Implementação do modelo numérico de evolução de praia - GÊNESIS - em um trecho litorâneo da cidade de Fortaleza - Ceará - Brasil

Abstract

O modelo GÊNESIS, associado ao modelo de propagação da onda - RCPWAVE, constituem o sistema de modelagem da linha de praia adotado pelo CERC (COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER), U.S.A., para aplicações em costa aberta, em regiões sujeitas às intervenções humanas através de obras civis e atividades como "by-pass" de sedimentos e engordamento artificial de praia. A implementação do modelo numérico de evolução da linha de praia- GÊNESIS tem como objetivos a sua calibração em um trecho litorâneo da cidade Fortaleza/CE e a avaliação desse modelo como ferramenta auxiliar na previsão de impactos ocasionados pela instalação de obras civis e atividades na região litorânea. O trecho de praia da cidade de Fortaleza, entre a foz do rio Ceará e o Porto de Mucuripe, definido para a aplicação do modelo, perfaz em linha reta cerca de 12 km e foi escolhido devido ao grande número de estruturas costeiras aí instaladas e sobretudo à existência de dados sobre essa região. Para a modelagem da região e Calibração do modelo criou-se um banco de dados baseado na coletânea de trabalhos realizados sobre essa região, que incluem a história do desenvolvimento portuário dessa cidade, dados de campo dos parâmetros ondulatórios, hidráulicos e sedimentológicos, levantamentos aerofotogramétricos com restituição para os anos de 1963, 1972 e 1995, levantamentos aerofotogramétricos sem restituição dos anos de 1976 e 1978 e fotos aéreas de parte do trecho litorâneo estudado. A calibração do modelo se fez considerando as linhas de praia medidas em 1972 e 1995. Os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios visto que, para esta região cuja declividade do perfil de praia é da ordem de 1:25 e a amplitude de maré atinge valores superiores a 3 m, a diferença entre as posições das linhas de praia calculada e medida foram sempre inferiores a 60 m. As estimativas da taxa de transporte litorâneo realizadas pelo modelo durante sua Calibração não lhe garantem confiabilidade em quantificar a dinâmica de sedimentos na região. Para isso são necessárias mais informações de campo para validar seus resultados. Em que pesem as limitações na formulação matemática dos processos e no algorítimo do modelo, pode-se afirmar que a grande vantagem de sua utilização reside na oportunidade de estudar uma extensa região de maneira global. Além disso, sua utilização permite uma análise crítica do modelo conceituai proposto, uma maior objetividade na coleta de informações de campo e, através de uma análise qualitativa, permite também conciliar os projetos de tal forma a impedir que soluções localizadas possam gerar problemas em áreas vizinhas.

The numeric model GENESIS (GENERALIZED MODEL FOR SIMULATING SHORELINE CHANGE), associated with the wave propagation model RCPWAVE, constitute the shoreline modelling system adopted by CERC (COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER), U.S.A., to be applied to open coast areas under anthropic interventions, such as civil engineering works or others like sediment by-pass and artificial beach nourishment. The implementation of the model GENESIS, as intended in this work, has as main objectives its calibration for a stretch of the coastline of Fortaleza, the capital of the State of Ceará, Brazil, and the evaluation of the model as an auxiliary tool in forecasting the consequences of human intervention in coastal areas. This stretch of the coastline, spanning from the mouth of river Ceará to the port of Mucuripe, with an extension of about 12 kilometers, was chosen for the application of the model due to the presence of a large number of coastal structures and, in particular, to the existence of several data required for the model. A data bank was created for modelling the region and for the calibration of the numeric model. The data comprise the historical development of the port area, field data concerning wave, hydraulic and sedimentological parameters, aerophotogrametric restitutions for the years 1963, 1972 and 1995, aerophotography for the years 1976 and 1978, and a set of aerial photographs of parts of the coast under investigation. Calibration of the model was achieved taking into consideration shorelines measured in 1972 and 1995. Results can be accepted as very satisfactory, since, for a region in which average beach profile slope is 1:25 and tide amplitude may be sometimes higher than 3 meters, the deviation between measured and calculated position of shorelines remained under 60 meters. Estimates of the longshore sediment transport rates as calculated by the model during its calibration do not seem to guarantee its liability in quantifying sedimentological dynamics in the region. Further field data are needed to validate the obtained results. Although restricted in the mathematical formulation of the processes to be considered and in the algorithms upon which it is based, it can be stated that the main advantage in the application of the model lies upon the possibility of investigating a large area in a global way. Moreover, its application allows for a critical analysis of the proposed conceptual model, straightforwardness in collecting field data and, by means of a qualitative analysis, makes it possible to design localized interventions in such a way to avoid undesired interferences in neighboring areas.