial compreendido entre a praia da

Ponta da Fruta a Ponta de Setiba, ES. Fonte: Albino, 1996. Adaptado............15

Figura 2 - Regime dos ventos no litoral do Espírito Santo em condições

normais. Fonte: Martin et al., 1996....................................................................18

Figura 3 - Freqüência das alturas e períodos de ondas mais freqüentes

incidentes no litoral do Espírito Santo. Fonte: Albino, 1999.

Adaptado............................................................................................................19

Figura 4 – Mapas esquemáticos dos padrões de deriva litorânea gerados por

ventos provenientes de nordeste (A) e sul – sudeste e sul (B) Fonte: Albino,

1996. Adaptado..................................................................................................21

Figura 5 - Fenômeno de refração do trem de ondas ao se aproximarem da linha

de costa. Fonte: Silva et al., 2004......................................................................22

Figura 6 - Formato dos quatro tipos de quebra de onda. Fonte: Silva et al.,

2004...................................................................................................................23

Figura 7 - Efeito de difração em ilha. Fonte: Carter, 1988. Adaptado.............. 24

Figura 8 - A célula de circulação costeira. Fonte: Muehe, 1993........................25

Figura 9 - Obliqüidade das ondas gerando transporte de sedimento sobre a

face da praia. Fonte: Silva et al., 2004..............................................................26

Figura 10 - Ganhos e perdas de sedimento da praia. Fonte: Bird, 1996

(modificado).......................................................................................................28

Figura 11 - Interpretação da distribuição –X ao longo do percurso o sedimento

(Note: as abscissas dos gráficos estão em phi então os grãos mais finos estão

a direita e os grãos mais grossos a esquerda). Fonte: Hughes, 2005.

(Adaptado).........................................................................................................34

Figura 12 - Esquema de definição do fluxo de energia ao longo de uma

praia...................................................................................................................40

Figura 13 – O arco praial da Ponta da Fruta a Setiba e as estações amostrais.

Fonte: (adaptado)..............................................................................................44

Figura 14 - Gráfico de dispersão em linha para as alturas das ondas na

arrebentação. O eixo das abscissas referisse a distancia acumulada dos pontos

amostrados........................................................................................................56

Figura 15 - Gráfico de dispersão em linha para os períodos médios das ondas

na arrebentação. O eixo das abscissas referisse a distancia acumulada dos

pontos amostrados............................................................................................57

Figura 16 - Histograma dos ângulos de incidência médios das ondas na

arrebentação......................................................................................................58

Figura 17 - Porcentagem de siliciclástico e carbonato. O eixo das abscissas

referisse a distancia acumulada dos pontos amostrados..................................60

Figura 18 - Gráficos de dispersão em linhas à esquerda e gráficos regressão

linear à direita, ambos em função da distância acumulada. .............................63

Figura 19 - Variação das classes granulométricas em função da distância

acumulada.........................................................................................................64

Figura 20 A, B, C e D - Regressão linear para as quatro classes

granulométricas presentes nas amostras da face da praia...............................65

Figura 21 – velocidade da corrente longitudinal................................................66

Figura 22 – Variação da taxa de transporte de sedimento................................67

Figura 23 – Resumo dos resultados encontrados na área de estudo...............69

.

LISTA DE TABELA

TABELA 3.1: Resumo do modelo de McLaren................................................. 31

TABELA 4.1: Classificação de Wentworth (1922) baseada no valor do tamanho

das partículas.................................................................................................... 47

TABELA 4.2: Classificação de Folk (1968) para o grau de selecionamento.....47

TABELA 4.3: Classificação de Folk (1968) para a assimetria...........................48

TABELA 5.1a e b: Altura das ondas na arrebentação.......................................55

TABELA 5.2 a e b: Períodos médios das ondas na arrebentação....................57

TABELA 5.3 a e b: Ângulos médios de incidência das ondas na

arrebentação......................................................................................................58

TABELA 5.4: Parâmetros estatísticos avaliados nas amostras.........................61

TABELA 5.5: Teste de correlação.....................................................................64

TABELA 5.6: Resumo do número de pares das amostras da Praia da Ponta da

Fruta a Setiba....................................................................................................66

TABELA 5.7 a e b: Velocidade da corrente e o volume de areia transportada

longitudinalmente à praia...................................................................................68

LISTA DE SIGLAS

CERC Costal Engineering Research Center.

CTH/USP Centro Tecnológico de Hidráulica da Universidade de São Paulo

DERN Departamento de Ecologia e Recursos Naturais.

DHN Diretoria de Hidrografia e Navegação

ENES Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos

INPH Instituto nacional de Pesquisas Hidroviárias

LGMA Laboratório de Geologia Marinha Aplicada

rms root-mean-square (raiz quadrática média)

STA Análise da Tendência do Sedimento

S.I. Sistema Internacionais

UFC Universidade Federal do Ceará

UFES Universidade Federal do Espírito Santo

USACOE United States Army Corps of Engineers

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.............................................. .............................................12

1.1 APRESENTAÇÃO E JUSTIFICATIVA...................................................12

1.2 OBJETIVOS...........................................................................................14

1.2.1 Objetivo geral..............................................................................14

1.2.2 Objetivos específicos................................................................ 14

2. CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA....................................................15

2.1 LOCALIZAÇÃO......................................................................................15

2.2 GEOMORFOLOGIA...............................................................................16

2.3 BACIA HIDROGRÁFICA........................................................................17

2.4 ASPECTOS CLIMÁTICOS.....................................................................17

2.5 ASPECTOS OCEANOGRÁFICOS.........................................................18

2.5.1 Ondas...........................................................................................18

2.5.2 Maré.............................................................................................20

2.5.3 Transporte litorâneo...................................................................20

3. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS NA PRAIA...........................................22

3.1 ONDAS E CORRENTES GERADAS POR ELAS..................................22

3.2 DISTRIBUIÇÃO DOS SEDIMENTOS NA PRAIA...................................27

3.3 ANÁLISE DA TENDÊNCIA DO SEDIMENTO (STA).............................30

3.3.1 Incertezas de análises de sedimentos......................................34

3.3.2 Benefícios da analise de tendência de sedimento..................37

3.4 CALCULO DO TRANSPORTE LOGITUDINAL.....................................38

3.4.1 Transporte de sedimento longitudinal.....................................38

3.4.2 Modelo de fluxo de energia.......................................................38

3.4.3 Equações de previsão da taxa de transporte de sedimento

longitudinal............................................................................................41

4. MATERIAIS E MÉTODOS..........................................................................43

4.1 OBTENÇÃO DA GRANULOMETRIA LONGITUDINAL DAPRAIA.....................................................................................................43

4.1.1 Coleta de sedimento...................................................................43

4.1.2 Tratamento das amostras de sedimento em laboratório........45

4.1.3 Tratamento granulométrico estatístico....................................46

4.2 DADOS OCEANOGRÁFICOS...............................................................48

4.2.1 Parâmetros de ondas.................................................................48

4.2.1.1 Altura das ondas................................................................48

4.2.1.2 Ângulo de incidência das ondas........................................49

4.2.1.3 Período das ondas.............................................................49

4.2.2 Parâmetros obtidos a partir do tratamento dos dadosoceanográficos medidos em campo...................................................50

4.3 TRANSPORTE LONGITUDINAL DE SEDIMENTOS.............................50

4.3.1 Determinação da taxa do transporte longitudinal...................50

4.3.2 Determinação da direção do transporte longitudinal.............52

4.4 RELAÇÃO ENTRE GRANULOMETRIA, DADOS OCEANOGRÁFICOS

E VOLUME PRAIAL...............................................................................53

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................55

5.1 PARÂMETROS DAS ONDAS NA ARREBENTAÇÃO...........................55

5.2 SEDIMENTOLOGIA ..............................................................................59

5.2.1 Composição dos sedimentos na praia.....................................59

5.2.2 Granulometria.............................................................................60

5.3 TANSPORTE LONGITUDINAL DE SEDIMENTO..................................66

5.3.1 Estimativas de taxa e velocidade do transportelongitudinal............................................................................................66

5.3.2 Direção do transporte longitudinal...........................................68

6. CONCLUSÃO.............................................................................................70

7. REFERÊNCIAS BIBLIOCRÁFICAS...........................................................71

ANEXOS………………………………………………………………………………76

12

1. INTRODUÇÃO

1.1 APRESENTAÇÃO E JUSTIFICATIVA

A direção dominante do transporte de sedimento longitudinal a praia é um fator

essencial no planejamento, administração e investigação da costa. Entretanto,

essa direção não é facilmente obtida, visto que, diferentemente do transporte

fluvial uni-direcional, a deriva litorânea é, frequentemente bi-direcional e, além

disso, a direção do transporte de sedimento longitudinal é dependente de

vários fatores como os ventos, os regimes de ondas e as marés, que

geralmente variam por todo o ano. Portanto, minuciosos estudos da costa são

necessários para adquirir a direção dominante do transporte de sedimento.

Evidências adicionais podem ser obtidas através da configuração da linha de

costa, observando regiões próximas a estruturas costeiras e examinado a

geomorfologia litorânea (MASSELINK, 1992).

Em regiões costeiras onde estruturas feitas por homens estão ausentes e a

geomorfologia da costa não indica a direção dominante do transporte de

sedimento longitudinal, estudos costeiros estão consumindo tempo e dinheiro

na tentativa de adquirir a dominante dessa deriva litorânea. Esses casos

podem ser auxiliados se a direção do transporte é refletida na variação da

granulometria do sedimento longitudinal da praia (MASSELINK, 1992).

Alguns autores têm mostrado que os sedimentos das praias tornam-se mais

finos e melhor selecionados na direção do transporte longitudinal (KOMAR,

1977; SELF, 1977; MASSELINK, 1992; e outros mais), entretanto o

engrossamento na direção da deriva litorânea também tem sido observado

(McCAVE, 1978). A existência de ambas as tendências de afinamento e

engrossamento ao longo da praia aumenta o número de problemas

relacionados ao transporte de sedimento que, se compreendido permitiria fazer

uma maior interpretação usando os dados do tamanho da areia da praia

(McCAVE, 1978).

Nesse sentindo, McLaren (1981) e McLaren e Bowles (1985) deduziram um

modelo que usa tendências espaciais na textura dos sedimentos para

determinar a direção do transporte longitudinal. Nesse modelo (referenciado

como “modelo de McLaren”) as distribuições do sedimento no transporte estão

13

relacionadas com a sua fonte, através da função de transferência de

sedimento, a qual define a probabilidade relativa que cada grão tem de ser

transportado ou depositado. Esses pesquisadores demonstraram que

dependendo do nível de energia, os sedimentos da face da praia tornam-se

mais finos, melhor selecionados e mais negativamente assimétricos

(“transporte Caso B”), ou mais grossos, melhor selecionados e mais

positivamente assimétricos (“transporte Caso C”) em direção ao transporte

longitudinal. Em ambos os casos o nível de energia decresce na direção do

transporte, mas o transporte do Caso C é inicialmente caracterizado por taxas

de fluxos maiores que as do transporte do Caso B. O modelo de McLaren tem

sido aplicado por vários autores (PRITHVIRAJ, 1988; BITTENCOURT, 1992;

MASSELINK, 1992; MUEHE & CARVALHO, 1993; e outros) na tentativa de

deduzir a direção do transporte longitudinal de sedimento ou visando a sua

aplicabilidade.

Autores com Bittencourt (1992), Masselink (1992) e Hughes (2005),

ressaltaram limitações desse modelo principalmente em praias, com elevado

transporte transversal, com mais de uma fonte de sedimento, com sedimentos

de composição variada (principalmente carbonato) e em arcos praiais cujo nível

de energia das ondas influencia a tendência textural dos sedimentos.

Além da direção da deriva litorânea a quantificação da taxa de sedimentos

transportados longitudinalmente, em especial a resultante de transporte

residual, também é de fundamental importância no planejamento de obras

costeiras. Muitos autores (INMAN E BAGNOLD, 1963; KOMAR, 1977;

BAILARD, 1984 entre outros) têm deduzido fórmulas empíricas, através de

experiências em campo, com o objetivo de calcular esse volume de sedimento

transportado longitudinalmente.

O presente trabalho objetivou aplicar o método de análise de tendência de

sedimento, modelo de McLaren, visando determinar a direção do transporte de

sedimento longitudinal, além de quantificar as taxas do transporte longitudinal

através da aplicação de fórmulas empíricas, no arco praial compreendido entre

o trecho da Praia da Ponta da Fruta, Vila Velha, à Praia de Setiba, Guarapari.

O arco praial em questão foi escolhido principalmente porque apresenta uma

visível tendência granulométrica ao longo do mesmo, tendo areias mais finas

14

nas proximidades da Praia da Fruta e areias mais grossas nas vizinhanças da

praia de Setiba. Além disso, a ausência de várias fontes de sedimento, também

foi um indicador positivo para a aplicação desse modelo.

