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Análise hidrodinâmica do estuário do rio Lima, Portugal, a partir de simulação numérica

Authors:
  • Universidade do Minho, Portugal, Gualtar

Abstract and Figures

The complexity involved in the sustainable management of coastal zones, with their economic and socio-environmental importance, requires a sound knowledge of their hydrodynamics, which are directly influenced by river discharges and ocean tides, but can also be influenced by morphological changes of beds and stratification conditions. This work implemented a two-dimensional hydrodynamic model, using Delft3D software developed by Deltares for analysis of hydrodynamic patterns in the Lima River estuary, Portugal. Water levels and velocities were simulated, considering extreme river discharges and high tides of tidal waves. The model was calibrated using hydrometric field data from the measurement of water levels at four specific locations, showing a good correlation between the measured and simulated water levels, with slight deviation in the low tide period. For Nash-Sutcliffe efficiency metrics (NSE), for example, with the exception of Lanheses2 station (with NSE = 0.87), the other three monitored stations showed NSE above 0.94. The model was strong and was capable of representing real phenomenon and allowing the characterization of hydrodynamic behavior in different scenarios of river discharges and tides. The areas susceptible to flooding as well as the influence the flow and ocean tides have on the hydrodynamics were numerically analyzed. The results showed a greater influence of river flow on the water levels within the estuary, with the tide exerting greater influence in the interior of the estuary, especially in low river flow scenarios. The model can be considered an important tool for the study and management of Lima River estuary, and its capabilities will be extended to morphodynamic and stratification simulations using field data that is being collected.
Processo de instalação da sonda para o registro dos níveis de água (Cardielos). 2.3. Simulação numérica A escolha do módulo 2D do código Delft3D adequa-se aos objetivos do trabalho onde a determinação do leito de cheia é pretendido. Testes realizados por este trabalho envolvendo também o módulo 3D conduziram para resultados semelhantes aos obtidos no módulo 2D, mas com tempo de processamento maior. O modelo numérico hidrodinâmico bidimensional construído com o uso do módulo FLOW do Delft3D (Delft3D-FLOW, 2011) resolve numericamente as equações de conservação de massa e quantidade de movimento obtidas a partir das equações de Navier_Stockes, recorrendo a um método numérico baseado no método das diferenças finitas. Assume-se o conceito de águas rasas para a determinação dos níveis de água e velocidades. Sua implementação consistiu, inicialmente, da elaboração de uma malha computacional, com um total de 15558 células de cálculo ortogonais, e respectiva batimetria (Figura 3), com dimensões variando entre 10 m e 500 m, necessárias e suficientes para abranger toda a área do estuário (leitos maior e menor). Os dados batimétricos do estuário foram disponibilizados pela Administração do Porto de Viana do Castelo. De maneira a evitar instabilidades numéricas, o passo de tempo definido foi de 1 minuto, sendo que valores superiores conduziram para a instabilidade do processamento. Os parâmetros de resistência e de turbulência adotados decorreram dos processos de calibração dos níveis de água (dados de campo) e testes de sensibilidade, assumindo o coeficiente de rugosidade de Manning o valor de 0,015 s.m-1/3 e o coeficiente de viscosidade e difusividade turbulenta horizontal de 1 m 2 /s. Nas fronteiras abertas do modelo numérico foram considerados a vazão média diária (à montante) e os dados de maré instantânea (à jusante), relativos ao período da campanha. Os pontos de monitoramento de nível de água no estuário foram, conforme campanha, introduzidos na malha numérica para a calibração do modelo (cenário C1). O período simulado pelo modelo, para o cenário C1, é de 7 dias, sendo o mesmo calibrado para os dados de níveis de maré de 24 horas, registrados pela sonda. Para a análise numérica dos níveis hidrodinâmicos, várias configurações de vazão e maré foram avaliadas após a calibração do modelo. Dois cenários representativos foram propostos: a situação das cheias no estuário e também o perfil de vazão fluvial baixa. A vazão mínima considerada, 38 m 3 /s (cenário C2), que é registrada ou é superada durante 50% do tempo, propicia uma avaliação da influência da maré nos níveis de água do estuário; já a vazão máxima de 3200 m 3 /s (cenário C3), corresponde a vazão milenar e permite identificar o efeito da vazão sobre os níveis de água atingidos no estuário. Ambos os cenários consideram
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Nível de água no estuário, referido ao NMmar, em situação de maré viva, para os cenários C2 (38 m 3 /s) e C3 (3200 m 3 /s), com isóbara de cheia (SNIAmb, 2016). Na Figura 6 apresentada a seguir são destacados três pontos no modelo numérico do estuário (A – embocadura, B – zona central da foz e C – início da foz), onde é feita uma análise das velocidades obtidas na simulação de forma a complementar a caracterização hidrodinâmica pretendida. Nota-se que a zona imediatamente anterior à foz (especificamente em C) possui velocidades baixas não superiores a 1.6 m/s, o que indica que nestas zonas há a forte possibilidade de ocorrer depósitos de sedimentos, mesmo em situação de valores elevados de vazão. Esta realidade é constatada in loco pelos depósitos de sedimentos configurados nesta zona do estuário. No ano de 2014, foram gastos meio milhão de euros em dragagens na região próxima da foz para manter o canal navegável (Barbosa, 2015). É observado também nos gráficos da Figura 6, que para o cenário C2 existem picos de velocidade consecutivos de pequena amplitude, em conformidade com a oscilação entre maré alta e maré baixa. Entretanto, para o cenário C3, os picos são de maior amplitude e com valores de velocidade também maiores. Este fato sugere, para a vazão de cheia milenar, um predomínio do escoamento de montante para o cenário C3 durante toda a simulação. Contudo, há uma tendência mínima de inversão do escoamento para este mesmo cenário nas regiões (A) e (B), que decorrem da influência dos picos de maré. Para o cenário C2, a tendência de inversão do sentido de escoamento de jusante para montante, é também sentida na região C, cuja propagação foi verificada por quase 20 km a partir da foz. No estudo realizado por Rebordão e TrigoTeixeira (2009) aplicando o modelo hidrodinâmico ADCIRC para o mesmo estuário, foi verificada uma propagação da maré oceânica para a montante com valor idêntico, considerando a situação de marés vivas e mortas e vazões fluviais. Este fato, considerando o histórico de baixos valores de vazão no estuário, cuja intensidade é controlada pelos reservatórios de montante, justifica a potencialidade da região da foz por exemplo para depositar sedimentos no leito. As pequenas instabilidades registradas nos gráficos de velocidade, sobretudo na zona da foz, são decorrentes da conformação geométrica das células, com característica ortogonal.
