Transporte de Sal e de Energia no Canal do Espinheiro (Ria de Aveiro) Nuno Vaz João Miguel Dias (UA), Paulo Leitão (HIDROMOD)

OBJECTIVOS Identificação dos principais mecanismos de transporte de energia e de sal ao longo do canal do Espinheiro e sua dependência das condições fronteira Estudar as trocas de energia e de sal entre a Ria de Aveiro e o Oceano Atlântico e entre o rio Vouga e a Ria de Aveiro Estabelecimento e desenvolvimento de metodologias convencionais de amostragem de temperatura da água, salinidade e caudais Implementação de um modelo numérico (MOHID) para o estudo de mecanismos de transporte de energia e de sal ao longo do Canal do Espinheiro e das suas fronteiras com o exterior

ÁREA DE ESTUDO 11 km de Extensão Profundidade média de 6 metros (no seu eixo) Orientação Este-Oeste Canal de ligação entre o Rio Vouga e o Oceano Atlântico

TAREFAS MODELAÇÃO DE PROCESSOS FÍSICOS NA RIA DE AVEIRO AMOSTRAGEM DE GRANDEZAS FÍSICAS NA RIA DE AVEIRO Actualização da batimetria da Ria de Aveiro Construção de uma malha de passo variável Calibração/validação do modelo hidrodinâmico e de transporte (Mohid) (2D) Implementação do modelo de transporte 3D para o canal do Espinheiro Campanhas de amostragem de: - salinidade - temperatura da água - velocidade da corrente caudais (campanha efectuadas no canal do Espinheiro entre Setembro de 2003 e Setembro de 2004)

CALIBRAÇÃO E VALIDAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO Forçamento: maré Malha de 568 x 429 pontos de cálculo Coeficientes de Manning entre 0.022 e 0.045 Calibração feita comparando dados de alturas de água do modelo com dados observados pelo Instituto Hidrográfico em 24 estações de (dados de 1987 e 1988) Validação feita comparando séries observadas de altura de água e velocidade da corrente com resultados do modelo em 11 e 10 estações de amostragem, respectivamente (Verão de 1997) Dados de caudal observados e calculados para a embocadura da Ria de Aveiro (Outubro de 2002)

RESULTADOS CALIBRAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO

RESULTADOS VALIDAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO

VALIDAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO - Caudais Comparação de séries de caudal calculado com o modelo e calculados a partir de dados de d.d.p. eléctrico (eléctrodos ligados por um cabo submarino que cruza a embocadura da Ria) (Comparação relevante dados que a Ria apenas tem um canal de comunicação com o oceano) Caudal de origem lunar (+ de 90% da energia da maré) Constituintes da maré: M2, M4 e O1 E = v  F

IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO DE TRANSPORTE Maré (constantes harmónicas de 1996 e 1997) Dados meteorológicos usados para o cálculo de fluxos de calor à superfície: temperatura do ar, humidade relativa, componentes u e v do vento e radiação solar (dados do NCEP) Fronteira aberta oceânica: séries de salinidade e de temperatura da água Rios: caudal fluvial, salinidade e temperatura comparação de séries de salinidade e temperatura da água em 7 estações (calibração) e 11 estações de amostragem (validação) (Julho de 1996 e Junho de 1997)

RESULTADOS CALIBRAÇÃO DO MODELO DE TRANSPORTE

CONCLUSÃO GERAIS No geral, os resultados mostram que o modelo consegue reproduzir a propagação da onda de maré na Ria de Aveiro Resultados de caudal obtidos com o cabo submarino funcionam como uma ferramenta válida para a calibração e validação de modelos hidrodinâmicos Resultados dos níveis são sobretudo influenciados por problemas de batimetria ou por uma malha de 40 m não conseguir resolver bem zonas com largura inferior Salinidade e temperatura da água na Ria de Aveiro são fortemente influenciadas pelas condições fronteira … Apesar de tudo… “Os resultados mostram que, no geral, foi conseguida uma boa implementação do modelo (hidrodinâmico e de transporte) e considera-se o modelo bem calibrado e validado para a Ria de Aveiro!!” Nuno, Março de 2005

AMOSTRAGEM DE GRANDEZAS FÍSICAS (TRABALHO DE CAMPO) Campanhas de amostragem de salinidade, temperatura da água, velocidade da corrente e de caudais (Setembro de 2003 a Setembro de 2004) 10 secções de amostragem (1 km entre secções) perfis de salinidade, temperatura da água e velocidade da corrente Amostragem efectua-se em períodos de máxima amplitude de maré (marés vivas) e no período de mínima amplitude de maré seguinte (marés mortas) (inicio: 1h 40 min depois da hora de baixa-mar prevista para a Barra de Aveiro)

CAUDAIS LOCAL DE AMOSTRAGEM Amostragem realiza-se 3 horas depois da hora de baixa-mar prevista para a Barra de Aveiro Divisão da secção do rio Vouga em segmentos de 2 metros Medição de velocidade da corrente a 60% da coluna de água

SALINIDADE – caudal fluvial baixo (02/10)/elevado (05/12) (marés mortas)

Campos longitudinais de salinidade (Outono de 2003)

Campos longitudinais de temperatura (Outono de 2003)

DADOS OBSERVADOS Vs DADOS DO MODELO Campos longitudinais de salinidade e de temperatura da água observados integrados na vertical Versus Resultados Mohid 2D

ESTAÇÃO FIXA Perfis verticais de salinidade, temperatura da água e velocidade da corrente Caracterização sazonal da laguna em termos de estrutura salina, térmica e de circulação Classificação do estuário em termos de circulação e de estratificação (Hansen & Rattray, 1965) Cálculo de fluxos de sal através de uma secção (trabalho a decorrer!!) Local de amostragem: Junto à foz do Rio Vouga - EXEMPLO - Período de amostragem: 15/01/2004 a 16/01/2004 - Intervalo de amostragem: 1h 2min (hora lunar) - Grandezas amostradas: salinidade, temperatura da água e velocidade da corrente - Caudal fluvial estimado: 51.8 m3s-1 - Maré: Período de marés mortas

SALINIDADE TEMPERATURA DA ÁGUA VELOCIDADE DA CORRENTE

CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHO FUTURO As propriedades hidrológicas são fortemente influenciadas pelas condições fronteira (marés, caudal fluvial e condições meteorológicas) Caudal fluvial elevado leva à formação de estratificação vertical. Caudal fluvial baixo leva a que o canal “se encha” de água salgada tornando-o um sistema bem misturado Modelo bidimensional mais ajustado para cálculos em situações de caudal fluvial pouco elevado (caudal elevado – modelo tridimensional é mais apropriado) Todos os resultados mostram o comportamento tipicamente estuarino do Canal do Espinheiro (circulação gravitacional) Implementação tridimensional do modelo hidrodinâmico e de transporte para o canal do Espinheiro (calibração e validação) Malha horizontal em coordenadas curvilíneas Acoplamento do modelo de turbulência GOTM Estudo da estrutura vertical da salinidade, da temperatura da água e do escoamento no canal do Espinheiro e na interface com o Oceano Atlântico