Assim, tendo em vista o crescente desenvolvimento do trecho acima

mencionado a proposta desse trabalho de determinar a direção do transporte

longitudinal a partir dos parâmetros granulométricos ao longo do arco praial

compreendido entre o trecho da Praia da Ponta da Fruta, Vila Velha, a Praia de

Setiba, Guarapari – ES é de extrema relevância, pois contribuirá para futuras

ações no sistema costeiro e tornará o problema da erosão costeira mais

facilmente diagnosticado, contribuindo assim, para o gerenciamento de futuros

projetos desenvolvidos para esta região.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Determinar a direção e a taxa de transporte longitudinal no arco praial

compreendido entre a praia da Ponta da Fruta, Vila Velha e Setiba, Guarapari –

ES.

1.2.2 Objetivos específicos

Os objetivos específicos são os seguintes:

Determinar a distribuição da granulometria longitudinal à praia;

Aplicação do modelo de McLaren (1981);

Compartimentar o arco praial da ponta da Fruta a Setiba quanto ao

balanço de sedimentos;

Contribuir na aplicabilidade dos modelos de determinação da direção do

transporte longitudinal a partir da distribuição granulométrica.

15

2. CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA

2.1 LOCALIZAÇÃO

A área do estudo deste trabalho compreende o arco praial que vai da Praia da

Ponta da Fruta, situada no município de Vila Velha, até a praia de Setiba,

município de Guarapari (Figura 1). Localizada na região sul do estado do

Espírito Santo, essa faixa litorânea situa-se entre as coordenadas 20º 31' 4" S

– 40º 21' 42" W e 20º 38' 13" S – 40º 25' 51"W e possui uma extensão de

aproximadamente 16 Km (dezesseis quilômetros) e uma orientação de NE-SW,

é importante ainda destacar essa área a existência do Parque Estadual Paulo

César Vinha (Parque de Setiba).

Figura 1 - Localização do trecho do arco praial compreendido entre a praia da Ponta da Fruta aSetiba, ES. Em vermelho, as Três Ilhas e a Lagoa Carais. Fonte: Albino, 1996. Adaptado.

16

2.2 GEOMORFOLOGIA

Segundo Martin et al. (1996), o trecho de Vila Velha a Guarapari enquadra-se

no litoral Central, setor 4, que estende-se da Baía de Vitória até o Rio

Itapemirim.

Nesta região observam-se promontórios rochosos e terraços cristalinos de

abrasão marinha em contado direto com a linha de costa, caracterizando um

litoral recortado, o que facilita o desenvolvimento de depósitos quaternários

variáveis. Entre estes depósitos podem-se destacar a existência de terraços

arenosos cobertos de alinhamento de cordões litorâneos na área de interesse

deste trabalho. A origem desses cordões é interpretada, segundo Dominguez

et al. (1982), em termos do abaixamento do nível médio relativo do mar durante

o Holoceno e suas conseqüências no aporte de areia proveniente da

plataforma próxima. O abaixamento do nível do mar provocou o aporte de

grande quantidade da areia da plataforma próxima em direção da praia. Este

material foi parcialmente ou totalmente retornado pela corrente de deriva

litorânea e transportado até que aparecesse um obstáculo ou armadilha que

bloqueou o transporte, formando assim esses terraços arenosos cobertos de

alinhamentos de cordões litorâneos. Mais freqüentemente, estes últimos

correspondem a cristas de altas praias que foram sucessivamente

abandonadas no decorrer da progradação da costa (DOMINGUEZ et al., 1982).

Segundo Albino et al. (2001), como característica desta região tem-se um

pequeno aporte continental, uma plataforma estreita, alta energia de ondas, e

uma baixa troca sedimentar entre as praias e entre a praia emersa e antepraia,

como conseqüência as praias possuem grande complexidade morfodinâmica,

apresentando-se refletivas, intermediárias e dissipativas, dependendo da

exposição às ondas incidentes. Além disso, os aportes fluviais são limitados

espacialmente por promontórios.

Outra característica importante da área de estudo deste trabalho é a presença

do arquipélago de Três Ilhas (Figura 1). Essas ilhas estão localizadas a

aproximadamente 3 km (três quilômetros) da linha de costa, e provavelmente

estão relacionadas à formação do Tômbolo, observada na região da linha de

costa próxima ás Ilhas (entre 10 e 12 km da praia da Ponta da Fruta).

17

2.3 BACIA HIDROGRÁFICA

A área de estudo deste trabalho enquadra-se dentro de duas bacias

hidrográficas do Estado do Espírito Santo, a do Jucu e a de Guarapari.

Como dito na seção 2.2, os aportes fluviais são limitados nesta região podendo

destacar apenas o rio Jucu, que tem sua desembocadura no município de Vila

Velha e a aproximadamente 11 Km (onze quilômetros) ao norte da Ponta da

Fruta; e o rio Icaraí, que bifurca-se próximo a Ponta de Icaraí, sendo que um de

seus braços forma a Lagoa Carais que encontra-se atualmente fechada, ou

seja, sem contato com o mar (Figura 1), e o outro braço uni-se ao rio Una que

desemboca ao sul da área de interesse.

2.4 ASPECTOS CLIMÁTICOS

O clima deste trecho do litoral brasileiro é do tipo AW, segundo a classificação

de Köppen (MARTIN et al., 1996). A região encontra-se em uma zona

caracterizada por chuvas tropicais de verão, com uma estação seca durante o

outono e inverno. Porém, as duas últimas estações podem registrar

precipitações frontais de descargas devidas às massas polares, a precipitação

média anual é em torno de 1307 mm e a umidade relativa média anual é de

80%. A temperatura média anual é de 23,3 ºC (MARTIN et al., 1996).

Tanto os dados levantados pelo Centro Tecnológico de Hidráulica da

Universidade de São Paulo (CTH/USP) entre fevereiro e 1972 e janeiro de

1973 (BANDEIRA et al., 1975), quanto os fornecidos por Albino (1999)

demonstram que os ventos de maior freqüência e maior intensidade são

respectivamente os provenientes dos quadrantes leste principalmente os de

NE-ENE e os do quadrante sul principalmente os de SE. Os primeiros estão

associados aos ventos alísios, que sopram durante a maior parte do ano,

enquanto que os de SE estão relacionados às frentes frias que chegam

periodicamente à costa do Espírito Santo (Figura 2).

18

Figura 2 - Regime dos ventos no litoral do Espírito Santo em condições normais.

Fonte: Martin et al., 1996.

2.5 ASPECTOS OCEANOGRÁFICOS

2.5.1 Ondas

Segundo Komar (1983) as ondas são as principais responsáveis pela erosão

costeira, tendo uma importância singular nos processos de dinâmica e

gerenciamento costeiros. No entanto, dados de clima de onda para o litoral

brasileiro são escassos e limitados aos levantamentos nas áreas próximas aos

portos por ocasião de suas construções (HOMSI, 1978).

Segundo Muehe (2001), as ondas nesta região são geradas pelos dois

sistemas de ventos existentes, assim ondas do setor sul (S-SE) estão

associadas às frentes frias, desta forma são mais energéticas do que as do

quadrante NE, porém são menos freqüentes, entretanto, não são menos

importantes devido à intensidade e a capacidade de erosão das praias. Ainda,

Segundo Muehe (2001), as alturas significativas dessas ondas na região de

interesse deste trabalho variam entre 0,3 a um máximo de 2,62 m, com média

em torno de 1,0 m e seus períodos variam entre 3 e 11,5 s, sendo que as

ondas associadas as frentes frias apresentam-se geralmente com alturas

maiores e períodos mais curtos.

19

Os dados abaixo, foram obtidos por ocasião de obras no Porto de Tubarão pelo

INPH (Instituto Nacional de Pesquisas Hidroviárias) entre março de 1979 e

setembro de 1980. O equipamento utilizado nesta oportunidade forneceu dados

de altura e períodos de onda, mas não forneceu dados direcionais, que foram

estimados visualmente. A direção anual média da onda foi aproximadamente

ESE. A direção mais setentrional observada foi ENE enquanto que a mais

meridional foi a SSE (ALBINO, 1999).

Os resultados de altura significativa e períodos médios, obtidos pela RAM

Engenharia Ltda a partir dos dados do INPH, para uma amostra de 684

registros de ondas é mostrada na Figura 3. A altura significativa da onda variou

de 0,3 a 2,5 m, sendo que as mais freqüentes apresentaram alturas variando

de 0,6 a 0,9 m. os períodos médios mais freqüentes estão em torno de 5 a 6,5s

sendo que os maiores períodos registrados foram de 11 s.

Figura 3 - Freqüência das alturas e períodos de ondas mais freqüentes incidentes no litoral do

Espírito Santo. Fonte: Albino, 1999. Adaptado.

20

2.5.2 Maré

A amplitude de maré, isto é, a diferença de altura entre a preamar e a baixa –

mar, representa um importante elemento na definição da intensidade dos

processos costeiros em função da velocidade das correntes associadas

(MUEHE, 2001).

De acordo com o DHN – Diretoria de Hidrografia e Navegação (2006), o litoral

do Espírito Santo tem a sua amplitude de maré variando entre 1,40 e 1,50m.

Estes valores são característicos de litoral submetido a um regime de

micromaré (menor que 2m).

2.5.3 Transporte litorâneo

Uma das causas mais freqüentes da erosão ou progradação costeira é a

alteração no volume de sedimento transportado paralelamente à linha de costa.

Este transporte, efetuado pela corrente longitudinal, gerada entre a zona de

arrebentação e a linha de praia em decorrência da obliqüidade de incidência

das ondas, tem sua intensidade e direção definidos pela altura e direção das

ondas incidentes e pela orientação da linha de costa.

Silvester (1968, apud MUEHE, 2001), numa avaliação em nível macrorregional

e baseado em dados de clima de ondas, na orientação da linha de costa e em

critérios geomorfológicos, inferiu para o litoral brasileiro as principais direções

resultantes de transporte litorâneo. Considerando a área de interesse neste

estudo, para um observador olhando da terra para o mar, este transporte seria

para a direita, ou seja, segundo este autor, a direção dominante do transporte

seria da Ponta da Fruta a Setiba (Figura 4 A).

Além da dominante do transporte longitudinal podem-se definir as direções

deste transporte em função das direções das ondas que chegam à praia assim,

através dos dois sistemas de ondas apresentados na seção 2.5.1, têm-se duas

situações de transporte que estão apresentadas na Figura 4 A e B.

21

A

B

Figura 4 – Mapas esquemáticos dos padrões de deriva litorânea gerados por ventosprovenientes de nordeste (A) e sul – sudeste e sul (B).

Fonte: Albino, 1996. Adaptado.

22

3. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS NA PRAIA

3.1 ONDAS E CORRENTES GERADAS POR ONDAS

Segundo Bird (1996), ondas são ondulações em uma superfície de água

produzida por ação de vento. O fluxo turbulento do vento que passa na

superfície da água produz tensões e variações de pressão, iniciando-se as

ondas que crescem como o resultado de um contraste de pressão ao longo de

sua estrutura dados os declives.

Ao se aproximarem das regiões costeiras, devido aos efeitos da batimetria, as

ondas começam a serem refratadas, sendo que a porção da crista que atinge

primeiro uma profundidade menor, sofre uma desaceleração em relação à

porção que ainda vem se deslocando. Isto tende a promover uma inflexão da

crista da onda, caracterizando a refração (SILVA et al., 2004) (Figura 5).

Figura 5 - Fenômeno de refração do trem de ondas ao se aproximarem da linha de costa.

Fonte: Silva et al., 2004.

A refração é responsável pelo alinhamento da zona de arrebentação de tal

modo que ela tende a ser paralela a praia (SUGUIO, 2003). As formas de

arrebentação das ondas, também são comandadas por efeitos da batimetria,

que segundo Galvin (1968), podem ser diferenciadas em quatro tipos (Figura

6).

23

Figura 6 - Formato dos quatro tipos de quebra de onda.

Fonte: Silva et al., 2004.

Progressiva ou Deslizante (spilling breaker): Ocorre em praias de baixa

declividade, nas quais as ondas gradualmente empinam-se para então

“deslizar” pelo perfil, dissipando sua energia através de uma larga faixa;

Mergulhante (plunging breaker): Ocorre em praias de declividade

moderada a alta. A onda empina-se abruptamente ao se aproximar da

costa e quebra violentamente formando um tubo, dissipando sua energia

sobre uma pequena faixa do perfil, através de um vórtice de turbulência;

Frontal (collapsing): É o tipo mais difícil de ser identificado. Ocorre

também em fundos abruptos e é considerado um tipo intermediário entre

o mergulhante e o ascendente;

Ascendente (surging breaker): Ocorre em praias de declividade muito

alta, aonde a onda não chega a quebrar propriamente, ascendendo

sobre a face praial e interagindo com o refluxo das ondas anteriores.

24

As ondas são também submetidas à difração, fenômeno que consiste na

transmissão lateral de energia de uma onda ao longo de sua crista. Este

fenômeno é observado quando há propagação de ondas em um setor restrito

ou quando um trem de ondas é interceptado por algum obstáculo, como ilhas

(Figura 7) ou espigões (SUGUIO, 1992), o primeiro motivo pode ser observado

na área de estudo deste trabalho, devido à presença das Três Ilhas, a

aproximadamente 3 km (três quilômetros) da costa. A difração está relacionada

com a formação de uma área de sombreamento na porção posterior ao

obstáculo o qual a onda incide (Figura 7).