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Ambiente & Água - An Interdisciplinary Journal of Applied Science
ISSN 1980-993X – doi:10.4136/1980-993X
www.ambi-agua.net
E-mail: ambi.agua@gmail.com
Rev. Ambient. Á
g
ua vol. 12 n. 3 Taubaté
Ma
y
/ Jun. 2017
Análise hidrodinâmica do estuário do rio Lima, Portugal, a partir de
simulação numérica
doi:10.4136/ambi-agua.1925
Received: 03 May 2016; Accepted: 06 Mar. 2017
Nelson Carvalho Dantas de Brito Costa1; Stênio de Sousa Venâncio2*;
José Luís da Silva Pinho1; José Manuel Pereira Vieira1
1Universidade do Minho (UM), Braga, Portugal
Departamento de Engenharia Civil, Centro do Território, Ambiente e Construção (CTAC)
2Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), Uberaba, MG, Brasil
Departamento de Engenharia Civil
*Autor correspondente: e-mail: stenio@civil.uftm.edu.br,
a61843@alumni.uminho.pt, jpinho@civil.uminho.pt, jvieira@civil.uminho.pt
RESUMO
A complexidade que envolve a gestão sustentável das zonas costeiras, associada a sua
relevância econômica e sócioambiental, tem como pré-requesito o conhecimento do padrão
hidrodinâmico dos estuários, que é influenciado diretamente pelas vazões típicas e pelas marés
oceânicas, como também pode sofrer impacto devido às alterações morfológicas do leito e
condições de estratificação. Neste trabalho, com base no programa Delft3D, desenvolvido pela
Deltares, um modelo bidimensional foi criado para a análise de padrões hidrodinâmicos do
estuário do rio Lima, Portugal, a partir de simulação dos níveis da superfície livre e velocidades,
considerando vazões fluviais extremas e maré alta de águas vivas. Dados de campanha
hidrométrica, com monitorização da dinâmica da superfície livre do estuário, foram obtidos em
quatro estações específicas e serviram para a calibração do modelo apresentando uma boa
correlação entre os valores de níveis medidos e simulados, com ligeiro desvio no período de
maré baixa. Pelo modelo de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE), por exemplo, com excessão da
estação de Lanheses2 (com NSE = 0,87), as outras três estações monitoradas apresentaram NSE
acima de 0,94. O modelo apresentou robustez e se mostrou capaz em representar o fenômeno
real, e permite identificar o comportamento hidrodinâmico do estuário em cenários distintos de
vazão e maré. As zonas suscetíveis a inundações, assim como a influência que a vazão e a maré
oceânica exercem sobre o padrão hidrodinâmico, foram analisadas numericamente. Os
resultados apontaram uma maior influência da vazão fluvial sobre os níveis de água no estuário,
sendo que a maré exerce maior influência para o interior do estuário, principalmente em
cenários de baixas vazões fluviais. O modelo pode ser considerado como uma ferramenta básica
para o estudo e processo de gestão do estuário do rio Lima, cuja abrangência depende da
extensão das campanhas de monitorização e calibração dos parâmetros envolvidos, que são
objetivos da continuidade deste trabalho.
Palavras-chave: Delft3D, modelagem, vazão.
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Hydrodynamic analysis of Lima River estuary, Portugal, based on
numerical simulations
ABSTRACT
The complexity involved in the sustainable management of coastal zones, with their
economic and socio-environmental importance, requires a sound knowledge of their
hydrodynamics, which are directly influenced by river discharges and ocean tides, but can also
be influenced by morphological changes of beds and stratification conditions. This work
implemented a two-dimensional hydrodynamic model, using Delft3D software developed by
Deltares for analysis of hydrodynamic patterns in the Lima River estuary, Portugal. Water
levels and velocities were simulated, considering extreme river discharges and high tides of
tidal waves. The model was calibrated using hydrometric field data from the measurement of
water levels at four specific locations, showing a good correlation between the measured and
simulated water levels, with slight deviation in the low tide period. For Nash-Sutcliffe
efficiency metrics (NSE), for example, with the exception of Lanheses2 station
(with NSE = 0.87), the other three monitored stations showed NSE above 0.94. The model was
strong and was capable of representing real phenomenon and allowing the characterization of
hydrodynamic behavior in different scenarios of river discharges and tides. The areas
susceptible to flooding as well as the influence the flow and ocean tides have on the
hydrodynamics were numerically analyzed. The results showed a greater influence of river flow
on the water levels within the estuary, with the tide exerting greater influence in the interior of
the estuary, especially in low river flow scenarios. The model can be considered an important
tool for the study and management of Lima River estuary, and its capabilities will be extended
to morphodynamic and stratification simulations using field data that is being collected.
Keywords: Delft3D, modeling, water flow.
1. INTRODUÇÃO
Cerca de 60% das grandes cidades existentes no nosso planeta estão localizadas em zonas
próximas a estuários, sendo estas regiões consideradas como as mais valiosas e mais apetecíveis
para a população em geral (Duarte e Vieira, 1997). O elevado crescimento da ocupação humana
das regiões litorais origina impactos negativos, como por exemplo as inundações. Perceber estes
impactos e identificar as suas causas é uma tarefa importante e necessária para o processo de
gestão sustentável, possibilitando medidas estratégicas que visem diminuir ou anular as
consequências para todos os seres vivos (Bell et al., 2000). Por ora, a complexidade destes
ambientes costeiros dificulta as tarefas de previsão do seu comportamento, o que se deve à
interação da vazão do rio, correntes de maré e a morfologia do canal, produzindo tipos de
circulação e estratificação não triviais do ponto de vista de análise, e que afetam, por sua vez,
diretamente a composição e distribuição da fuana e flora. Contudo, o entendimento dos
processos hidrodinâmicos e de transporte em estuários é de grande importância para o projeto
de estruturas costeiras, modelagem ambiental e minimização dos efeitos de descargas
poluentes.
