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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-13032019-084220
Documento
Autor
Nome completo
Gabriela da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Alfredini, Paolo (Presidente)
Lima, Reinaldo Antonio Ferreira de
Siegle, Eduardo
Título em português
Modelação computacional da resposta sedimentar e hidrodinâmica com a implantação de quebra-mares segmentados emersos para defesa do litoral na Ponta da Praia, Santos - SP.
Palavras-chave em português
Engenharia costeira
Hidrodinâmica
Quebra-mar
Transporte de sedimentos
Resumo em português
Devido ao processo de urbanização sem planejamento adequado, as cidades costeiras sofrem com as inundações e erosão das praias com a elevação do nível do mar e ação de ondas. Entre as estruturas mais utilizadas para proteção de praias destacam-se os quebra-mares segmentados. Para estudar e prever as respostas praiais à presença destas estruturas, podem ser empregados modelos numéricos, capazes de calcular os processos complexos deste ambiente. Este trabalho teve como objetivo o estudo da resposta hidrodinâmica e sedimentar de uma praia com a implantação de quebra-mares segmentados. O modelo hidrodinâmico utilizado é o MIKE21FM acoplado ao modelo de ondas SW e sedimentos ST e SM. Primeiramente, foram impostas condições hidrodinâmicas simplificadas e diferentes arranjos de quebra-mares segmentados. As áreas erodidas e acrescidas após a implantação da obra foram comparadas e priorizou-se minimizar a área erodida. Em seguida, foram considerados os cenários de condições hidrodinâmicas variadas com uma das estruturas. Os resultados são apresentados em termos de altura significativa e potência de onda para 18 casos de condições hidrodinâmicas constantes, as quais foram feitas variar em nível e características da onda. Para a condição hidrodinâmica mais crítica, obteve-se uma redução de 0,4m da altura significativa média e 2kW/m da potência média da onda. Através desses resultados é possível aquilatar a proteção da região da praia da ação das ondas após a implantação da estrutura. Além disso, foram feitas duas simulações com 3 a 4 meses de evolução do fundo em condições hidrodinâmicas reais, com o intuito de apresentar qualitativamente as áreas de erosão e acreção do fundo da praia. Resultados mostraram que a deriva litorânea local tem direção sudeste, para a Ponta da Praia. Foi observada sedimentação no tardoz dos segmentos e na região de sombra e erosão nas áreas entre segmentos e a frente destes. Com isso, este trabalho colabora com o gerenciamento costeiro na região de Santos, apresentando o início de uma pesquisa para uma possível solução para os problemas de inundação e erosão da região da Ponta da Praia.
Título em inglês
Computational modelling the sedimentar and hydrodynamic response after the implementation of emerged segmented breakwater to the defense of Ponta da Praia Beach, São Paulo - SP.
Palavras-chave em inglês
Coastal engineering
Hydrodynamics
Numerical model
Sediment transport
Segmented breakwater
Resumo em inglês
Erosion and flooding are common problems faced by coastal cities as a consequence of urbanization process without previous planning, with the sea level rise and the wave action. In order to mitigate these problems, shoreline protection structures are constructed along the coastlines, such as segmented breakwaters. Numerical models are tools frequently used in these studies because of its capacity of calculating the complex processes on a coastal environment. This study aim is to present a study based on the hydrodynamic and sediment transport response of a curved beach to the presence of segmented emerged breakwaters. The numerical model used is the MIKE21FM coupled with wave spectral and sediment transport modules. Firstly, constant boundary conditions were applied for the period of one year in order to understand the response of the beach to five different designs of coastal breakwaters. One of these structures were chosen to continue the study based on the area and length of the beach eroded and accreted. Secondly, eighteen different scenarios of wave and water level were applied to the selected structure and the protection of wave action were compared and analyzed. To the most critical hydrodynamic condition, the structure reduced 0,4 m of the mean significant wave height and 2 kW/m of the mean wave power. Finally, two real hydrodynamic conditions were applied and the sediment transport was qualitatively analyzed. Results show that the littoral drift in the studied area is directed to the southeast end of the beach, straight to the Ponta da Praia, without the spur breakwater, the sediment would end inside the navigation channel. Besides that, it shows the sedimentation and erosion patterns at the beach generated by the presence of the breakwater. The sediment is accumulated at the shadow area and at the lee, whereas the erosion is located at the front of the breakwaters and between the segments, as expected. Therefore, this study collaborates with the management of Santos, by presenting herewith a possible solution for the inundation and erosion problems of this area.
 
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Data de Publicação
2019-03-13
 
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