Figura 7 - Efeito de difração em ilha.

Fonte: Carter, 1988. Adaptado.

A água trazida em direção à praia, pelas ondas, se acumula na zona de surfe e

precisa encontrar um caminho para ultrapassar a zona de arrebentação e

retorna ao mar aberto. Como a altura das ondas na arrebentação varia por

efeito da convergência e divergência das ortogonais e também por variações

na batimetria, o escoamento se faz nos pontos em que as ondas são mais

baixas. Frequentemente se estabelece uma série de células de circulação,

cada uma caracterizada por uma corrente longitudinal, fluindo paralela à praia,

e uma corrente de retorno, que atravessa a zona de arrebentação em fluxo

rápido e concentrado, espraiando-se após em forma de leque (Figura 8). Essas

25

células podem ser facilmente percebidas pela elevada turbidez decorrente dos

sedimentos colocados em suspensão (MUEHE, 1993).

Figura 8 - A célula de circulação costeira.

Fonte: Muehe, 1993.

A direção, velocidade e volume de transporte de sedimentos paralelamente à

praia, tanto na zona de surfe como na face da praia, também chamada de

deriva litorânea, dependem da obliqüidade de incidência das ondas, isto é, o

ângulo formado entre a crista das ondas, na arrebentação, e a linha de praia.

Enquanto na zona de surfe o transporte se dá pela corrente longitudinal, na

face da praia o transporte ocorre devido aos processos da zona de

espraiamento (MUEHE, 1993).

A zona de espraiamento pode ser identificada como sendo aquela região da

praia delimitada entre a máxima e mínima excursão dos vagalhões sobre a

face praial. Os processos do espraiamento, principalmente sua máxima

excursão vertical ou galgamento (run-up), têm importância fundamental para a

engenharia costeira e para estudos quantitativos por representarem as

condições de contorno do ambiente praial e por determinarem os níveis

máximos de atuação dos agentes hidrodinâmicos do surfe sobre a praia

(HOEFEL, 1998).

26

O transporte de sedimento na zona de espraiamento é representado pelo fluxo

e refluxo das ondas (uprush e backwash, respectivamente). Medições têm

demonstrado que o movimento de espraiamento é assimétrico – o refluxo não é

simplesmente o inverso do fluxo (HUGHES et al., 1997 apud MASSELINK,

2003). Geralmente, as velocidades do fluido em direção à costa durante o fluxo

são maiores, mas de menor duração que as velocidades em direção ao mar

aberto durante o refluxo. A máxima velocidade em direção à costa ocorre no

começo do processo de fluxo e então decresce, ao passo que as velocidades

em direção ao mar aberto aumentam até um máximo no fim do processo de

refluxo das ondas. A hidrodinâmica da zona de espraiamento é essencialmente

diferente da hidrodinâmica da zona de surfe, principalmente, porque àquela é

alternadamente úmida e seca, portanto correntes estáveis estão ausentes, ao

contrário desta que se apresenta constantemente úmida (MASSELINK, 2003).

Beach & Stemberg (1984, apud HOEFEL, 1998) acentuaram a importância do

transporte de sedimento na zona de espraiamento de uma praia, uma vez que

os processos de fluxo e refluxo das ondas determinariam, em última instância,

se o sedimento seria armazenado na praia ou retornado à zona de surfe com

chances de ser, então, depositado.

Como resultado do espraiamento oblíquo e refluxo, segundo a direção do

mergulho da face da praia, o sedimento nesta região segue uma trajetória em

forma de ziguezague (Figura 9).

Figura 9 - Obliqüidade das ondas gerando transporte de sedimento sobre a face da praia.

Fonte: Silva et al., 2004.

27

Com o transporte longitudinal de sedimentos, o arco praial sofre erosão numa

extremidade e acumulação na outra, buscando, dessa forma, uma posição

perpendicular ao ângulo de incidência das ondas. Entretanto, erosão ou

acumulação também dependem do estado do mar, se de tempestade ou de

tempo bom. Após uma tempestade (ressaca), a praia se apresenta erodida,

com reduzido estoque de areia, sendo que parte desta areia foi levada para o

largo onde formam bancos. Como conseqüência, as ondas quebram a uma

distancia maior da praia. Decorrido algum tempo o banco migra de volta à praia

que retorna ao seu perfil de acumulação. Sob condições de tempo bom as

ondas apresentam períodos longos, alturas baixas e, conseqüentemente,

esbeltez também baixa, ao passo que sob tempestade a altura da onda tende a

ser maior; o período curto e a esbeltez elevada (MUEHE, 1993).

3.2 DISTRIBUIÇÃO DOS SEDIMENTOS NA PRAIA

As praias receberam seus sedimentos de várias fontes (Figura 10). Algumas

foram supridas com areia e pedregulho lavados costa a fora através de rios.

Outras consistem em material derivado da erosão de falésias nas proximidades

provenientes da própria praia, lavada ao longo do fundo marinho por ondas e

correntes, ou distribuídos por ventos que sopram do continente. Em recentes

décadas muitas praias foram aumentadas dadas à chegada de sedimento

como resultado de atividades humanas, como agricultura e mineração na costa

e continente. Algumas praias foram nutridas artificialmente ou foram cheias,

especialmente em estâncias balneárias. Enquanto muitas praias ainda estão

recebendo sedimento de uma ou mais destas fontes, alguns se tornaram

relíticos, e consistem em depósitos acumulados no passado, mas pararam de

receber sedimento (BIRD, 1996).

28

Figura 10 - Ganhos e perdas de sedimento da praia

Fonte: Bird, 1996. Adaptado.

Segundo Bird (1996), algumas praias mostram uma variação na concentração

de sedimentos finos para sedimentos grossos em uma ou outra direção ao

longo da costa. A composição de tamanho de grão do material praial pode

variar lateralmente, particularmente nos arredores de costões rochosos em

erosão, onde a proporção de material grosso localmente derivado pode ser

alta, e perto a desembocaduras de rios, onde é provável que uma proporção

maior de sedimento fluvial grosso esteja presente. A classificação lateral

através do tamanho de sedimento foi observada em muitas praias.

Uma das explicações para que haja esta classificação lateral de tamanho de

sedimentos nas praias é a seleção longitudinal do material de praia pela quebra

de ondas e correntes próximas à costa, assim uma praia que inicialmente tinha

partículas de vários tamanhos apresenta uma seleção de tamanhos de

sedimento na trajetória da corrente longitudinal (BIRD, 1996).

Assim a variação da composição e do diâmetro dos grãos do sedimento das

praias ao longo da costa tem sido usada para se determinar à direção de seu

29

transporte, assim como o reconhecimento de sua fonte de suprimento

(KOMAR, 1977; MCCAVE, 1978; MCLAREN, 1981; MCLAREN E BOWLES,

1985 e outros).

Vários estudos têm demonstrado o mecanismo desta seleção granulométrica

longitudinalmente à praia, dentre eles o de Evans (1939) e o de Komar (1977).

Esses autores, após estudos experimentais, chegaram à conclusão de que,

desde que o transporte, sob a ação da deriva litorânea, seja feito na carga de

fundo, quanto maior o tamanho do grão de areia, maior a velocidade com que o

mesmo é transportado ao longo da praia. Komar (1977) observou que, no caso

de transporte feito por suspensão, a tendência é inversa, ou seja, as partículas

tendem a ter velocidades maiores quanto menores forem seus tamanhos. Esse

mesmo autor conseguiu traçar uma curva que relaciona a velocidade da

partícula com a granulometria, a partir de dados colhidos na praia de El

Moreno, no México.

Bittencourt et al. (1991), testando as constatações de Komar (1977) para o

esporão de Caixa-Prego (BA), destacaram a importância da energia das

correntes, a textura e o volume dos grãos disponíveis para explicar as

diferenças constatadas na distribuição granulométrica dos grãos para a praia

localizadas ao longo do esporão de Caixa – Prego, Bahia. Tanto Komar (1977)

quanto Bittencourt et al. (1991) destacam a limitação da aplicação de modelos

de transporte de sedimentos em praias com diferentes aspectos físicos.

Experimentos de McCave (1978) mostraram que o tamanho das partículas do

sedimento varia ao longo da corrente longitudinal, aumentando o diâmetro dos

grãos no sentido da corrente, o que ocorre devido à contínua perda de

sedimentos finos, que ficam retidos na praia pelo processo de espraiamento.

Segundo McLaren (1981) e McLaren e Bowles (1985), as características de um

depósito sedimentar, tais como média, grau de seleção e assimetria, são

herdadas de processos do tipo (a) joeiramento, (b) deposição seletiva ou

parcial da distribuição granulométrica em transporte e (c) deposição total da

distribuição granulométrica em transporte. Desse modo, segundo esses

autores, as mudanças na distribuição granulométrica seguem tendências

claramente identificáveis desde a fonte até o depósito. Uma vez estabelecidas,

essas tendências indicam uma trajetória de transporte para a movimentação do

30

sedimento que pode sugerir um modelo que identifique o ambiente de

deposição. Considerando uma fonte sedimentar hipotética, McLaren (1981),

dedutivamente, chegou à conclusão de que os mecanismos pelos quais um

depósito pode vir a ser derivado dessa fonte podem ser ilustrados em três

casos distintos. Para cada um dos casos, McLaren (1981) demonstra as

mudanças relativas que devem ocorrer nos parâmetros estatísticos escolhidos

(média, grau de seleção e assimetria) entre a fonte sedimentar hipotética e o

depósito resultante. Segundo esse autor, entre esses casos, o mais provável a

vir a ocorrer na sedimentação na face da praia está relacionado a uma

deposição seletiva do sedimento em transporte, como uma resposta a continua

movimentação que os sedimentos desse ambiente estão sujeitos pela ação da

saca e ressaca.

3.3 ANÁLISE DA TENDÊNCIA DO SEDIMENTO (STA)

A teoria da análise da tendência do sedimento foi primeiramente publicada por

McLaren e Bowles (1985). Em termos mais simples o método da análise da

tendência do sedimento (STA) usa a diferença na distribuição do tamanho do

grão das amostras de sedimento coletadas em grades regulares para deduzir o

transporte líquido de sedimento em regiões de erosão, crescimento e equilíbrio

dinâmico. Para a análise, a técnica STA usa os três primeiros momentos

centrais da distribuição do tamanho do grão: a média, a variância (ou o grau de

seleção), e a assimetria. Outras propriedades do sedimento como a

mineralogia, a textura e a forma não são consideradas nessa análise.

A suposição básica inerente na STA é que a diferença nas distribuições do

tamanho do grão de sedimento é devido ao transporte de sedimento. Em

outras palavras, a distribuição do tamanho do grão muda com os movimentos

do sedimento ao longo de um caminho, e todo o depósito é resultado dos

processos responsáveis pelo movimento do sedimento. McLaren (1981) e

McLaren e Bowles (1985) identificaram três probabilidades que podem ser

caracterizada pela relativa diferença nos parâmetros de distribuição do

tamanho do grão entre duas localizações, considerando as distribuições d1 e

d2.

31

Caso A: Último Depósito. Se a distribuição d2 tem média mais grossa, é mais

bem selecionada (menor variância ou menor desvio padrão) e é mais

positivamente assimétrica que a distribuição d1, então a amostra d2 é o último

depósito da amostra d1, e ambas as distribuições foram originalmente à

mesma. Neste caso nenhuma direção de transporte pode ser determinada.

Caso B: Sedimentos afinando. Se a distribuição d2 tem média mais fina, é

mais bem selecionada (menor variância ou menor desvio padrão) e é mais

negativamente assimétrica que a distribuição d1, então a direção do transporte

é da amostra d1 para a amostra d2. Neste caso o regime de energia

transportando o sedimento é decrescente de d1 para d2, e os grãos mais

grossos não são transportados até onde os grãos mais finos são depositados.

Caso C: Sedimento engrossando. Se a distribuição d2 tem média mais

grossa, é mais bem selecionada e é mais positivamente assimétrica que a

distribuição d1, então a direção do transporte é da amostra d1 para a amostra

d2. O nível da energia é tal que partículas grossas possam ser transportadas

até serem depositadas em d2 com nível de energia menor.

Somente os Casos B e C podem ser usados para inferir direção de transporte

de sedimento. As outras seis possibilidades de combinação de diferenças

relativas à distribuição do tamanho do grão na média, desvio padrão e

assimetria não podem ser usadas para determinar uma direção de transporte.

TABELA 3.1: Resumo do modelo de McLaren (1981).

Caso

Mudanças nos parâmetros do

deposito d1 para d2 Interpretação

A

Média mais grossa.

Mais bem selecionada.

Mais positivamente assimétrica.

Deposito d2 é o ultimo deposito de d1.

Nenhuma direção de transporte pode ser

determinada.

B

Média mais fina.

Mais bem selecionada.

Mais negativamente assimétrica.

A direção do transporte é de d1 para d2.

O regime de energia é decrescente.

Função de transferência de energia baixa.

C

Média mais grossa.

Mais bem selecionada.

Mais positivamente assimétrica.

A direção do transporte é de d1 para d2.

O regime de energia é decrescente.

Função de transferência de energia alta.