Com o grande desenvolvimento tecnológico verificado, o domínio da hidroinformática
permite simular o funcionamento destes sistemas complexos, representando um ganho
monetário e de tempo consideráveis para diagnósticos e projetos, além da possibilidade de
realizar prognósticos de longo prazo. Os vários modelos desenvolvidos e validados em
aplicações nos sistemas hidráulicos reais de pequena e grande escala demonstram a capacidade
para simular, com confiança, os processos de correntes, ondas, salinidade e de transporte de
sedimentos em zonas estuarinas, como por exemplo, HAMSOM (Backhaus, 1983), POM
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(Blumberg e Mellor, 1987) e sua versão comercial ECOM-si (Blumberg, 1994), e FVCOM
(Chen et al., 2003) para correntes; ECOMSED (Blumberg, 2002) para o transporte de
sedimentos; SWAN (Booij et al., 1996) para agitação; o modelo ROMS (Shchepetkin e
McWilliams, 2005), MIKE 3, por DHI Water and Environment, e Delft3D, por Deltares
(Delft3D-Flow, 2011), instituto de pesquisa da Holanda, para simulações abrangentes. Apesar
do avanço tecnológico verificado, estudos desta natureza sobrepõe as dificuldades de obtenção
de dados de campo para a calibração dos modelos, sejam em escassez, escala ou até mesmo em
confiança, e também as limitações matemáticas dos modelos para integrarem certos parâmetros
naturais de maneira realista. Entretanto, do ponto de vista prático, as intervenções ambientais
de engenharia e seus decorrentes impactos poderão ser realizados recorrendo-se à modelação
matemática. Em estuários, as aplicações mais comuns advêm da previsão de inundações, análise
da intrusão salina, o cálculo de tempos de residência, a propagação e rebentação das ondas e a
previsão de sobrelevações e de correntes litorais devidas à agitação.
Este trabalho tem por objetivo principal caracterizar a hidrodinâmica no estuário do rio
Lima, entre a sua foz em Viana do Castelo e o açude da vila de Ponte de Lima, no norte de
Portugal (Figura 1), a partir de calibração hidrodinâmica de curto período dos níveis de maré,
obtidos por campanhas de campo. O procedimento de calibração de níveis de água em período
de tempo não extensivo tem sido apontado por diferentes trabalhos para resultados de análise
hidrodinâmica realistas, como por exemplo em Hu et al. (2009), com 30 horas de calibração,
Wan et al. (2014), 48 horas, e Uncles et al. (2013) com período de 48 horas, o que representa
um ganho expressivo de tempo de estudo. Como objetivo específico, o conhecimento das áreas
alagáveis e das zonas de baixa e elevada velocidade da água vem representar uma importância
fundamental para o gerenciamento do sistema, permitindo definir políticas que sejam
sustentáveis para a região do estuário. Para esta análise, valores de vazões representativos do
estuário e séries temporais de maré são utilizados. O programa Delft3D utilizado neste trabalho
tem sido amplamente empregado em todo o mundo (por exemplo: Harcourt-Baldwin e
Diedericks, 2006; Van Maren, 2007; Bouma et al., 2007; Tonon et al., 2007; Allard et al., 2008),
e pode realizar simulações de fluxos, transportes de sedimentos, ondas, qualidade da água,
estudos morfológicos e processos ecológicos em áreas costeiras, fluviais e estuarinas. É
constituído por vários módulos que podem interagir uns com os outros. Delft3D-FLOW, a base
de um destes módulos, é um sistema multi-dimensional (2D ou 3D) hidrodinâmico (e de
transporte) que resolve as equações de Navier-Stokes para um fluido incompressível sob o
conceito de águas rasas e os pressupostos de Boussinesq, e calcula o transporte de sedimentos
e atualizações morfológicas simultaneamente com o fluxo (ver Lesser et al., 2004, para
descrição detalhada e validação). Os efeitos da agitação sobre o transporte de sedimentos
também podem ser considerados por acoplamento ao módulo Delft3D-WAVE (modelo de
ondas SWAN). Neste estudo, um modelo bidimensional para simulação hidrodinâmica foi
desenvolvido para o estuário do rio Lima com base no Delft3D-FLOW. Após as definições de
parâmetros específicos e calibração para os dados de campo obtidos, uma análise hidrodinâmica
da zona estuarina foi realizada a partir da simulação dos níveis de água e velocidades para
cenários de mínima e máxima vazão e maré alta de marés vivas.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1. Área de estudo
Na Figura 1 é apresentada a localização da área estudada, destacando as fronteiras
consideradas (montante: açude da vila de Ponte de Lima; jusante: oceano Atlântico), assim
como as estações de monitorização hidrométrica utilizadas para calibrar e validar o modelo
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numérico (Lanheses1, Vila Mou, Lanheses2 e Cardielos). A caracterização da área segue a
descrição de Pinho et al. (2014) e Vieira e Pinho (2010).
Figura 1. Localização do estuário do rio Lima, fronteiras consideradas e estações hidrométricas.
Fonte: modificado de Vieira e Pinho (2010).
O rio Lima nasce no monte Talariño, a uma altitude de 975 metros, na Serra de São
Mamede, na província de Ourense em Espanha. Entra em Portugal nas proximidades de
Lindoso e deságua em Viana do Castelo, apresentando uma extensão total de cerca de 108 km,
dos quais 67 km em território português, e destes aproximadamente 20 km abordados neste
estudo.
A bacia do rio Lima apresenta uma forma alongada e é limitada a norte pela bacia
hidrográfica do rio Minho, a leste pela do rio Douro e a sul pelas bacias dos rios Cávado e
Âncora. Tem uma superfície de aproximadamente 2450 km
2
. A altitude média da bacia é de
447 m, sendo a Serra da Peneda e a Serra Amarela os setores mais elevados, respectivamente
com 1416 m e 1361 m. O clima da região deste rio resulta da sua posição geográfica e
proximidade do Atlântico e é caracterizado como sendo do tipo marítimo.
As disponibilidades hídricas desta bacia estão essencialmente dependentes da forma como
a precipitação se distribui espacial e temporalmente, uma vez que os aquíferos têm uma baixa
capacidade de armazenamento, o que faz com que o escoamento tenha uma resposta
relativamente rápida à ocorrência de precipitação. A região desta bacia é de elevada
pluviosidade, ocorrendo precipitação média anual entre 1300 e 4200 mm.
