Análise numérica da propagação de ondas na costa do Rio Grande do Sul entre Arroio Chuí e Sarita

Abstract

A praia da região entre Arroio Chuí e Sarita (RS) é marcada pela presença de dunas escarpadas, minerais pesados em altas concentrações, afloramento de depósitos paludais e lagunares na região de pós-praia e das dunas frontais por trechos de cerca de 20-30 km. A ante-praia e plataforma interna dessa região apresentam uma batimetria complexa com muitos bancos e poços. Nas proximidades do Hermenegildo e do Arroio Chuí, foram encontradas taxas de retração da costa de aproximadamente 0,5 metros por ano, indicando uma zona de erosão acentuada e colocando em risco as propriedades públicas e privadas locais. Assim como em toda costa sul, esta é uma região de micromaré, sendo, portanto, completamente dominada pela energia das ondas. O presente trabalho tem como objetivo estudar a propagação de ondas nesta região através de modelagem numérica usando o programa REFDIF_S para verificar possíveis relações da erosão local com fenômenos associados à concentração de energia das ondas. O REFDIF_S é um modelo de propagação de ondas baseado na aproximação parabólica da equação de declive suave que simula o comportamento de ondas irregulares considerando os efeitos de empolamento (shoaling), refração, difração e dissipação de energia. Sua capacidade de simular os efeitos de refração combinados com os de difração, torna este modelo adequado para o estudo da propagação das ondas nesta região de topografia bastante acidentada, uma vez que, até então, somente alguns estudos mais simplificados usando o método dos raios de onda foram realizados. Baseado no clima de ondas da região, foram propostas diversas situações de ondas incidindo a partir de águas profundas, usando o espectro de energia TMA e o espectro direcional de Borgman. Foi analisado o comportamento de ondas de períodos de 10s, 12s e 16s, alturas significativas de 2,0m, 4,0m e 4,8m, respectivamente e incidências de sul, sudeste-sul, sudeste, sudeste-leste e leste. Das análises, verificou-se a influência dos bancos e dos poços existentes sobre a transformação das ondas. Também, foram relacionados os efeitos das ondas sobre os fenômenos de erosão que ocorrem acentuadamente nesta região. Concluiu-se que a diferenciação geomorfológica do relevo submarino está condicionando, ao longo da região de estudo, diferentes regimes de refração de ondas, sendo estes vistos com mais ênfase em alguns acidentes batimétricos. Ainda observou-se que a batimetria influencia na variação da energia de ondas, com mais intensidade, de modo geral, nas direções sudeste-sul, sudeste e sudeste-leste. Constatou-se também que a passagem das ondas pela batimetria mais complexa da região causam convergência (foco) na região de Hermenegildo. Pode-se afirmar ainda que as ondas de direção sudeste sofrem os efeitos dos acidentes batimétricos com mais intensidade.The beach sector located between Arroio Chuí and Sarita (RS) corresponding to a length of 20 to 30 kilometers is marked by the presence of dune scarps, high concentrations of heavy minerals and outcrops of paludal and lagoon deposits in the backshore region. The foreshore and the inner continental shelf of this area display a complex bathymetry with many banks and depressions. Near Hermenegildo and Arroio Chuí, coastal retraction rates of about 0.5 meter per year were found, indicating a high erosion zone, which endangers the local public and private property. As in all southern coast, this is an microtidal and completely wave dominated area. This work aims the study of wave propagation in this area through numeric modeling using the program REFDIF_S in order to verify possible relations of the local coastal erosion with phenomena which are associated to wave energy concentration. The REFDIF_S is a model of wave propagation based on the parabolic approximation of the mild slope equation that simulates the behavior of irregular waves considering the effects of shoaling, refraction, diffraction, and energy dissipation. Its capacity of simulating the combined effect of refraction and diffraction makes this model suitable to study the wave propagation in this region, which has a complex bathymetry. Up to now, just some more simplified studies using the method of the wave ray were performed. Based on the wave climate in the region, several situations of waves occurring from deep waters were proposed using the TMA frequency spectrum ant the directional spectrum of Borgman. The behavior of waves was analyzed for periods of 10s, 12s, and 16s and significant heights of 2.0m, 4.0m and 4.8m respectively for south, southeast – south, southeast, southeast – east, and east incidences. The influence of the existing banks and elongate depressions on the wave transformation processes was also verified. Additionally, the possible effect of wave convergence and the erosion phenomena strongly accentuated in this area was analyzed. The results indicate that geomorphologic differences of the submarine landscape along the study area cause different regimes of wave refraction, which can be seen more emphatically in some specific bathymetric conditions. Generally, bathymetric conditions cause accentuated changes in wave energy from incidences from the southeast-south, southeast and east-southeast, being more intense for the southeast one. It was noticed that the wave propagation over a more complex bathymetry causes “focus” (wave convergence) in the Hermenegildo region.