32

Segundo Hughes (2005), uma vez que a direção do transporte de sedimento foi

estabelecida, o passo final é a interpretação, e para auxiliar essa interpretação

o termo “distribuição – X” foi introduzido, sendo definido matematicamente

como:

N

i i

i

sdsd

sX1 1

2 (3.1)

Isto significa que para cada seqüência de pares (d1 e d2) ao longo do percurso

do sedimento, a relação da distribuição do tamanho do grão entre os depósitos

é calculado fornecendo assim, uma nova distribuição em função do tamanho do

grão. Depois, isto é feito para todos os pares seqüenciais, assim a componente

de distribuição – x como função do tamanho do grão é determinada pela soma

de todas as distribuições individuais (HUGHES, 2005).

A distribuição X(s) pode ser deduzida como a função que descreve a

probabilidade relativa que cada tamanho de partícula tem de ser removido do

depósito d1 e transportado para o depósito d2 (HUGHES, 2005). Baseado nas

formas das distribuições – x, d1 e d2, McLaren e Bowles (1985) mostraram

cinco cenários para o que pode está ocorrendo ao longo do percurso do

sedimento: (a) equilíbrio dinâmico, (b) acresção liquida, (c) erosão liquida, (c)

deposição total , e (e) deposição total. Esses cinco casos são ilustrados na

Figura 11.

a) Equilíbrio dinâmico. Se a forma de X(s) se assemelha as distribuições

D1(s) D2(s) (Figura 11 a), a probabilidade de uma partícula de tamanho de

grão particular ser depositada é igual à probabilidade desse tamanho de

grão ser transportado.

b) Acresção líquida. Se a forma das três distribuições é similar, mas à moda

de X(s) é mais simétrica para os lados dos grãos mais finos (à direita na

Figura 11 b); a acresção líquida está ocorrendo. Isso porque as modas do

deposito são mais grossas que X(s), portanto grãos mais finos do material

33

são transportados e depositados e isto corresponde ao transporte do Caso

B (sedimento afinando).

c) Erosão líquida. Se a forma das três distribuições é similar, mas a moda de

X(s) é mais simétrica para o lado dos grãos mais grossos (à esquerda da

Figura 11 c); a erosão líquida está acontecendo. Nesta situação os grãos

mais grossos estão sendo transportados o que corresponde ao transporte

do Caso C (sedimento engrossando).

d) Deposição total . Se a distribuição X(s) aumenta exponencialmente do

lado dos grossos para o lado dos finos como mostra a Figura 11 d, os grãos

mais finos estão sendo depositados ao longo do percurso do sedimento

(Casa B) e não estão sendo remobilizados. A forma da distribuição D1(s)

D2(s) não importa nesta situação.

e) Deposição total . Em sedimentos extremamente finos (silte muito fino e

argila) a distribuição X(s) pode estar quase horizontal como mostrado na

Figura 11 e, indicando uma igual probabilidade de todos os tamanhos de

grãos serem depositados. Esta situação corresponde aos sedimentos

localizados longe da fonte, e deduzir a direção do transporte de sedimento

baseado nas mudanças de tamanho do grão na distribuição torna-se mais

problemático.

34

Figura 11 - Interpretação da distribuição –X ao longo do percurso o sedimento (Note: asabscissas dos gráficos estão em phi então os grãos mais finos estão à direita e os grãos mais

grossos à esquerda). Fonte: Hughes, 2005. Adaptado.

3.3.1 Incertezas de análises de sedimentos

Desde seu começo, muitos investigadores aplicaram os conceitos de STA para

avançar a compreensão de seus ambientes de sedimentação. Alguns desses

autores acharam seus resultados em concordância total ou em parte com a

teoria de STA, por exemplo, Bittencourt (1992) e Muehe & Carvalho (1993),

entretanto, outros autores como Masselink (1992) tiveram resultados em

35

desacordo com o modelo proposto pela STA. Assim segundo Hughes (2005),

algumas incertezas da análise da tendência do sedimento podem ser citadas:

a) Suposições de modelo de transporte. A suposição básica do modelo

de transporte usado na STA é que os grãos menores são mais

facilmente transportados que grãos maiores. Porém, experiências

demonstram que esta suposição não é estritamente verdadeira

(KOMAR, 1977; McCAVE, 1978; entre outros). Fatores como: a

presença de grãos maiores impedindo o transporte dos grãos menores e

a maior coesão dos sedimentos mais finos demonstra que o processo de

transporte não é uma função tão simples.

b) Flutuações temporais. Talvez a incerteza mais importante seja que os

modelos e as trajetórias de sedimentos produzidos pela STA estejam

sendo usados para representar a integração de todos os processos

físicos responsáveis pelo transporte e deposição do sedimento em um

determinado local com o passar do tempo. As amostras de sedimentos

geralmente podem incluir os efeitos de vários processos de transporte,

assim, é assumido que a amostra é a média de todos os processos de

transporte que estejam agindo na mesma. Entretanto, a média dos

processos de transporte pode não se ajustar ao modelo de transporte

desenvolvido para um único processo de transporte. Em STA, é

assumido que uma amostra fornece uma representação de um tipo de

transporte de sedimento específico. Não há nenhuma conotação direta

de tempo. A análise de tendência simplesmente determina se existe

uma relação de transporte entre dois tipos de sedimento.

c) Espaçamento da amostra. O espaçando de uma grade de amostragem

de sedimento deve ser suficiente para assegurar que as amostras

adjacentes provavelmente estejam relacionadas pelo regime de

transporte. Com grandes espaçamentos há uma possibilidade maior de

que amostras de sedimentos estejam sem conexões através do

mecanismo de transporte. Isto poderia conduzir falsas conclusões sobre

os caminhos entre as amostras. Espaçamentos menores de amostras

aumentam a probabilidade de que amostras adjacentes estejam

relacionadas através do mecanismo de transporte, mas o custo também

36

aumenta. Na prática, a determinação de uma grade de amostragem

estará relacionada com a forma geográfica e a extensão da área de

estudo.

d) Coleta das amostras. As técnicas rotineiras de coletas de amostras na

face da praia, mesmos as representativas dos primeiros centímetros

superficiais do sedimento, resultam quase sempre em uma mistura de

algumas lâminas sedimentares do depósito praial. Embora Griffiths

(1967) lembre que a amostra mais representativa é a que contém

número de lâminas suficiente para prover a distribuição granulométrica

representativa de todo o depósito, resta sempre a questão sobre o

número de lâmina suficiente para tanto. A rigor, para fins de análise da

direção do transporte, uma amostragem representativa deveria ser feita

ao longo de uma única lâmina, porque como apontam Sonu (1972) e

Emery & Stevenson (1950), ela seria representativa de processo

uniforme de deposição. Nesse sentido, como cada lâmina representa

condição particular dos movimentos de saca e ressaca, os quais estão

continuamente mudando, as suas características granulométricas,

normalmente, como aponta McLaren (1981), são os resultados de

condições bem locais para uma efetiva comparação em escala mais

regional. Por isso, para fins de análise da direção do transporte, a

amostragem ideal na face da praia seria aquela feita ao longo de uma

mesma lâmina, com intervalos de amostragem que seriam limitados pela

própria dimensão das lâminas sedimentares na face da praia que

normalmente, segundo Thompson (1937), não excede 30m em praias

atuais.

e) Distribuição do tamanho do sedimento. O uso da distribuição normal

para caracterizar as amostras de sedimento pode introduzir falsas

tendências de média, grau de seleção, e assimetria, que são os

parâmetros fundamentais nos quais o método STA é baseado. Outras

distribuições foram propostas e debatidas na literatura, por exemplo,

Hartmann e Flemming (2002).

37

f) Incertezas ambientais e medidas aleatórias. Todas as amostras são

afetadas por erros aleatórios. Estes erros podem induzir flutuações

imprevisíveis no ambiente de deposição.

Devido às estas incertezas listadas, os resultados de qualquer Análise de

Tendência de Sedimento devem ser considerados tentativos até que

observações independentes ou análise de erosão ou deposição de sedimento

no local específico de estudo confirme os caminhos gerais produzidos por STA.

A Análise de Tendência de Sedimento é uma interpretação do regime de

transporte de sedimento baseado na suposição que o transporte de sedimento

ao longo de um caminho implica em modificação da distribuição do tamanho do

grão entre amostras de sedimento adjacentes. O padrão de transporte é em

efeito, uma integração de todos os processos responsáveis para o transporte e

para a deposição dos sedimentos. Se for válido, os caminhos de STA têm que

confirmar geralmente ás avaliações lógicas baseadas em compreensões

passadas e evidências do regime de transporte de sedimento. Em casos onde

existe discrepância significativa entre os resultados da STA e o conhecimento

local do regime de transporte, é válido reexaminar os dados do conhecimento

local antes de rejeitar os resultados de STA (HUGHES, 2005).

3.3.2 Benefícios da análise de tendência do sedimento

Em locais onde os caminhos do sedimento não são bem entendidos, a STA

pode ser uma boa ferramenta para melhorar a compreensão do por que certos

padrões de erosão e deposição acontecem. Assim, os caminhos derivados da

STA fornecem detalhes adicionais que podem ajudar no desenvolvimento de

soluções para problemas de sedimentação; ou na pior das hipóteses, os

resultados da STA podem estimular debates e revelar que medidas locais

adicionais serão necessárias para solucionar qualquer conflito e promover

melhor entendendo do regime de transporte de sedimento. Os resultados da

STA sempre devem ser avaliados dentro do contexto do que já é conhecido no

local, visto que, a STA não pode fornecer taxas de transporte de sedimento,

erosão, ou deposição (HUGHES, 2005).

38

A STA não fornece direções de sedimentos associados com um evento

extremamente único. Outras metodologias como modelos físicos e numéricos,

podem ser usadas para caracterizar as direções do sedimento durante

tempestades severas. Entretanto, um estudo de STA tem benefícios potenciais,

pois o custo do mesmo é geralmente menor que a maioria dos programas de

medida de campo, mas por outro lado STA não fornece informação sobre taxas

de transporte que poderiam ser determinadas com um programa de medida de

campo (HUGHES, 2005).

3.4 CALCULO DO TRANSPORTE LOGITUDINAL

3.4.1 Transporte de sedimento longitudinal

Como dito anteriormente, o sedimento move-se ao longo da linha de costa pela

ação das ondas e das correntes longitudinais, onde são transportados de

vários modos: transporte de carga de fundo, carga em suspensão e carga de

espraiamento.

Infelizmente, não há nenhum método que possa medir o transporte de

sedimento longitudinal. O transporte de sedimento é geralmente estimado

através de medidas como o encerramento de areia em um molhe ou quebra de

água ou deposição de sedimento em uma enseada ou em um ancoradouro.

Essas medidas indiretas são mais ou menos corretas, dependendo de como a

eficiência da estrutura de costa é no apanhamento do material. Além disso,

dados de onda direcional necessários para correlacionar com essas medidas

geralmente não são obtidos (DEAN et al., 2002).

3.4.2 Modelo de fluxo de energia

Historicamente, a quantidade total de material movido ao longo da linha de

costa tem sido relacionada à quantidade de energia total que chega a praia.

Esse método de analise é amplamente usado devido à simplicidade de sua

concepção física. A idéia fundamental desse método é que o valor da taxa de

transporte de sedimento longitudinal aumenta com o aumento do fluxo de

energia que viaja em direção à praia (DEAN et al., 2002).

39

O entendimento do método do fluxo de energia passa pelo entendimento do

conceito de fluxo de energia. A onda quando se propaga transfere energia a

uma taxa que é chamada de fluxo de energia (). O fluxo de energia é definido

como a taxa de trabalho realizado pelo fluido numa seção vertical (SOARES,

2005).

A taxa de trabalho realizado pela pressão dinâmica na direção de propagação

da onda é:

ldzuph

D

(3.2)

onde Dp é a pressão dinâmica, u é a componente da velocidade na direção de

propagação da onda, l é o comprimento medido ao longo da crista da onda,

dz é o diferencial na coluna d' água, é o deslocamento da superfície medida

a partir do nível médio d' água e h é a profundidade medida a partir do nível

médio d' água.

Fazendo-se a média no tempo, considerando o período da onda o tempo

característico e usando a teoria linear de ondas obtém-se o fluxo médio de

energia na direção de propagação da onda:

dtT

Tt

t

1

lkhsenh

khk

gH

21

21

81 2 (3.3)

ou

lECn (3.4)

40

na Equação (3.3) é a massa especifica da água, g é a aceleração devido à

gravidade, H é a altura da onda, é a freqüência angular da onda, k é o

número de onda, 2)81( gHE é a energia total da onda por unidade de área

lL onde l é assumido constante e L o comprimento da onda. O produto

Cn , da Equação (3.4) é conhecido como velocidade de grupo gC e é a

velocidade na qual a energia é transmitida.

Em um modelo simples de transporte de areia ao longo da costa, o fluxo de

energia na direção da onda é conhecido por l , onde é o fluxo de energia

de onda por unidades de largura de crista dado pela Equação (3.4), e lé

como dito acima é o comprimento medido ao longo da crista da onda. Para

calcular o fluxo de energia por unidades de comprimento da linha de costa, x ,

a seguinte relação geométrica é usada: coslx , onde é o ângulo do

raio de onda marcado com a direção onshore (y), como mostrado na Figura 12.