O escoamento anual médio, quando entra em Portugal, é de 1598 hm
3
e na foz, de
3304 hm
3
. De uma forma sintetizada, esta bacia apresenta um clima bastante úmido e
caracteriza-se por uma pequena deficiência de água no Verão e um excesso no Inverno. A
satisfação de pedidos de irrigação, de abastecimento público e para produção de energia é
conseguida a partir de volumes armazenados durante períodos úmidos. São dois os grandes
aproveitamentos hidroelétricos em funcionamento ao longo da bacia: Alto Lindoso e Touvedo.
A barragem do Alto Lindoso situa-se junto da fronteira com a Espanha, sendo o maior produtor
hidroelétrico de Portugal. Funciona como reguladora da vazão do rio Lima em conjunto com a
barragem de Touvedo, estando ambas as barragens à montante do trecho do estuário estudado.
e
a
d
b
c
Estações Hidrométricas
(a-Lanheses1; b-Vila Mou;
c-Lanheses2
;
d
-Cardielos
)
Marégrafo
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No estuário, o rio fica mais largo e com uma inclinação muito reduzida, propiciando a
formação de depósitos sedimentares tanto no leito como nas suas margens. Assim, formam-se
ínsuas e margens muito extensas, que rapidamente são dominadas por vegetação herbácea,
criando uma série de praias fluviais até à zona de Viana do Castelo. Devido a estas
características, as zonas de leito de cheia do rio são zonas com uma cota muito pxima das
margens e com uma grande extensão que, na ocorrência de grandes vazões, são facilmente
inundadas, chegando a aumentar em duas vezes a largura do rio. No que diz respeito à zona da
foz em Viana do Castelo, esta varia de 800 m, perto da ponte Eiffel, até 300 m, entre o porto
antigo e o novo. Existe esta variação de larguras devido à presença do porto marítimo de
maiores dimensões para conseguir dar resposta a maiores embarcações. Assim, o porto passou
da margem norte para a margem sul, estreitando ainda mais o rio. Consequentemente, e com a
necessidade de garantir a entrada e saída das embarcações, existem duas obras marítimas de
grandes dimensões que protegem a entrada da foz das fortes ondulações provenientes do mar.
Neste percurso o canal do rio é estreito e possui uma profundidade média de 10 m, havendo
uma sistemática remoção de inertes por parte do porto de Viana do Castelo para manter as
condições de navegabilidade do canal. De acordo com o estudo feito pela empresa de projetos
de engenharia PROMAN (2006), na zona do estuário não existem afluentes com dimensão nem
vazão suficientes para provocar alterações significativas no canal principal do rio. Em relação
às vazões existentes no Rio Lima, estas são diretamente condicionadas e geradas pelas duas
barragens referidas. Segundo análises estatísticas dos dados existentes na plataforma do
Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos (SNIRH), da estação hidrométrica que
existe logo a seguir à barragem de Touvedo, conclui-se que a vazão média anual ronda os
38 m3/s. Porém, em época de verão, este valor pode baixar para cerca de 5 m3/s.
2.2. Dados de campo
O trabalho de campo foi realizado entre o dia 06-07-2015 e o dia 11-07-2015 e consistiu
da colocação de sonda do tipo RBR- TGR2050 nos locais identificados anteriormente na
Figura 1. A escolha dos locais se deu em função da facilidade de acesso e atendimento aos
critérios necessários para a instalação do equipamento, além do critério hidráulico (Figura 2a).
De posse dos dados de previsão de maré para o período através do Instituto Hidrográfico, foi
instalada a sonda no período de maré baixa o que, além de facilitar a instalação, possibilita
registrar um maior conjunto temporal deveis de água com a sonda submersa. A sonda foi
fixada, através das estruturas existentes, ex. estrutura de ancoragem de barcos (Figura 2b), ou
usando a estrutura metálica própria (Figura 2c). Após o processo de instalação, a mesma foi
coberta com vegetação de forma a garantir a sua segurança, previnindo contra possíveis danos
ou furto (Figura 2d). O equipamento ficou submerso durante dois períodos de maré (24 horas)
para as estações de Lanheses 1, Lanheses 2 e Vila Mou. Na estação de Cardielos só foi
conseguido um período de maré (12 horas) devido às questões operacional e de segurança, pois
esta foi instalada em um local com característica balnear (de fácil acesso). Os dados registrados
pela sonda, em cada ciclo da campanha, foram exportados para o programa Excel através do
software Ruskin do próprio equipamento, sendo a sonda reconfigurada para o próximo ciclo.
Adicionalmente à campanha de registro de níveis de água no estuário, foi obtido também o
registro instantâneo de maré oceânica pelo marégrafo de Viana do Castelo, assim como as
vazões diárias típicas, máxima e mínima do estuário através dos dados fornecidos pela
companhia Energias de Portugal – EDP. Os dados de vazão foram gerados a partir do complexo
hidrelétrico de Touvedo. Os dados de batimetria do estuário são relativos ao final do ano de
2003 e início de 2004, e foram obtidos pela APA Agência Portuguesa do Ambiente, sendo
que na área específica da foz (na embocadura), refere-se ao levantamento feito pela
Administração do Porto de Viana do Castelo, para o mesmo período.
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Figura 2. Processo de instalação da sonda para o registro dos níveis de água
(Cardielos).
