Orientador : Dr. Carlos Alessandre Domingos Lentini / Coorientador : Dr. Antonio Fernando Härter Fetter Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos. Defesa: Pontal do Paraná, 24/03/2015 / Inclui referências : f. 34-37 / Resumo: Correntes e ondas geradas pelo tráfego de navios representam um fator importante nos processos de transporte de sedimentos em estuários e corpos da água fechados. Mesmo um pequeno aumento na carga hidrodinâmica pode levar a um aumento significativo no transporte sedimentar, caso o estresse de fundo, devido a fatores naturais, esteja próximo do limite crítico de erosão. Neste estudo, as interações entre a circulação natural provocada pela variação das marés e as correntes provocadas pela passagem de navios, e seus efeitos na remobilização de sedimentos dentro do canal navegável, são investigados por meio de modelagem hidrodinâmica. Alguns estudos de caso foram investigados envolvendo a passagem de dois navios de tamanhos diferentes entrando no Complexo Estuarino de Paranaguá - sul do Brasil - em quatro momentos de maré, i.e., estofos de baixa-mar e preamar e momentos de máxima velocidade de correntes de enchente e vazante. Os navios foram representados no modelo como campos de pressão que se deslocam ao longo da linha de navegação, com dimensões típicas de navios graneleiros e porta-contêineres que frequentam os portos de Paranaguá e Antonina. A interação entre a passagem de navios com diferentes dimensões, a profundidade da coluna da água e a circulação natural em cada momento de maré resultou em distintos padrões de intensidades e direção de fluxos e transporte de sedimentos. A passagem das embarcações provocou picos de velocidade superiores aos observados nos momentos de maré enchente ou vazante sem a presença dos navios. Entretanto, nos cenários de preamar e baixa-mar, os fluxos de retorno não foram suficientemente competentes para provocar uma remobilização efetiva de sedimentos. Os maiores fluxos de retorno foram observados nos cenários em que a circulação natural do ambiente fluiu no sentido contrário à navegação. Nesses cenários, para os dois tipos de navios analisados, o total de sedimentos remobilizados foi superior ao observado apenas pelas correntes de vazante, provocando erosão das margens e deposição no canal navegável. A interação entre a passagem dos navios e as correntes de maré fluindo no mesmo de navegação não produziu fluxos e retorno. Mesmo assim, as alterações hidrodinâmicas provocaram erosão na margem do canal navegável com declividade mais acentuada e deposição dentro do canal. A modelagem das alterações hidrodinâmicas e morfológicas provocadas pelo tráfego de navios utilizando campos móveis de pressão no Delft3D se mostrou uma ferramenta adequada para avaliar os efeitos dessa atividade, que normalmente são difíceis de medir no ambiente. / Abstract: Ship-induced currents and waves are an important factor in the process of sediment transport in estuaries and restricted waterways. Even a small increase in hydrodynamic load can lead to a significant increase in sediment transport if the background stress, due to natural factors, is close to the critical threshold of erosion. In this study, the interactions between the natural circulation caused by the variation of tides and the ship-induced currents, and their effects on remobilization of sediments within the navigation channel were investigated by a hydrodynamic modeling. Case studies involving the passage of two different ship sizes entering the Paranaguá Estuarine Complex - southern Brazil - were investigated at four tidal moments, i.e. low tide, high tide and maximum speed of flood and ebb currents. The ships were represented in the model as a pressure field that moves along the line of navigation, with typical dimensions of bulk carriers and containers that attend the ports of Paranaguá and Antonina. The interaction between the ships' underway with different dimensions, the depth of the water column and the natural circulation in each tidal moment resulted in distinguished patterns of intensity and direction of return flows and sediment transport. The passage of ships caused higher speed peaks than the ones naturally observed in times of flood or ebb tide without the presence of ships. However, in low and high tide scenarios, return flows were not enough efficient to provoke an effective remobilization of sediments. The highest return flows were observed when the natural circulation flowed in the opposite direction to navigation. In these scenarios, for both types of vessels analyzed, the total of remobilized sediments were higher than the ones observed only by tidal currents, causing erosion of channel margins and deposition in the navigation channel. The interaction between the passage of ships and the tidal currents flowing in the same direction to navigation did not produce return flows. Nevertheless, hydrodynamic changes caused erosion on the navigation channel with steeper slope and deposition within the channel. The modeling of the hydrodynamic and morphological changes caused by the traffic of ships using Delft3D moving pressure fields proved to be a suitable tool to assess the effects of this activity, which i normally difficult to measure in the environment.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/46082 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Gilbert, Eliandro Ronael |
| Contributors | Fetter Filho, Antonio Fernando Härter, Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências da Terra. Centro de Estudos do Mar. Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos, Lentini, Carlos Alessandre Domingos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 37 f. : il. algumas color., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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