Figura 12 - Esquema de definição do fluxo de energia ao longo de uma praia.

Fonte: Dean et al., 2002. Adaptado.

Assim, o fluxo médio em função do comprimento de praia é:

cosxECn (3.5)

41

O fluxo de energia responsável pelo transporte de sedimentos longitudinal é

obtido multiplicando-se o fluxo na direção da onda, Equação (3.5) por sen :

cosxsenECn (3.6)

Finalmente, o fluxo médio de energia paralelo à praia por comprimento de praia

é definido como:

bbgl senCHgx

P 2161 2

(3.7)

Este fluxo, chamado daqui para frente de fluxo de energia longitudinal, é

responsável pelo transporte longitudinal do sedimento. O índice b indica que

os parâmetros devem ser avaliados na zona de arrebentação. No SI, a unidade

de é 1msN , de E é 1mN , de C é 1ms e de x é m .

3.4.3 Equações de previsão da taxa de transporte de sedimento

longitudinal

Na literatura encontram-se inúmeras equações propostas para a previsão da

taxa de transporte de sedimento longitudinal fundamentadas no método do

fluxo de energia. Dentre as mais usadas destaca-se a proposta pelo Coastal

Engineering Research Center (CERC) das forças armadas norte – americanas

(U.S. Army Corps of Engineers – USACOE) (DEAN et al., 2002) cuja fórmula é:

ll kPI (3.8)

onde lI é a taxa de transporte de sedimento longitudinal (em peso imerso de

sedimento por unidade de tempo); lP é o fluxo de energia paralelo à praia por

42

comprimento de praia e k é uma constante para calibração (DEAN et al.,

2002).

Vários pesquisadores como Ingle (1966), Komar e Inman (1970), Komar

(1977), Komar (1983), Bailard (1984) tentaram estimar o valor k para a

Equação (3.8), usando diferentes condições hidrodinâmicas, como resultados

obtiveram valores distintos entre si. Muehe (1996) destaca o valor de 3,4

encontrado por Komar (1983), assumindo todos os valores necessários para o

cálculo da taxa de transporte em unidades internacionais (SI). Então a Equação

(3.8) pode ser escrita como:

cos4.3 ECnsenI l (3.9)

onde E como dito na seção anterior é a energia da onda e o produto Cn a

velocidade de grupo. Como lI e lP tem a mesma unidade k é uma constante

adimensional.

Como se pode observar, a taxa de transporte de sedimento é dependente do

ângulo da onda pelo 221cos sensen , assim o transporte aumenta quando

o ângulo de incidentes das ondas aumenta até um máximo a 45º e então

decresce para até mesmos grandes ângulos de ondas incidentes.

43

4. MATERIAIS E MÉTODOS

Nesta seção serão apresentadas às metodologias utilizadas em campo para a

obtenção da granulometria longitudinal da praia, para a coleta dos dados

oceanográficos, e para a obtenção da taxa e da direção do transporte

longitudinal de sedimento. Essas etapas que norteiam os procedimentos

metodológicos podem ser visualizadas no organograma abaixo. A amostragem

de campo foi realizada no dia 07 de setembro de 2006, sendo feita apenas uma

campanha, conforme visto em McLaren (1981) e em Masselink (1992).

4.1 OBTENÇÃO DA GRANULOMETRIA LONGITUDINAL DA PRAIA

4.1.1 Coleta de sedimento

Utilizando a metodologia de Masselink (1992) foram estipulados os números de

amostragens e o espaçamento entre os pontos de coletas. Assim foram

estimadas 24 (vinte e quatro) estações de amostragens entre a faixa litorânea

44

que vai da Praia da Ponta da Fruta, situada no município de Vila Velha, até a

Praia de Setiba, município de Guarapari (Figura 13).

Vinte e quatros amostras de sedimentos foram coletadas longitudinalmente às

mesmas, na face da praia superior, sendo representativas dos primeiros

centímetros superficiais do sedimento praial, como observado em McLaren

(1981), Bittencourt et al. (1992), Masselink (1992), entre outros. A remoção das

amostras foi realizada com o auxílio de uma pá introduzida perpendicularmente

ao sedimento, conforme visto em Phithviraj et al. (1988).

Após a remoção, as amostras foram armazenadas em sacos plásticos

devidamente identificados. A identificação consistiu na definição do dia, da hora

e das coordenadas geográficas do ponto amostrado, sendo o último item

realizado com o auxílio de um GPS. As sacolas contendo o sedimento coletado

foram levadas ao laboratório de Sedimentologia – DERN/UFES para realização

do tratamento laboratorial.

Figura 13 – As estações amostrais do arco praial da Ponta da Fruta a Setiba e com destaquepara a progradação da linha de costa e as Três Ilhas. Fonte: Albino, 1996. Adaptado.

45

4.1.2 Tratamento das amostras de sedimento em laboratório

O tratamento das amostras de sedimento foi realizado no laboratório de

sedimentologia – DERN/UFES. Os procedimentos de tratamento das amostras

serão detalhados nesta seção.

Em laboratório as amostras foram primeiramente lavadas para que todo o

conteúdo salino fosse retirado, para tal, coloca-se a amostra em bacias

plásticas cheia de água e mistura-se manualmente o sedimento com a água.

Após agitação, espera-se a decantação do sedimento, para então escoar a

água e adicionar mais água doce à bacia. Tal procedimento será repetido até

que se possa supor “não ter” mais sal na amostra. Depois de retirada do sal, o

sedimento foi transferido para um béquer o qual foi levado para uma estufa à

temperatura aproximada de 100o C (MUEHE, 1996) permanecendo na mesma

durante o período de aproximadamente um dia.

Após secos os sedimentos foram quarteados, com o auxílio do quarteador de

Jones. Neste equipamento a separação é feita por meio de um conjunto de

calhas dispostas paralelamente em lados opostos de um recipiente retangular,

sendo o material recolhido em cada um dos dois lados do recipiente (MUEHE,

1996). A cada operação a amostra é dividida na metade, assim este

procedimento foi repetido até a obtenção da amostra do tamanho desejado.

Desta forma, foi separada uma quantia de 50g da amostra para análise

granulométrica e 20g para a queima de carbonatos. Os pesos das quantias

foram verificados em uma balança digital utilizando-se uma precisão de até

duas casas decimais.

A análise granulométrica no laboratório consiste na separação de uma dada

amostra sedimentológica de acordo com o tamanho dos grãos, para obtenção,

por interpretação dos resultados, de informações sobre o sedimento, bem

como sobre a hidrodinâmica de seu local de deposição. Tal separação

granulométrica poderá ser feita por um processo de peneiramento a seco e ou

por via úmida/pipetagem, porém devido a provável insignificância

representatividade da lama (silte/argila) nas amostras oriunda da área de

estudo, neste trabalho foi realizado somente o processo de peneiramento a

seco.

46

O peneiramento a seco foi realizado com uma amostra de aproximadamente

50g o que segundo Muehe (1996) é adequada para uma boa análise. Assim as

amostras foram colocadas em um jogo de peneiras que foi levado a um rotor

elétrico, onde o sedimento foi exposto a 15 minutos de vibração (sugerido por

Folk & Ward, 1957). Ao findar o tempo estimulado, o peso retido em cada

peneira foi anotado sendo levados para posteriores análises estatísticas.

A análise de composição foi realizada para quantificar o teor de carbonato

presente no sedimento. Para tal análise, adicionou-se ácido clorídrico nas

amostras quarteadas sobre uma chapa aquecida. Após a queima total de

carbonato, lavaram-se as amostras, com o objetivo de retirar o ácido

remanescente e colocou-as na estufa para secagem. Em seguida pesou-se e

partir desses valores através de proporcionalidade em relação ao peso inicial,

foi encontrado as proporções de carbonato.

4.1.3 Tratamento granulométrico estatístico

Nesse trabalho, os parâmetros estatísticos foram calculados pelo programa de

computador Anased 3, desenvolvido no Laboratório de Geologia Marinha

Aplicada (LGMA) da Universidade Federal do Ceará (UFC) em setembro de

1999.

Para classificação dos dados fornecidos pelo programa Anased 3 foi adotado o

método descrito por Folk & Ward (1957). Neste método, os tamanhos dos

grãos são expressos em Phi (Φ), sendo Phi o logaritmo negativo de base dois

do valor em milímetro (Φ= - log2 mm), conceito este introduzido por Krumbein

(1934).

Para classificação das amostras, baseada no tamanho das partículas, expressa

pelo valor da média ou mediana, foi empregada a classificação proposta por

Wentworth (1922), que obedece aos limites da Tabela abaixo.

47

TABELA 4.1: Classificação de Wentworth (1922) baseada no valor do tamanho das partículas.

CLASSIFICAÇÃO Ф mmAreia muito grossa -1 a 0 2 a 1Areia grossa 0 a 1 1 a 0,50Areia média 1 a 2 0,50 a 0,25Areia fina 2 a 3 0,25 a 0,125Areia muito fina 3 a 4 0,125 a 0,0625Silte 4 a 8 0,0625 a 0,0039Argila > 8 < 0,0039

Além da classificação das amostras baseada no tamanho das partículas,

utilizou-se neste trabalho também as medidas de dispersão e de assimetria,

com o objetivo de fornecer uma idéia mais precisa sobre o formato da curva de

distribuição do sedimento.

Para a classificação da seleção (medida de dispersão), foram utilizados os

limites propostos por Folk (1968), que obedece, para os valores em phi, aos da

Tabela seguinte.

TABELA 4.2: Classificação de Folk (1968) para o grau de seleção.

Muito bem selecionado < 0,35Bem selecionado 0,35 a 0,50Moderadamente bem selecionado 0,50 a 0,71Moderadamente selecionado 0,71 a 1,00Mal selecionado 1,00 a 2,00Muito mal selecionado 2,00 a 4,00Extremamente mal selecionado > 4,00

Com relação à assimetria também foi considerada a classificação proposta por

Folk (1968), entretanto quando a amostra era assimétrica utilizou-se o lado que

se inclina para a classificação, assim, em vez de se classificar a amostra como

assimétrica positiva classificou-se essa mesma amostra como assimétrica para

os lados dos finos, sendo este o lado que se inclina a cauda mais longa da

curva. Portanto a classificação seguiu os limites expostos na Tabela abaixo.

48

TABELA 4.3: Classificação de Folk (1968) para a assimetria.

Assimétrica negativa -1,0 a -0,1Simétrica -0,1 a 0,1Assimétrica positiva 0,1 a 1,0

4.2 DADOS OCEANOGRÁFICOS

Nesta seção será apresentada a metodologia utilizada em campo para o

levantamento dos parâmetros de onda e a metodologia do tratamento desses

parâmetros.

4.2.1 Parâmetros de ondas

Para uma avaliação precisa dos parâmetros de onda (altura, período e direção

de incidência) seria necessária a instalação de ondógrafos direcionais, o que

geralmente só é feito em projetos de construção de portos devidos ao elevado

custo do equipamento. Nesta pesquisa esses parâmetros foram avaliados

através de observações visuais.

4.2.1.1 Altura das ondas

É o parâmetro que representa a energia da onda, sendo fundamental na

quantificação dos processos costeiros.

A altura das ondas (H) que se aproximam foi medida na zona de arrebentação,

para isso, um observador foi localizado na face da praia e assim acompanhou a

aproximação de uma onda e com o auxílio de uma baliza, estimou sua altura

momentos antes da arrebentação. Enquanto o observador da face da praia lia

a altura da crista na baliza o operador da baliza mantinha a mão posicionada

na base da onda, e a diferença entre essas duas medidas foi assumida como a

altura da onda (MUEHE, 1996).

49

4.2.1.2 Ângulo de incidência das ondas

O objetivo desta medição é medir o ângulo que as ondas fazem entre a

arrebentação e a zona de espraiamento da onda na face da praia, para fins de

avaliar, juntamente com a altura da onda, a direção e intensidade do transporte

longitudinal de sedimentos.

A medição do ângulo de aproximação da onda (θ) começa com a definição da

orientação geográfica da praia no trecho da praia a ser observada. Para isso, o

ideal é medir a direção do ângulo de mergulho da face da praia, que é sempre

perpendicular à direção da praia. Este ângulo é medido com a bússola e

anotado. Uma vez definida a orientação geográfica da praia, o observador

mantinha essa orientação durante a realização de todas as medições (MUEHE,

1996).

Definida a orientação geográfica da praia, posicionou-se a bússola de modo

que sua base retangular gerasse na altura dos olhos uma linha reta na

horizontal. Sendo assim, a bússola ficou na vertical, posição na qual elas não

funcionam. A linha reta e horizontal gerada pela base da bússola foi alinhada à

crista da onda escolhida que se aproximava da praia. Por refração a crista da

onda tende a mudar de direção e esta mudança foi acompanhada com a

bússola até o momento da quebra da onda. Neste momento, virou-se

novamente a bússola para a horizontal (posição em que não funciona) e fez-se

a leitura da orientação geográfica da crista da onda na quebra. A diferença

entre a orientação da praia e a orientação da crista da onda na arrebentação foi

o chamado ângulo de incidência da onda, que é uma medida da direção da

crista da onda com relação à linha da praia. Devido às diversas manipulações

da bússola, essa é umas das medições que carregam mais erros (MUEHE,

1996).