2.3. Simulação numérica
A escolha do módulo 2D do código Delft3D adequa-se aos objetivos do trabalho onde a
determinação do leito de cheia é pretendido. Testes realizados por este trabalho envolvendo
também o módulo 3D conduziram para resultados semelhantes aos obtidos no módulo 2D, mas
com tempo de processamento maior. O modelo numérico hidrodinâmico bidimensional
construído com o uso do módulo FLOW do Delft3D (Delft3D-FLOW, 2011) resolve
numericamente as equações de conservação de massa e quantidade de movimento obtidas a
partir das equações de Navier_Stockes, recorrendo a um método numérico baseado no método
das diferenças finitas. Assume-se o conceito de águas rasas para a determinação dos níveis de
água e velocidades. Sua implementação consistiu, inicialmente, da elaboração de uma malha
computacional, com um total de 15558 células de cálculo ortogonais, e respectiva batimetria
(Figura 3), com dimensões variando entre 10 m e 500 m, necessárias e suficientes para abranger
toda a área do estuário (leitos maior e menor). Os dados batimétricos do estuário foram
disponibilizados pela Administração do Porto de Viana do Castelo. De maneira a evitar
instabilidades numéricas, o passo de tempo definido foi de 1 minuto, sendo que valores
superiores conduziram para a instabilidade do processamento. Os parâmetros de resistência e
de turbulência adotados decorreram dos processos de calibração dos níveis de água (dados de
campo) e testes de sensibilidade, assumindo o coeficiente de rugosidade de Manning o valor de
0,015 s.m
-1/3
e o coeficiente de viscosidade e difusividade turbulenta horizontal de 1 m
2
/s. Nas
fronteiras abertas do modelo numérico foram considerados a vazão média diária (à montante)
e os dados de maré instantânea jusante), relativos ao período da campanha. Os pontos de
monitoramento de nível de água no estuário foram, conforme campanha, introduzidos na malha
numérica para a calibração do modelo (cenário C1). O período simulado pelo modelo, para o
cenário C1, é de 7 dias, sendo o mesmo calibrado para os dados de níveis de maré de 24 horas,
registrados pela sonda. Para a análise numérica dos níveis hidrodinâmicos, várias configurações
de vazão e maré foram avaliadas após a calibração do modelo. Dois cenários representativos
foram propostos: a situação das cheias no estuário e também o perfil de vazão fluvial baixa. A
vazão mínima considerada, 38 m
3
/s (cenário C2), que é registrada ou é superada durante 50%
do tempo, propicia uma avaliação da influência da maré nos níveis de água do estuário; a
vazão máxima de 3200 m
3
/s (cenário C3), corresponde a vazão milenar e permite identificar o
efeito da vazão sobre os níveis de água atingidos no estuário. Ambos os cenários consideram
a
c d
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maré alta em situação de marés vivas. O período de simulação é de 2 dias para C2 e C3, tempo
suficiente para o estabelecimento das condições de máximos níveis no estuário. Apesar do
modelo permitir a inserção da variável vento no processo de cálculo hidrodinâmico, o mesmo
não foi considerado. Isto porque a dimensão máxima do escoamento em relação às
características do vento faz com que estas últimas assumam correntes de ordem inferior, como
verificado em testes preliminares e conforme também concluído por Vieira e Pinho (2010), não
interferindo nos resultados gerados pelo modelo.
Figura 3. Batimetria (a) e malha computacional (b) utilizadas no modelo numérico.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para o cenário de calibração (C1), os resultados do modelo apresentaram uma boa
concordância, segundo análise gráfica e quatro métricas utilizadas: o modelo de eficiência de
Nash-Sutcliffe (NSE), a soma das diferenças entre valores simulados e valores observados
(BIAS), raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) e a média do erro absoluto (MAE). A
Figura 4 mostra o gráfico de calibração com os valores obtidos pelas métricas.
A resposta apresentada pelo modelo demonstra robustez, com capacidade de representar o
fenômeno real. Pelo modelo de eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE), por exemplo, com exceção
da estação de Lanheses2 (com NSE = 0,87), todas as outras estações apresentaram NSE acima
de 0,94. Ligeiras diferenças entre níveis medidos e simulados apenas foram verificadas nas
estações de Lanheses1 e Lanheses2 no período de maré baixa, e podem estar associadas à leitura
feita pela sonda nestas condições ou devido ao próprio modelo de elevação utilizado como base
da simulação hidrodinâmica, que causa impacto direto, sobretudo em cenários de maré baixa,
conforme destacado por Falcão et al. (2013). Entretanto, dada à aproximação conseguida, é de
considerar que este fato não compromete a análise da característica hidrodinâmica do estuário.
Como é de se observar também, os registros de níveis mínimos efetuados pela sonda ficaram
prejudicados para a situação de maré baixa. Isto ocorreu devido à cota de instalação da sonda
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por limitações físicas locais (ex.: base de fixação, vegetação, assoreamento), mas que não
compromete a análise qualitativa proposta para este trabalho.
O resultados das simulações referentes aos níveis de água obtidos no estuário para os
cenários C2 e C3 são apresentados na Figura 5.
Figura 4. Calibração dos níveis de água, cenário C1, com coeficiente de rugosidade de Manning de
0.015 s.m-1/3 e viscosidade turbulenta de 1 m2/s.
Uma análise comparativa entre os dois cenários mostrados possibilita verificar uma
ampliação considerável na largura do leito de escoamento de C2 para C3, o que denota uma
influência considerável da vazão de Touvedo sobre o estuário, uma vez que ambos os cenários
foram simulados sob a mesma condição de maré. Dada a característica topográfica do leito do
estuário e das áreas adjacentes, uma elevação considerável do nível de água não é verificada, o
que vem a justificar a ampliação da seção transversal do leito de escoamento. As profundidades
de água registradas pelo modelo no cenário C2 variam entre os 4 m à 10 m, com exceção da foz
do estuário, onde o valor de 10 m é superado. Estes níveis se aproximam dos valores reais em
pontos amostrados no trecho central do estuário, para vazões próximas da considerada no
cenário C2. As áreas de inundação identificadas pelo modelo numérico no cenário C3 são
condizentes às marcas de inventário relativas à cheia de 15/11/1987, que registrou vazão fluvial
de 3120 m
3
/s e nível de água de 7,25 m no açude da vila de Ponte de Lima (Pinho et. al., 2014),
com impacto direto para os vários núcleos populacionais instalados nestas áreas, e que exercem
atividade agrícola fixada nos leitos de cheia. Também é destacada na Figura 5, cenário C3, a
isóbara de cheia correspondente ao estudo realizado pela Agência Portuguesa do
Ambiente – APA, na hipótese de baixo risco de inundação (vazão milenar) para a região de
Ponte de Lima, cuja área inundada é praticamente idêntica à gerada pelo modelo numérico. Este
estudo é disponibilizado pelo Sistema Nacional de Informação de Ambiente (SNIAmb, 2016)
e tem como referência a Directiva 2007/60/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 23 de
outubro de 2007, relativa a avaliação e gestão dos riscos de inundações.
Rev. Ambient. Água vol. 12 n. 3 Taubaté – May / Jun. 2017
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Nelson Carvalho Dantas de Brito Costa et al.
Figura 5. Nível de água no estuário, referido ao NMmar, em situação de maré viva, para os
cenários C2 (38 m3/s) e C3 (3200 m3/s), com isóbara de cheia (SNIAmb, 2016).