4.2.1.3 Período das ondas

O período é o intervalo de tempo, medido em segundos, para a passagem de

duas cristas ou duas cavas de ondas sucessivas por um mesmo ponto fixo.

Para a determinação do período, um observador na face da praia teve que

cronometrar a passagem de 11 (onze) cristas e anotar o valor observado. O

50

período foi calculado dividindo esse valor encontrado por 10 (dez). Como a

observação foi feita a partir da praia, utilizou-se a zona de arrebentação como

ponto fixo para efetuar a contagem de cada onda (MUEHE, 1996).

4.2.2 Parâmetros obtidos a partir do tratamento dos dados

oceanográficos medidos em campo

Na zona de arrebentação das ondas foram realizadas de cinco leituras de

alturas de onda, das quais se extraiu informações como a altura significativa

(Hs) e a altura rms (Hrms). A altura significativa foi calculada como a média dos

dois maiores registros e a altura rms foi calculada através da Equação abaixo:

N

iirms H

NH

1

21 (4.1)

Além do tratamento das alturas de ondas, cabe ressaltar que através das

medidas coletadas em campo para o período e para o ângulo de incidência das

ondas foi calculado o período médio e o ângulo de incidência médio que

consistiu simplesmente na soma valores adquiridos em campo e na divisão do

resultado pelo número de medições.

4.3 TRANSPORTE LONGITUDINAL DE SEDIMENTOS

4.3.1 Determinação da taxa do transporte longitudinal

Segundo Muehe (1996) correlações estatísticas mostram que a velocidade da

corrente longitudinal, medida entre a arrebentação e a praia, é função da altura

e obliqüidade de incidência das ondas na zona de arrebentação, sendo

expressa, segundo Longuet-Higgins (1970), pela relação:

bbb sengHV cos19,1 5,0 (4.2)

51

onde g é a aceleração da gravidade, bH a altura da onda significativa na

arrebentação e bo ângulo de incidência das ondas.

Com uma pequena modificação na Equação anterior (4.2), pode-se fazer uma

estimativa da taxa do volume de areia transportada por dia (Equação (3.9)),

utilizando o valor da constante k estabelecida por Komar (1983) tem-se:

bbbnl senECI cos4,3 (4.3)

onde E , como dito na seção 3.4.2, é a energia da onda expressa pela relação:

2

81

bgHE (4.4)

sendo a densidade da água do mar (1032kg/m3), bo ângulo de incidência

das ondas e nC é a velocidade de grupo das ondas. Mas, como n é igual a 1

em águas rasas, a expressão se reduz à velocidade da onda individual, sendo:

gdC (4.5)

ou melhor:

HdgC (4.6)

quando a altura da onda (H) é significante em relação à profundidade (d), como

ocorre na zona próxima à praia. Como a onda arrebenta quando a relação dH

se situa entre 0,75 e 1,2, pode-se considerar bHd , de modo que:

bHgC 2 (4.7)

52

Segundo Muehe (1996), esta determinação, na realidade, pressupõe uma

caracterização da altura e período da onda representativa para um dia de 24

horas, e não uma observação isolada. Além disso, estes parâmetros devem ser

obtidos através de análise espectral. Mesmo assim, na falta de melhor opção,

pode-se utilizar esta equação, não como projetos de engenharia, mas para

comparações relativas entre o transporte para um e outro lado da praia. Para

não extrapolar essa medida, feita em um dado instante, para um dia inteiro,

pode-se dividir o coeficiente k por 24, de modo que a observação passa a se

referir apenas ao volume transportado por hora. Nesse caso, tomou-se o

cuidado de se realizar as observações mais ou menos no mesmo horário, pois,

em muitos locais, o mar se torna mais agitado com o passar do dia (MUEHE,

1996).

Através da determinação da taxa foi calculada a variação desta, fazendo a

diferença entre a taxa do ponto anterior com relação ao próximo ponto, quando

o valor encontrado foi positivo tem-se uma área de deposição, quando este é

negativo foi assumida uma área de erosão.

4.3.2 Determinação da direção do transporte longitudinal

Segundo McLaren e Bowles (1985), um Z-teste (SPIEGEL, 1961) é usado para

determinar a direção do transporte de sedimento, examinando todos os

possíveis pares em um conjunto de amostra. Se a média, o desvio padrão e a

assimetria de uma amostra são comparados com uma segunda amostra

existem oito possíveis tendências; assim comparando uma amostra d1, com

uma amostra d2 ela pode ser:

1) Mais fina, melhor selecionada e mais negativamente assimétrica (F, B,-);

2) Mais grossa, pior selecionada e mais positivamente assimétrica (G, P,+);

3) Mais fina, melhor selecionada e mais positivamente assimétrica (F, B, +);

4) Mais fina, pior selecionada e mais negativamente assimétrica (F, P, -);

5) Mais fina, pior selecionada e mais positivamente assimétrica (F, P, +);

6) Mais grossa, pior selecionada e mais negativamente assimétrica (G,P,-);

53

7) Mais grossa, melhor selecionada e mais negativamente assimétrica (G,

B, -);

8) Mais grossa, melhor selecionada e mais positivamente assimétrica (G,

B, +);

Para cada uma dessas tendências a probabilidade aleatória de ocorrer é de

125,0p 125,01008 p . Segundo o modelo de McLaren existem duas

tendências indicativas de transporte, que são F, B, - (1) e G, B, + (8). Assim,

um Z-teste pode ser usado para determinar se o número de ocorrência

indicando transporte de sedimento excede a probabilidade aleatória de 0,125.

As seguintes hipóteses foram testadas:

H0: p ≤0,125, não há nenhuma direção de transporte preferencial;

H1: p > 0,125, o transporte está ocorrendo em uma direção preferencial.

H1 é aceitável se:

33,2

NpqNpx

Z (1% de nível de significância) (4.8)

onde x é igual ao número observado de pares indicando uma particular direção

de transporte, N é o número total de possíveis pares (com 24 amostras N =

C24,2 = 276), p = 0,125 e q = 0,875.

4.4 RELAÇÃO ENTRE GRANULOMETRIA, DADOS OCEANOGRÁFICOS

E VOLUME PRAIAL

Com o objetivo de determinar a direção do transporte de sedimento longitudinal

no arco praial compreendido entre o trecho da Praia da Ponta da Fruta, Vila

Velha, a Praia de Setiba, Guarapari – ES, este trabalho propõe a interligação

dos dados através de análises estatísticas, tentando assim, correlacionar

parâmetros como: tamanho do grão; altura, período e ângulo de incidência das

ondas; velocidade da corrente longitudinal, taxa de transporte de sedimento

longitudinal e direção da deriva litorânea. Tentando com isso, medir o grau de

associação entre essas variáveis (através do coeficiente de correlação).

54

A análise estatística realizada foi a de regressão linear simples. Esta regressão

foi feita com o auxilio do programa Excel 2000, no intuito de facilitar os

cálculos, assim não se fez necessário à aplicação das fórmulas matemáticas

para a obtenção do coeficiente de correção, entretanto é importante ressaltar

que o valor desse coeficiente deve ser testado para verificar a existência ou

não de correlação entre as variáveis em questão, para isto, foi realizado o teste

de significância do valor de r (coeficiente de correlação).

Associado ao teste de significância está o teste de hipótese, na qual a hipótese

nula é de que não existe correlação entre as variáveis y e x contra uma

hipótese alternativa de que existe uma correlação linear entre as variáveis y e

x . Define-se um coeficiente de correlação linear para a população de todas as

possíveis combinações de valores observados de y e x , que foi representado

pela letra grega e foi estimado pelo coeficiente de correlação r . Assim o

teste de hipótese realizado é:

0:0 H

0:1 H (4.8)

A estatística de teste (t) apropriada para essas hipóteses é definida pela

seguinte expressão:

21

2

r

nrt

(4.9)

Se o valor de t calculado for maior que o valor de t tabelado, grau de liberdade

2n em 2 , rejeita-se a hipótese nula e diz-se que, para o definido nível de

significância, existe correlação (MONTGOMERY et al., 2003).

55

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste capítulo serão apresentados os resultados dos parâmetros de ondas

(altura, período e ângulo de incidência das ondas), da granulometria e das

taxas e direção do transporte longitudinal de sedimentos.

5.1 PARÂMETROS DAS ONDAS NA ARREBENTAÇÃO

Os resultados para as alturas significativas (Hs) e altura rms (Hrms) das ondas

na arrebentação, para os vinte e quatro pontos amostrais são mostrados nas

Tabelas 5.1a e b.

Os valores obtidos localizaram-se dentro de uma margem aceitável, tendo um

valor mínimo de 0,81m e um valor máximo de 1,20m para Hrms e para Hs em

teve um valor mínimo de 0,87m e um valor máximo de 1,28m. Além disso,

apesar de ser bastante complicado para o operador se manter posicionado na

zona de arrebentação das ondas as estimativas mostraram-se boas uma vez

que estão em concordância com as previsões das alturas de ondas do modelo

numérico Wave Watch III (INSTITUTO MILÊNIO RECOS, 2006), que mostrou

para o dia da amostragem alturas de ondas na proximidade da região numa

faixa entre 0,5m a 1,5m. As medições de campo podem ser vistas na Tabela A

(Anexo A).

TABELA 5.1a e b: Altura das ondas na arrebentação

P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12

Hrms 0,81 0,86 0,88 0,95 0,95 1,00 0,87 0,91 0,91 0,92 0,99 0,90

Hs 0,87 0,99 0,92 0,97 0,98 1,02 0,91 0,93 0,96 0,97 1,01 0,88

P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24

Hrms 0,97 0,95 0,96 1,02 1,00 1,13 0,98 1,20 1,03 1,03 0,95 0,97

Hs 0,98 1,00 0,98 1,03 1,01 1,21 1,00 1,28 1,06 1,06 0,99 1,01

56

Na Tabela 5.1a e b pode ser observada uma tendência dos maiores registros

de ondas estarem localizados nos pontos finais de amostragem fato esse que

também pode ser observado no Figura 14. Isso pode ser explicado observando

em campo as praias localizadas em cada extremidade. A praia da ponta da

Fruta (Pontos iniciais) possui uma baixa declividade e uma larga extensão da

zona de surfe o que permite a gradual dissipação da energia das ondas

incidentes resultando em um Hrms menor que os observados na Praia de Setiba

que possui uma zona de surfe de extensão menor, fazendo com que as ondas

incidentes não tenham espaço de se dissiparem.

Altura das ondas na arrebentação

0,60,70,80,9

1,01,1

1,21,3

0 3 6 9 12 15 18

Km

met

ros

Hrms

Hs

Figura 14 - Gráfico de dispersão em linha para as alturas das ondas na arrebentação. O eixodas abscissas referisse a distancia acumulada dos pontos amostrados.

Os resultados para os períodos médios (T) das ondas medidas na zona de

arrebentação estão apresentados na Tabela 5.2 a e b e na Figura 15. Os

valores observados na campanha ficaram entre 6 e 13 segundos, o que

mostrou-se satisfatório, uma vez que estão em concordância com os resultados

mostrados por Muehe (1996) para a região em questão, excetuando os valores

encontrados nos pontos 1 e no ponto 19 (12 e 13 segundo respectivamente),

visto que o máximo período encontrado por Muehe (1996) para a região em

questão foi de 11,5 segundos. As medições de campo podem ser vistas na

Tabela A (Anexo A).

57

TABELA 5.2 a e b: Períodos médios das ondas na arrebentação

P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12

T (s) 12 9 6 9 9 8 9 9 10 9 10 10

P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24

T (s) 10 9 10 10 11 10 9 13 7 9 10 7

Período médio das ondas na arrebentação

0

24

68

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

km

seg

un

do

s

Figura 15 - Gráfico de dispersão em linha para os períodos médios das ondas na arrebentação.

O eixo das abscissas referisse a distancia acumulada dos pontos amostrados.

Os resultados dos registros dos ângulos médios de incidência das ondas estão

apresentados na Tabela 5.3 a e b e na Figura 16. Observam-se ângulos de

incidência variando entre 2 a 10 º e direções de NE e SSE, tendo predomínio

daquelas. A direção SSE foi encontrada principalmente próxima à região das

Três Ilhas, o que deve está relacionado ao fenômeno de difração das ondas

incidentes. As medições de campo podem ser vistas na Tabela A (Anexo A).

Dados de ventos não foram medidos em campo, entretanto, esses foram

fornecidos pelo Instituto do Milênio RECOS (2006) através do monitoramento

da Ponta de Ubu, Anchieta – ES. Assim os valores de direção dos ventos para

esta região no dia e na hora da coleta variaram de aproximadamente 3º a 27º,

sendo o primeiro encontrado no inicio da coleta e o último as 12h00min. Esses

ângulos confirmam a predominância de ondas do quadrante norte, visto que, as

ondas são geradas pelos mesmos. Outra informação importante é a velocidade

58

média dos mesmos, que ficou em torno de 13 m/s. Valores menores que a

média foram observados no período do inicio do campo e valores maiores fim

da amostragem. Os dados dos ventos podem ser verificados na Tabela A

(Anexo A).

TABELA 5.3 a e b: Ângulos médios de incidência das ondas na arrebentação

P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12

Θ (graus) 10 5 5 3 6 5 6 9 8 5 8 6

P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24

Θ (graus) 8 9 7 5 4 2 5 5 6 5 8 5

Figura 16 - Histograma dos ângulos de incidência médios das ondas na arrebentação.

Portanto, de maneira geral o arco praial de Ponta da Fruta a Setiba foi

caracterizado com altura de onda média em torno de 1 m (um metro), período

de aproximadamente 9,5 s (nove segundos e meio) e ângulo de incidência

médio em torno de 6º, predominando a direção NE. A maré foi de -0,1 m as

08h53min sendo que o campo iniciou-se as 08h10min e a última coleta se deu

às 13h10min.

Segundo Muehe (1993) sob condições de tempo bom as ondas apresentam

períodos longos, alturas baixas e ângulos de incidências do quadrante norte,

59

na área do Espírito Santo principalmente os provenientes de Nordeste (devido

aos ventos alísios), ao passo que sob tempestade a altura da onda tende a ser

maior, o período curto e os ângulos de incidências associado ao quadrante sul;

assim as condições meteoceanográfica do dia de campo podem ser

classificadas como de tempo bom, visto que, a média da altura, do período e

da direção do ângulo de incidência da onda se encaixa nas características

dessa classificação. Entretanto, na semana da realização do campo a realidade

das condições meteoceanográficas era outra, ou seja, dias que antecederam o

campo foi marcado por chuvas e ventos fortes, segundo Instituto do Milênio

RECOS (2006) no dia 05 de setembro de 2006 predominavam na região ventos

sudoestes com média de 180,25º e com intensidades de 9m/s (médias

referente aos dados fornecidos pelo Instituto do Milênio RECOS (2006) para o

período de 12h00min as 23h00min do dia 05/09/2006).

5.2 SEDIMENTOLOGIA

5.2.1 Composição dos sedimentos na praia

As amostras apresentaram uma concentração de carbonato que variou em

torno de 30 a 15%, tendendo a diminuir em direção a praia de Setiba (Figura

17).

Segundo Carter (1982), em praias com duas fontes de sedimentos de

naturezas e proporções diferentes, a distribuição dos mesmos apresentam-se

complexa, entretanto a complexidade é maior quando as proporções de

bioclastos e de quartzo são semelhantes (ambos acima de 35%), pois eles

parecem exibir comportamentos hidráulicos independentes.

Além disso, Albino e Gomes (2004) testando a influência da composição mista

dos sedimentos marinhos na determinação do perfil praial de equilíbrio

concluíram que praias compostas por areias mistas, submetidas a processos

complexos de mobilização, transporte e deposição sobre os diferentes grãos,

são inadequadas para a aplicação de modelos como os de perfil de

fechamento. Observaram que se considerando somente os grãos cuja

densidade apresenta-se em torno de 2,65 cm, o perfil praial de equilíbrio

aproxima-se do esperado pela simulação, respaldando o conhecimento dos

60

processos costeiros sobre o material siliciclástico. Desta forma, esses autores

concluíram que se torna necessário à determinação prévia da composição dos

sedimentos marinhos para a aplicação e interpretação de simulações

efetuadas.

Assim, como o sedimento do arco praial da Ponta da Fruta a Setiba apresentou

concentrações de carbonatos menores que 35% para todos os pontos e valor

médio de 22,4%, este item, segundo Carter (1982), e Albino e Gomes (2004)

não se tornou um problema para a aplicação do modelo proposto neste

trabalho.

Composição dos sedimentos amostrados

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pontos amostrais

%

% de Siliciclástico

% de Carbonato

Figura 17 - Porcentagem de siliciclástico e carbonato. O eixo das abscissas referisse a

distancia acumulada dos pontos amostrados.

5.2.2 Granulometria

De maneira geral, os diâmetros médios das areias do arco praial da Ponta da

Fruta a Setiba, de acordo com os limites estabelecidos por Wentworth (1922),

contidos na Tabela 4.1, variaram entre 2,58Ф, no ponto 4, classificada como

areia fina, a 0,53 Ф, no ponto 24, classificada como areia grossa, confirmando

o predomínio de areia fina nas praias próximas a praia da Ponta da Fruta e de

areia grossa entorno da praia de Setiba.

Para o grau de seleção de acordo com os limites propostos por Folk (1968) na

Tabela 4.2, as areias da face da praia apresentaram-se em torno de bem

selecionadas a moderadamente bem selecionadas com exceção de quatro

amostras (pontos 03, 05, 06 e 07) que foram classificadas como

moderadamente selecionadas. Analisando esse parâmetro observa-se uma

pequena tendência de melhoramento da seleção em direção a Praia de Setiba,

61

isto pode ser devido ao maior período de exposição do sedimento da praia aos

processos dinâmicos.

A assimetria variou desde assimétrica para o lado dos grossos até assimétricas

para o lado dos finos (Tabela 5.4) segundo os limites propostos por Folk (1968)

na Tabela 4.3, entretanto 62,5% das amostras foram classificadas como

simétricas, indicando a estabilidade na distribuição das diversas classes

texturais. A assimetria para o lado dos grossos representou 28% das

classificações, segundo Muehe (1996) em depósitos residuais, como nos

sedimentos de praia, em que as frações mais finas são retiradas pelo refluxo

da onda, é comum encontrar esse tipo de distribuições assimétricas negativas.

Os dados das análises estatísticas (diâmetro médio do grão, assimetria e grau

de seleção) estão mostrados na Tabela 5.4, e os histogramas referentes à

distribuição granulométrica podem ser vistos no Anexo B.

TABELA 5.4: Parâmetros estatísticos avaliados nas amostras.

Pontos Média Assimetria Seleção

P 012,55

Areia Fina-0,32

Para os grossos0,7

Moderadamente bem selecionada

P 022,49

Areia Fina0,09

Simétrica0,47

Bem selecionada

P 031,77

Areia Média0,11

Para os finos0,86

Moderadamente selecionada

P 042,58

Areia Fina-0,07

Simétrica0,47

Bem selecionada

P 051,7

Areia Média-0,23

Para os grossos0,85

Moderadamente selecionada

P 061,84

Areia Média-0,12

Para os grossos0,77

Moderadamente selecionada

P 071,58

Areia Média0,14

Para os finos0,94

Moderadamente selecionada

P 082,5

Areia Fina-0,03

Simétrica0,48

Bem selecionada

P 092,38

Areia Fina0,03

Simétrica0,5

Bem selecionada

62

P 101,83

Areia Média0,01

Simétrica0,71

Moderadamente bem selecionada

P 111,23

Areia Média0,13

Para os finos0,65

Moderadamente bem selecionada

P 122,02

Areia Fina-0,14

Para os grossos0,59

Moderadamente bem selecionada

P 132,04

Areia Fina-0,25

Para os grossos0,77

Moderadamente selecionada

P 141,87

Areia Média0,01

Simétrica0,51

Moderadamente bem selecionada

P 151,99

Areia Média-0,11

Para os grossos0,56

Moderadamente bem selecionada

P 161,5

Areia Média-0,15

Para os grossos0,52

Moderadamente bem selecionada

P 171,42

Areia Média-0,06

simétrica0,49

Bem selecionada

P 180,91

Areia Grossa0,03

Simétrica0,52

Moderadamente bem selecionada

P 190,68

Areia Grossa-0,09

Simétrica0,56

Moderadamente bem selecionada

P 200,82

Areia Grossa-0,02

Simétrica0,46

Bem selecionada

P 210,68

Areia Grossa-0,08

Simétrica0,53

Moderadamente bem selecionada

P 221,05

Areia Média-0,03

Simétrica0,52

Moderadamente bem selecionada

P 230,62

Areia Grossa0,05

Simétrica0,47

Bem selecionada

P 240,53

Areia Grossa-0,1

Simétrica0,46

Bem selecionada

Para verificar a relação na tendência do grão foi feito gráficos de dispersão em

linha e de regressões lineares para os três parâmetros estatísticos

mencionados anteriormente (Figura 18).

63

Média Granulométrica

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Km

phi

Grau de Seleção

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pontos amostrais

phi

Assimetria

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pontos amostrais

phi

Figura 18 - Gráficos de dispersão em linhas à esquerda e gráficos regressão linear a direita,

ambos em função da distância acumulada.

Em geral, analisando as regressões lineares, as amostras da face da praia

tenderam a tornar-se mais bem selecionada e mais grossa da praia da Ponta

da Fruta a praia de Setiba, entretanto com relação à assimetria nenhuma

referência pôde ser feita, visto que, esta apresentou uma grande flutuação

entre os pontos coletados.

O coeficiente de correlação linear calculado a partir das regressões lineares

feitas para a tendência do tamanho do grão, grau de seleção e assimetria

foram respectivamente 0,7031; 0,2967 e 0; esses resultados mostraram-se

similares aos observados por Masselink (1992).

O teste de correlação mostrou que o tamanho do grão e o grau de seleção são

ambos significantes a um nível de 1% (Tabela 5.5).

64

TABELA 5.5: Teste de correlação

t Calculado t Tabelado

Média 7,218 2,82

Grão de seleção 3,046 2,82

Analisando as variações das classes de grãos ao longo da área de estudo

deste trabalho mostrada na Figura 19 observa-se que a fração de areia média

apareceu em todos os pontos com uma porcentagem acima de 10% (exceto

nos pontos 1 e 4 , cujas porcentagem foram 8,64 e 7,92 respectivamente) este

fato não é observado em nenhuma outra fração granulométrica, ao contrário,

analisando as frações de areia muito fina e fina vê-se uma diminuição das

mesmas em direção ao pontos a direita da Figura 19 com desaparecimento em

alguns trechos; e com relação às frações grossas essa diminuição na

porcentagem se dá à esquerda da Figura 19. Esses fatos podem ser

explicados pelos diferentes tipos de transportes e velocidades que estas

frações são submetidas.

Variação percentual das classes granulométrica ao longo do arco praialda Ponta da Fruta a Setiba

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Km

%

Grossos

médiosFinosMuito Fino

Figura 19 - Variação das classes granulométricas em função da distância acumulada.

65

Para verificar a relação na tendência do grão ao longo do arco praial em estudo

também foi feito gráficos de regressões lineares para as quatro classes

granulométricas (Figura 20).

Porcentagem de areia muito fina

y = -0,9x + 11,735

R2 = 0,5915

0

5

10

15

20

25

0 3 6 9 12 15 18

Km

%

A

Porcentagem de areia fina

y = -4,2632x + 65,778R2 = 0,6365

01020304050607080

0 3 6 9 12 15 18

Km

%

B

Porcentagem de areia média

y = 4,1131x + 14,043R2 = 0,574

y = -11,806x + 200,38

R2 = 0,5222

01020304050607080

0 3 6 9 12 15 18

Km

%

C

Porcentagem de areia grossa

y = 4,1636x - 3,6666R2 = 0,5554

0

20

40

60

80

100

0 3 6 9 12 15 18

Km

%

D

Figura 20: Regressão linear para as quatro classes granulométricas presentes nas amostras daface da praia; (A) areia muito fina; (B) areia fina; (C) areia média e (D) areia grossa.

Em geral, analisando as regressões lineares, observa-se um comportamento

distinto entre os grãos de tamanhos diferentes. Assim, grãos muito finos e finos

tenderam a se concentrar na praia da Ponta da Fruta (no lado esquerdo da

Figura 20 A e B), ao contrário dos grãos maiores, principalmente os grãos de

areia grossa, que tenderam a se concentrar na praia de Setiba (no lado direito

da Figura 20 D). Contrapondo as tendências dos grãos mais finos e mais

grossos, os grãos de areia média tenderam a se concentrar a 12 km (doze

quilômetros) da praia da Ponta da Fruta (Figura 20 C). Nesta classe de

tamanho foram observadas duas tendências distintas, uma em que esses

grãos tenderam aumentar sua concentração, os doze primeiros quilômetros; e

outra em que essa classe tendeu a diminuir sua concentração, os quatro

últimos quilômetros. O ponto de inversão dessa tendência (12 km da ponta da

Fruta) situa-se nas proximidades das três ilhas.

66

5.3 TANSPORTE LONGITUDINAL DE SEDIMENTO

5.3.1 Estimativas de taxa e velocidade do transporte longitudinal

Os resultados para a velocidade da corrente longitudinal (V ) (Equação 4.2) e

para o taxa de areia transportada por hora ( I ) (Equação 4.3), para os vinte e

quatro pontos amostrais são mostrados nas Tabelas 5.7 a e b e nas Figura 21

e 21.

TABELA 5.7 a e b: Velocidade da corrente e o taxa do transporte longitudinal.

Velocidade da corrente longitudinal

0,0

0,10,20,3

0,40,50,6

0,7

0 2 4 6 8 10 12 14 16

km

m/s

2

Figura 21 – velocidade da corrente longitudinal.