Na Figura 6 apresentada a seguir são destacados três pontos no modelo numérico do
estuário (A – embocadura, B – zona central da foz e C – início da foz), onde é feita uma análise
das velocidades obtidas na simulação de forma a complementar a caracterização hidrodinâmica
pretendida. Nota-se que a zona imediatamente anterior à foz (especificamente em C) possui
velocidades baixas não superiores a 1.6 m/s, o que indica que nestas zonas há a forte
possibilidade de ocorrer depósitos de sedimentos, mesmo em situação de valores elevados de
vazão. Esta realidade é constatada in loco pelos depósitos de sedimentos configurados nesta
zona do estuário. No ano de 2014, foram gastos meio milhão de euros em dragagens na região
próxima da foz para manter o canal navegável (Barbosa, 2015).
É observado também nos gráficos da Figura 6, que para o cenário C2 existem picos de
velocidade consecutivos de pequena amplitude, em conformidade com a oscilação entre maré
alta e maré baixa. Entretanto, para o cenário C3, os picos são de maior amplitude e com valores
de velocidade também maiores. Este fato sugere, para a vazão de cheia milenar, um predomínio
do escoamento de montante para o cenário C3 durante toda a simulação. Contudo, uma
tendência mínima de inversão do escoamento para este mesmo cenário nas regiões (A) e (B),
que decorrem da influência dos picos de maré. Para o cenário C2, a tendência de inversão do
sentido de escoamento de jusante para montante, é também sentida na região C, cuja propagação
foi verificada por quase 20 km a partir da foz. No estudo realizado por Rebordão e Trigo-
Teixeira (2009) aplicando o modelo hidrodinâmico ADCIRC para o mesmo estuário, foi
verificada uma propagação da maré oceânica para a montante com valor idêntico, considerando
a situação de marés vivas e mortas e vazões fluviais. Este fato, considerando o histórico de
baixos valores de vazão no estuário, cuja intensidade é controlada pelos reservatórios de
montante, justifica a potencialidade da região da foz por exemplo para depositar sedimentos no
leito. As pequenas instabilidades registradas nos gráficos de velocidade, sobretudo na zona da
foz, são decorrentes da conformação geométrica das células, com característica ortogonal.
485
Análise hidrodinâmica do estuário do rio Lima, Portugal …
Rev. Ambient. Água vol. 12 n. 3 Taubaté – May / Jun. 2017
Figura 6. Velocidades simuladas em três pontos distintos da foz de Viana do Castelo, para os cenários
C2 (38 m3/s) e C3 (3200 m3/s).
4. CONCLUSÕES
Atendendo a demanda prática do gestor do sistema de se conhecer a dinâmica hidráulica
do estuário do rio Lima, um estudo inicial foi proposto. Campanha de monitoramento de nível
em pontos do estuário foi realizada e um modelo numérico bidimensional foi implementado.
Os resultados de calibração obtidos permitiram extrapolar à análise numérica para dois
cenários distintos, vazão mínima e cheia milenar. A vazão de Touvedo é determinante para a
configuração dos níveis de água no estuário, tendo a maré oceânica uma influência restrita a
foz de Viana do Castelo em cenário de cheia. Os valores de velocidade no estuário são
relativamente baixos mesmo em situações de cheia, justificados pela presença de planícies de
inundação ao longo do mesmo. Este fato condiciona a uma ampliação considerável do leito de
escoamento em situações de cheia, fato este comprovado pelos inventários do estuário, o que
vem a afetar a população ribeirinha para fins econômicos, de segurança e de lazer, além de
potencializar o assoreamento identificado in loco principalmente junto da foz.
Do ponto de vista de simulação numérica, o modelo apresentou robustez e capacidade de
bem representar a hidrodinâmica do estuário. Com base no conjunto de dados reunidos retrata,
e com boa aproximação, a zona de inundação prevista para o entorno da vila de Ponte de Lima,
segundo marcas da cheia ocorrida em novembro de 1987 e também ao estudo da Agência
Portuguesa do Ambiente. Entretanto, para um avanço nas análises quantitativas, uma extensão
de campanhas de campo é sugerida, de forma a possibilitar, inclusive, a análise numérica para
a questão morfodinâmica, que também se apresenta como demanda dos gestores do sistema. Já
com relação à campanha de níveis de água realizada, recomenda-se uma recalibração da sonda
para as estações hidrométricas de Lanheses1 e Laneses2, para a situação de maré baixa, onde
foi detectada ligeira divergência entre os valores medidos e simulados. Uma estratégia de
C2
C3
C2
C3
C2
C3
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486 Nelson Carvalho Dantas de Brito Costa et al.
instalação das sondas em cotas mais profundas do estuário também deverá ser analisada, com
o intuito de contemplar os níveis de água correspondentes a maré baixa.
Finalmente, este estudo permitiu esboçar o padrão do comportamento hidrodinâmico do
estuário do rio Lima para situações de maré e vazão fluvial extremas. Este fato, por sua vez,
viabiliza tomadas de decisão realistas, como por exemplo, no subsídio da implementação de
sistemas de alerta de inundação e ações da Defesa Civil na gestão do armazenamento de água
e descargas de Touvedo, na definição da extensão das zonas de dragagem e também dos pontos
de monitoramento hidráulico e sedimentométrico para campanhas periódicas pretendidas na
continuidade deste trabalho. Por ora, um importante passo foi dado, possibilitando um maior
conhecimento sobre a hidrodinâmica do estuário e, por conseguinte, permitindo o
estabelecimento de políticas de gestão que resultem em ações e medidas não tomadas sem o
necessário conhecimento como tradicionalmente acontece em grande parte destes sistemas
hidráulicos complexos.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa (Processo 200016/2014-8) de
pós-doutoramento concedida ao autor 2.
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http://dx.doi.org/10.1016/j.apor.2014.06.009
... Tendo em conta a relevância que o conhecimento do funcionamento do sistema hidrológico encerra, especialmente em bacias de média e pequena dimensão, pretendese com este trabalho: (i) caracterizar fontes documentais baseadas na imprensa escrita e validar ocorrências de cheias; (ii) caraterizar a distribuição temporal e espacial das cheias na bacia hidrográfica do rio Vez (BHRVez), no período 1900-2015, com base na imprensa periódica. Esta é uma bacia hidrográfica de pequena a média dimensão, com uma área de 263 km 2 e uma altitude média de 447 m, sendo a Serra da Peneda o ponto mais elevado com 1416 m (Costa et al., 2017). Integra-se num contexto geográfico de relevo montanhoso, com rugosidade topográfica de 5201,8, uma das mais elevadas em Portugal (Ramos-Pereira e Ramos, 2000;Santos, 2015). ...
Chapter
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O estudo das cheias é necessário na prevenção das consequências para a população, dependendo da frequência, magnitude, localização dos elementos expostos e nível de vulnerabilidade dos mesmos. O estudo secular de fontes da imprensa periódica (1900-2015), validada com dados de caudal e de precipitação, permitiu estabelecer a frequência das cheias na bacia hidrográfica do rio Vez. 84,3 % das notícias sobre as cheias tiveram correspondência com os dados instrumentais. Para o período estudado foi ainda possível conhecer a frequência anual e mensal dos eventos e consequências associadas. A primeira década do século XX, assim como as décadas de 30, 50, 60 e 90, foram aquelas em que ocorreram mais eventos de cheia. A nível intra-anual, os eventos e respetivas ocorrências foram mais frequentes entre outubro e março. Este estudo permitiu ainda a identificação das áreas mais críticas da bacia do rio Vez, destacando-se o seu maior centro urbano: Arcos de Valdevez.
Article
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O estuário Guajarino (Baía do Guajará) está localizado na cidade de Belém no estado do Pará (Brasil) encontra-se inserida no grupo de cidades brasileiras que se localizam ao longo de zonas costeiras e que sofre influência diariamente com o regime hidrológico (precipitação e marés). Este artigo teve como objetivo avaliar a influência da precipitação sobre alguns parâmetros físico-química da qualidade da água da Baía do Guajará. Cinco pontos foram monitorados, com base na localização de Portos situados ao longo da orla dessa Baía. As amostras de água foram coletadas mensalmente durante 24 meses, pelo período de janeiro de 2014 a janeiro de 2016. Foram medidos os parâmetros: temperatura, pH, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, salinidade, oxigênio dissolvido, turbidez, cor real e Demanda Bioquímica de Oxigênio. Observa-se que o regime de chuvas influenciou seis dos nove parâmetros da qualidade da água estudado. O comportamento dos parâmetros físico-químicos pH, temperatura, condutividade elétrica, Sólidos totais dissolvidos, salinidade, Oxigênio Dissolvido e turbidez variaram entre os dois períodos analisados (período chuvoso e período menos chuvoso). A B S T R A C T The estuary of Guajará Bay is located in the city of Belém in the state of Pará (Brazil). It is part of a group of Brazilian cities that are located along coastal zones and is influenced daily from the hydrological regime (rainfall and tides). This article aimed to evaluate the influence of precipitation on physical-chemical parameters of Guajará Bay water quality. Five points were monitored, based on the location of Ports located along the edge of the Bay. The water samples were collected monthly for 24 months from January 2014 to January 2016. The parameters were measured: temperature, pH, electrical conductivity, total dissolved solids, salinity, dissolved oxygen, turbidity, real color and Biochemichal oxygen demand. It is observed that the rainfall regime influenced six of the nine water quality parameters studied. The behavior of the physical-chemical parameters pH, temperature, electrical conductivity, Total Dissolved Solids, salinity, Dissolved oxygen and turbidity varied between the two analyzed periods (rainy period and less rainy period). Keywords: Water quality, Guajará Bay, Rainfall.
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The numerical model SWAN (Simulating WAves Nearshore) for the computation of wave conditions in shallow water with ambient currents is briefly described. The model is based on a fully spectral representation of the action balance equation with all physical processes modelled explicitly. No a priori limitations are imposed on the spectral evolution. This makes the model a third-generation model. In Holthuijsen et al. (1993) and Ris et al. (1994) test cases for propagation, generation and dissipation have been shown without currents. Current effects have now been added and academic cases are shown here. The model is also applied in a fairly academic case of a shallow lake (Lake George, Australia) and in a complex, realistic case of an inter-tidal area with currents (Friesche Zeegat, the Netherlands). The results are compared with observations. A new development to formulate the model on a curvi-linear grid to accommodate linkage to hydro-dynamic circulation models is presented and a first test is shown. INTRODUCTION Over the last decade, the traditional wave ray models in coastal engineering to compute waves in nearshore conditions are being replaced by models that formulate the wave evolution in terms of a spectral energy balance on a regular grid (or the action balance in the presence of ambient currents). In third-generation versions of such models the wave spectrum is allowed to evolve free of any a priori limitations and all relevant physical processes are represented explicitly in a discrete spectral formulation. Such a wave model (the SWAN model), with the inclusion of ambient currents is described here. Conceptually it is an extension of deep water third-generation wave models but the physical processes and the numerical techniques involved are more complicated. The SWAN wave model has been conceived to be a computationally feasible third-generation spectral wave model for waves in shallow water (including the surf zone) with ambient currents in a consulting environment with return times of less than 30 min on a desk top computer.
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An unstructured grid, finite-volume, three-dimensional (3D) primitive equation ocean model has been devel- oped for the study of coastal oceanic and estuarine circulation. The model consists of momentum, continuity, temperature, salinity, and density equations and is closed physically and mathematically using the Mellor and Yamada level-2.5 turbulent closure submodel. The irregular bottom slope is represented using a s-coordinate transformation, and the horizontal grids comprise unstructured triangular cells. The finite-volume method (FVM) used in this model combines the advantages of a finite-element method (FEM) for geometric flexibility and a finite-difference method (FDM) for simple discrete computation. Currents, temperature, and salinity in the model are computed in the integral form of the equations, which provides a better representation of the conservative laws for mass, momentum, and heat in the coastal region with complex geometry. The model was applied to the Bohai Sea, a semienclosed coastal ocean, and the Satilla River, a Georgia estuary characterized by numerous tidal creeks and inlets. Compared with the results obtained from the finite-difference model (ECOM-si), the new model produces a better simulation of tidal elevations and residual currents, especially around islands and tidal creeks. Given the same initial distribution of temperature in the Bohai Sea, the FVCOM and ECOM-si models show similar distributions of temperature and stratified tidal rectified flow in the interior region away from the coast and islands, but FVCOM appears to provide a better simulation of temperature and currents around the islands, barriers, and inlets with complex topography.