Analisando a Tabela 5.7 a e b, e a Figura 21, observa-se uma região onde há

uma quebra brusca da velocidade da corrente longitudinal (entre 10 a 12 km), e

P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12

V (m/s) 0,59 0,32 0,31 0,19 0,38 0,33 0,37 0,56 0,50 0,32 0,52 0,36

I (m3/hora) 95 66 56 38 78 72 64 102 99 64 112 59

P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24

V (m/s) 0,51 0,58 0,45 0,33 0,26 0,14 0,32 0,37 0,40 0,33 0,51 0,32

I (m3/hora) 104 123 90 74 57 44 68 127 94 79 107 70

67

conseqüentemente, valores de taxa de transporte de sedimento menores. Este

fato encontra-se intimamente ligado à presença de um arquipélago de ilhas nas

proximidades desta área (Três Ilhas).

Como dito na seção 3, ao encontrar um obstáculo às ondas incidentes sofre um

processo chamado de difração, em que sua energia tem que ser redistribuída e

como conseqüência uma região de sombra é gerada, assim, essa área de

menor velocidade referiu-se a esta região de sombra formada devido à

presença das Três Ilhas.

Além disso, analisando a Figura 22, tem-se que nesta mesma área de menor

velocidade da corrente longitudinal, existe uma área de deposição, que está

relacionada à formação de um tômbolo na linha de costa.

Figura 22 – Variação da taxa de transporte de sedimento.

Ainda analisando a Figura 22, observa-se que nos primeiros nove quilômetros

existe uma região com grandes flutuações de área de deposição (azul) e de

erosão (vermelha). Esta disparidade pode estar relacionada ao tipo de

transporte, que pode ser predominantemente transversal, o que concordaria

também com outras características anteriormente citadas, como a

predominância de sedimento de granulometria fina e a grande extensão da

zona de surfe.

68

5.3.2 Direção do transporte longitudinal

Na Tabela 5.6 são mostrados os resultados obtidos a partir da aplicação do Z-

teste (SPIEGEL, 1961) (Equação 4.8) onde x é igual ao número observado de

pares indicando uma particular direção de transporte e z é a probabilidade

calculada pelo Z-teste.

TABELA 5.6: Resumo do número de pares das amostras da Praia da Ponta da Fruta a Setiba.

Ponta da Fruta - Setiba Setiba - Ponta da Fruta

Mais fino, melhor

selecionada, e mais

negativamente simétrica.

x = 28

Z = - 1,183

x = 36

Z = 0,273

Mais grossa melhor

selecionada, e mais

positivamente simétrica.

x = 84

Z = 9,009

x = 7

Z = - 5,005

Baseado na Tabela 5.6, conclui-se que somente a tendência mais grossa,

melhor selecionada e mais positivamente simétrica, na direção da Ponta da

Fruta a Setiba é significante.

Assim segundo o modelo de McLaren o sedimento é transportado da Ponta da

Fruta a Setiba. Esse transporte é inicialmente caracterizado por grandes taxas

de fluxo, diminuição do nível de energia na direção do transporte.

Este resultado está de acordo com o apresentado por Silvester (1968, apud

MUEHE, 2001), e também com as análises dos ângulos de incidência das

ondas e da geomorfologia da costa para as medições realizadas no dia do

campo (Figura 4 A e Figura 16). Autores como Muehe & Carvalho (1993)

também aplicaram o modelo McLaren com sucesso, na determinação da

direção do transporte de parte da plataforma continental interna no Estado do

Rio de Janeiro, onde a formação do sistema de laguna-ilha barreira da Laguna

de Araruama faz da plataforma a única fonte atual de sedimentos (Muehe &

Sucharov, 1981). Além desses autores, Bittencourt (1992) também obteve bons

69

resultados aplicando o modelo de McLaren em três praias da região nordeste

do Brasil, de dinâmicas de sedimentação diferentes.

Portanto, entendido a taxa e a direção do transporte longitudinal, pode-se

referir sobre as variações porcentuais das classes granulométricas ao longo do

arco praial em questão, Figura 19 e 20. Assim conforme verificado no modelo

de McLaren, o arco praial da Ponta da Fruta a Setiba é submetido a grandes

níveis de energia. Esta seria responsável pela retirada dos grossos e finos.

Contudo os finos, conforme verificado por McCave (1978) em praias da

Inglaterra Oriental, permanecem na zona próxima à praia e devem ser

facilmente incorporados a esta nos eventos de trocas transversais, confirmando

que neste trecho (próximo da praia da Ponta da Fruta) existem trocas

transversais significativas, conforme observado na Figura 22. Logo, há um

engrossamento do sedimento na direção da deriva litorânea, fato este também

observado por McCave (1978).

A figura abaixo resume os resultados encontrados para o trecho da praia da

Fruta a Setiba

Figura 23 – Resumo dos resultados neste trabalho. Mostrando em destaque a direção dotransporte encontrada, a progradação da linha de costa, as cristas das ondas e as

granulometrias que predominam em cada setor da área de estudo.

70

6. CONCLUSÃO

A aplicação do modelo de McLaren nas 24 amostras coletadas ao longo do

arco praial da Ponta Fruta a Setiba confirmou a direção do transporte de

sedimento longitudinal deduzida a partir da análise da geomorfologia da linha

de costa e dos ângulos de incidência das ondas para as condições do dia da

realização do campo. Entretanto vale ressaltar que a aplicação desse modelo,

como de vários outros (por exemplo, os modelos que usam equações

empíricas para a quantificação da taxa de transporte de sedimento, que

também foi usado neste trabalho) possui limitações, e estas podem mascarar

os resultados, dado uma falsa interpretação.

È importante destacar, que a validade dos resultados da aplicação do modelo

de McLaren, está intimamente ligada às características da área de sua

aplicação, assim quando aplicado em praias onde o transporte de sedimento

não é o principal fator da tendência do tamanho do grão, ou em praia que

possuem várias fontes de sedimento, os resultados obtidos por este modelo

podem ser totalmente contrários aos conhecidos para a área em questão. Este

fato pode ser verificado em Masselink (1992).

Os resultados obtidos através da quantificação da taxa de transporte de

sedimento confirmaram a existência de uma área de deposição na linha de

costa próxima as Três Ilhas, sendo esta entendida através do processo de

difração das ondas. Além disso, ratificaram a presença de um transporte

transversal nas proximidades da praia da Fruta, justificando a tendência do

engrossamento do grão na direção do transporte, assim, devido ao alto nível de

energia dessa praia, tanto os grãos grossos quanto os finos são retirados,

contudo os finos por permanecerem na zona próxima à praia e são facilmente

incorporados a esta nos eventos de trocas transversais.

Portanto, tanto a aplicação de equações empíricas para a quantificação da taxa

de transporte de sedimento quanto à aplicação do modelo de McLaren,

mostrou resultados satisfatórios neste trabalho, concluindo que apesar das

suas limitações, quando usados associados às observações em campo e a

dados pretéritos podem resultar em detalhes adicionais que podem ajudar no

desenvolvimento de soluções no problema de erosão, tornando este mais

facilmente diagnosticado.

71

7. REFERÊNCIAS BIBLIOCRÁFICAS

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76

ANEXOS

77

ANEXO A

Planilha de campo

Local: Arco praial de Ponta da Fruta a Setiba.

Data: 07/09/2006.

Responsável: Jacqueline Albino.

Equipe: Fabiane, Flávia, Eduardo, Bruno e Tatiana.

Vento: Moderadamente Forte

Tempo: Céu com poucas nuvens

Maré: -0.1 ás 8:53h.

Pontos Coordenada em campo Altura da onda Período da onda ÂnguloNúmero Latitude Longitude 1º 2º 3º 4º 5º 1º 2º 3º 1º

1 20º 31,067' 40º 21,692’ 0,88 0,64 0,84 0,85 0,81 10,30 13,78 11,22 10º2 20º 31,289' 40º 22,004’ 0,99 0,98 0,78 0,80 0,69 11,11 6,67 8,89 5º3 20º 31,460' 20º 22,164’ 0,81 0,86 0,89 0,91 0,93 4,45 6,67 6,67 5º4 20º 31,748' 40º 22,344’ 0,91 0,94 0,95 0,95 0,99 10,00 8,33 10,00 3º5 20º 31,980' 40º 22,544’ 1,01 0,95 0,92 0,92 0,94 9,56 10,00 7,11 6º6 20º 32,291' 40º 22,714’ 0,97 0,98 1,02 1,02 1,00 8,89 6,11 8,56 5º7 20º 32,291' 40º 22,714’ 0,80 0,87 0,91 0,90 0,89 9,12 8,56 7,84 6º8 20º 32,650' 40º 23,230’ 0,90 0,95 0,89 0,91 0,90 8,59 9,60 9,80 9º9 20º 32,866' 40º 23,583’ 0,95 0,81 0,93 0,88 0,97 10,12 9,65 9,86 8º10 20º 33,166' 40º 23,833’ 0,87 0,95 0,89 0,87 0,99 8,96 9,50 10,00 5º11 20º 33,666' 40º 24,000’ 1,02 0,98 0,99 1,00 0,95 10,11 10,00 9,89 8º12 20º 33,083' 40º 24,167’ 0,90 0,91 0,97 0,85 0,86 9,65 11,11 10,20 6º13 20º 34,501' 40º 24,416’ 0,98 0,98 0,95 1,01 0,95 9,09 10,11 9,78 8º14 20º 34,933' 40º 24,533’ 0,89 0,90 1,01 0,99 0,93 8,75 10,00 9,59 4º15 20º 35,250' 40º 24,667’ 0,93 0,96 0,97 0,94 0,98 10,00 9,33 10,44 5º16 20º 35,833' 40º 24,850’ 1,01 1,03 1,03 0,99 1,02 9,86 9,67 10,23 7º17 20º 36,500' 40º 24,983’ 1,00 1,02 0,99 0,97 1,00 10,02 10,00 12,10 9º18 20º 37,036' 40º 25,095’ 1,13 1,01 1,09 1,15 1,26 11,11 10,20 9,23 7º19 20º 37,208' 40º 25,221’ 0,97 0,96 1,00 0,99 0,98 10,00 7,78 8,89 8º20 20º 37,428' 40º 25,363’ 1,30 1,20 1,11 1,15 1,25 14,44 13,33 12,10 5º21 20º 37,574' 40º 25,450’ 1,07 1,01 1,04 1,04 1,01 7,11 5,78 8,89 6º22 20º 37,908' 40º 25,560’ 1,00 1,03 1,02 1,06 1,05 9,11 9,44 8,33 5º23 20º 38,094' 40º 25,600’ 0,88 1,01 0,91 0,95 0,97 10,00 11,44 8,11 8º24 20º 38,213' 40º 25,850’ 0,97 0,96 0,92 1,00 1,01 6,67 7,78 6,67 5º

78

Dados de ventos fornecidos pelo Instituto do Milênio RECOS (2006)através do monitoramento da Ponta de Ubu, Anchieta – ES.

Hora Temp.Média

URMedia

(%)

VentoMédio(m/s)

DireçãoMedia(graus)

DesvioPadrão(m/s)

VentoMaximo

(m/s)07:00 21,40 72,70 6,59 3 3,97 8,3308:00 22,16 70,80 6,88 10 3,60 9,3109:00 22,77 68,68 9,32 13 4,28 11,8610:00 23,20 70,40 9,63 14 5,25 12,7411:00 22,87 75,80 11,61 26 5,34 14,7012:00 22,44 80,40 12,57 27 2,95 15,2913:00 22,42 79,60 12,73 26 3,31 15,4814:00 22,50 79,00 12,91 24 3,06 15,68

79

ANEXO B

Ponto 01

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 02

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 03

0

5

10

15

20

25

-2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 04

0

10

20

30

40

50

-2,0

- 1,0

0,0

1 ,0 2 ,0 3 ,0 4,0

phi

%

Ponto 05

05

1015202530

-2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 06

05

1015202530

-2,0

- 1,0

0,0

1 ,0 2 ,0 3 ,0 4,0

phi

%

Ponto 07

0

5

10

15

20

25

- 2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 08

0

10

20

30

40

-2,0

-1,0 0,0

1 ,0 2 ,0 3 ,0 4,0

phi

%

Ponto 09

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 10

05

1015202530

-2,0

-1,0 0,0

1 ,0 2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 11

05

101520253035

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 12

0

10

20

30

40

- 2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 13

0

10

20

30

40

-2,0

-1,0 0,0

1 ,0 2,0

3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 14

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 15

0

10

20

30

40

- 2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 16

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1 ,0 2 ,0 3 ,0 4,0

phi

%

Ponto 19

0

10

20

30

40

-2,0

- 1,0

0 ,0 1 ,0 2,0

3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 20

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0,0

1 ,0 2 ,0 3,0

4 ,0

phi

%

80

Ponto 21

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0,0

1 ,0 2,0

3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 22

0

10

20

30

40

-2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3,0

4 ,0

phi

%

Ponto 23

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3 ,0 4 ,0

phi

%

Ponto 24

0

10

20

30

40

50

-2,0

-1,0 0 ,0 1,0

2 ,0 3,0

4 ,0

phi

%

Figura 20: Distribuição granulometria dos pontos amostrados.