Article
According to EU flood risks directive, flood hazard maps should include information on hydraulic characteristics of vulnerable locations, i.e. the inundated areas, water depths and velocities. These features can be assessed by the use of advanced hydraulic modelling tools which are presented in this paper based on a case study in the river Lima basin, Portugal. This river includes several flood-prone areas. Ponte Lima town is one of the places of higher flood risk. The upstream dams can lower the flood risks if part of its storage capacity is allocated for mitigating flood events. However, proper management of dam releases and the evaluation of downstream river flows should be considered for preventing flood damages. A hydrological and a one-dimensional hydrodynamic model were implemented, and at a particular flood-prone town, inundation was assessed using a two-dimensional model. The hydrological model is based on the well known Sacramento model. For this purpose, two different modelling implementations were analysed: a model based on a finite element mesh and a model based on rectangular grids. The computational performance of the two modelling implementations is evaluated. Historical flood events were used for model calibration serving as a basis for the establishment of different potential flood scenarios. Intense precipitation events in the river’s basin and operational dam releases are determinant for the occurrence of floods at vulnerable downstream locations. The inundation model based on the unstructured mesh reveals to be more computationally efficient if high spatial resolution is required. A new combination of software tools for floods simulation is presented including an efficient alternative for simulation of 2-D inundation using a finite element mesh instead of a grid.
Article
Over the past decade, the Yangtze Estuary has witnessed an unprecedented scale of human interventions and modifications through extensively varied resource utilizations. During the processes, mankind has obtained various resources and benefits via the “golden waterway”, such as navigation channel, harbor, shipping industry, shoreline, reclaimed land, freshwater and fishery resource. At the same time, the estuary and coast have also experienced a series of gradual changes in characteristics, such as sedimentation, erosion, sand hungry, water pollution, intertidal area loss, self-purification capacity decrease, and biological reduction. With the help of measurement data and numerical modeling, this study analyzed the response and feedback mechanisms between hydrodynamic evolutions and morphological processes in the Yangtze Estuary from 1998 to 2009. The results of this study indicate the following. (i) The water level along the main outlet of the Yangtze Estuary increased from 1998 to 2009. This increase was induced by the variation of the whole river regime (including natural geomorphodynamic process and local topography feedbacks from extreme metrological events and human activities). (ii) The decrease of the flow partition ratio at the 3rd bifurcation is directly induced by the Deepwater Navigational Channel (DNC) project and the corresponding morphological changes in the North Passage. (iii) The estuarine environmental gradients (salinity and suspended sediment concentration) were compressed, and the fresh-salt gradient became steeper. This has the indirect effect of backfilling in the waterway, i.e., strengthening the stratification effect near the ETM area and enhancing the tendency of up-estuary sediment transport. The results of this study give insights into explaining other phenomena such as deposition in the middle reach of the DNC, bathymetry evolutions, variations in vertical velocity and sediment concentration profiles, waterway backfilling and delta reclamation.
Article
Hydrodynamic simulation of estuaries requires a single digital elevation model (DEM) resulting from merging of both topographic and bathymetric data. These two datasets are usually produced using different technologies, co-ordinate systems and datums. Intertidal data in particular are often lacking due to the difficulty of data acquisition using conventional survey techniques. This paper presents a fast, accurate and low-cost methodology to fill this gap and highlights the effect of the digital elevation model characteristics, such as the interpolation method and spatial resolution, on modelled water levels and flooded areas. The Lima river estuary, located in North-western Portugal, is used as a case study. Validation tests for commonly available spatial interpolators showed ordinary kriging to be the most adequate interpolator. Digital elevation models with regular grids of 5 m and 50 m resolution were used, together with the original (not interpolated) elevation dataset, as input to a finite element hydrodynamic model for astronomic tide simulation. Results indicate that the larger differences between using different elevation models occur at low tide during spring tide, marginally impacting the flood modelling. The effect of a vertical offset of the chart datum with respect to a part of the digital elevation model was finally investigated, showing a limited influence in the determination of the water levels.
Article
Management strategies for freshwater drainage basins often do not take into account the effects of human interventions (such as water abstractions, i.e. water extractions) on their receiving estuaries (e.g. EA, 2007; Wolanski et al., 2004). However, it is necessary to know how such interventions are likely to influence estuarine hydrodynamics and sediment transport processes in order to then assess important management aspects such as the likely effects to an estuary's ecology and sedimentation; for example, potential accretion and dredging requirements. Following Schuttelaars et al. (in this issue) we consider a tiered approach, but in which simplistic models (rather than analytical models) are used initially to determine whether modelling of greater complexity, effort and expense is required to assess the intervention. To this end, we have linked a section-averaged, along-estuary hydrodynamic and salt-balance model with a depth-averaged, across-estuary hydrodynamic model to simulate currents and tidal behaviour that can be used in a sediment-transport model to investigate, as a first step, intervention scenarios for shallow, strongly tidal estuaries quickly, easily and at low cost. The essential element is a sensitivity analysis in which simulations for before-and-after intervention scenarios are compared and percentage differences tabulated. The methodology is applied to the predicted consequences on the hydrodynamics and sediment transport in the Devonshire Avon Estuary, UK, of water abstractions due to an up-stream dam and reservoir. Although the freshwater abstractions generally are small, the results nevertheless indicate an increased potential for up-estuary transport and retention of sediment in the central and upper reaches of the estuary.
Article
The Yellow River in China is characterized by channel erosion and a meandering channel pattern at both low sediment concentrations and at hyperconcentrations, whereas deposition and braiding tends to dominate at intermediate sediment concentrations. A 3D numerical model (Delft3D) is used to analyze the effect of sediment-induced density effects on the formation of channel patterns using a highly simplified river geometry. Results show that the effect of vertical sediment density stratification and hindered settling significantly influence river channel patterns. At some critical concentration (the saturation concentration), vertical mixing is totally damped by the density gradients at the lutocline (a strong vertical gradient in sediment concentration). This increases the secondary circulation in the river channel significantly, which in turn promotes meander development. When the flow is not close to saturation, the main channel-forming process seems to be channel avulsion through blocking of old channels and subsequent channel cut-off. When the concentrations are so high that sediment is primarily held in suspension by hindered settling, sedimentation is so much reduced that channels are no longer blocked and therefore the river course becomes confined to a single meandering channel.