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Doutoramento em Ciências do Mar e do Ambiente Submitted by Cristina Santos (cmaria@ua.pt) on 2017-03-07T15:00:11Z No. of bitstreams: 1 PhD_Thesis_DGoncalves_Final.pdf: 19337662 bytes, checksum: b74892958b589b73546b849fd3f814e9 (MD5) Made available in DSpace on 2017-03-07T15:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PhD_Thesis_DGoncalves_Final.pdf: 19337662 bytes, checksum: b74892958b589b73546b849fd3f814e9 (MD5) Previous issue date: 2016

Doutoramento em Ciências do Mar e do Ambiente Esta tese investiga a evolução morfodinâmica de duas áreas de estudo em contextos geográficos e hidrodinâmicos distintos, ambas sujeitas a atividades de dragagens e obras de engenharia: uma área offshore Vale do Lobo, Algarve, cujo litoral, seriamente afetado pela erosão costeira, foi sujeito nos últimos anos a alimentações artificiais de praia com recurso a manchas de empréstimo situadas ao largo; e a Barra de Aveiro e sua área adjacente, submetida a várias reconfigurações nas últimas décadas, e onde as atividades de dragagem para manutenção dos canais de navegação são recorrentes. Pretende-se com este trabalho uma melhor compreensão dos impactos das actividades de dragagem e obras de engenharia costeira na morfodinâmica local e estimar o tempo de recuperação de escavações no mar, o que é fundamental para a avaliação dos impactos associados. A investigação da evolução da escavação localizada ao largo de Vale do Lobo, Algarve, foi baseada em 4 levantamentos batimétricos, antes e depois das operações de dragagem (num intervalo de tempo de quatro anos 2006-2010), complementada com a análise da ondulação e simulações com recurso a modelos numéricos. Os resultados mostram um enchimento da escavação de aproximadamente 17% nos primeiros 4 anos, com uma suavização geral da topografia inicial da escavação. Observações combinadas com os resultados da modelação demonstram que a evolução da escavação está maioritariamente dependente dos eventos de tempestade, uma vez que é essencialmente durante esses períodos em que há movimento significativo de sedimento à profundidade de estudo. Com base no número de dias de tempestade previstos para os próximos anos, o período de recuperação da escavação é de ca. 38 anos para o seu total preenchimento. O estudo da evolução sedimentar e morfológica da Barra de Aveiro e da sua área adjacente foi baseado em dados batimétricos históricos (1936-1978) e recentes (2010-2013), complementados com a aquisição de dados de sonar de varrimento lateral e a colheita e análise de sedimentos de fundo. Os resultados indicam que a permanência e evolução do banco de areia são resultado de uma complexa interação de vários fatores: a deriva litoral, que parece representar a principal fonte sedimentar do banco; as correntes de jato, resultantes da interação entre a deriva litoral e o molhe norte, dirigidas para SW; as correntes de maré, cuja direção está relacionada com o orientação e comprimento do molhe norte; a diminuição de energia das correntes de vazante com a distância à entrada da barra, revelada pela variação granulométrica dos sedimentos de fundo, o que permitiu a acumulação de areia na zona do banco e/ou a remoção do sedimento mais fino nas partes mais energéticas; e as obras de engenharia, tais como a extensão do molhe norte, que redirecionam as correntes de maré e as correntes de jato, e as operações de dragagem de manutenção do canal de navegação. This thesis investigates the morphodynamic evolution of two study areas in distinct geographically and hydrodynamically contexts affected by anthropogenic activities related to port engineering works and dredging activities: an area offshore Vale do Lobo, Algarve, where the coastline is seriously affected by coastal erosion and where offshore sand exploitation took place for artificial beach nourishment; and an area adjacent to the entrance of the Port of Aveiro, which has been subjected to the influence of several jetty reconfigurations in the past decades, and where recurrent dredging activities are carried out for maintenance of the navigation channels. It aims at better understanding some of the impacts of jetty reconfiguration and dredging on the local morphodynamics in port areas, and also how offshore excavations are able to recover through time, which is fundamental for impact assessment. The investigation of the evolution of the offshore sandpit located off Vale do Lobo, Algarve, was based on 4 bathymetric surveys, prior to and after the dredging operations (within a time span of four years 2006-2010), complemented with the analysis of wave data and numerical modelling simulations. The results show an infill of approximately 17% of the initial exploration pit in the first 4 years, with an overall smoothing of the initial excavation bottom topography. Observations combined with modelling results demonstrate that the pit evolution depends mainly on storm events, since it is essentially during these periods that there is significant sediment movement at the site depth, and, based on the predicted number of stormy days for the forecoming years, the sandpit recovery period is of ca. 38 years for its full, or near full, replenishment. The study of the sedimentary and morphological evolution of the “Barra de Aveiro” and the adjacent near-shore shelf area was based on both old (1936- 1978) and recent (2010-2013) bathymetric datasets, complemented with newly acquired sidescan sonar data and bottom sediment sampling and analysis. The results indicate that the sandbank permanency and evolution are related to a complex interaction of factors: the littoral drift, which seems to represent the main sedimentary source of the sandbank; the southwest-directed jet stream related to the littoral drift interaction with the north jetty; the ebb currents, whose direction is related to the north jetty length and orientation; the energy decrease of the ebb currents with the distance to the inlet, revealed by the granulometric variation of the surface bank sediments, which allowed the sand accumulation in the bank area and/or the removal of the finer sediment in the most energetic parts of the bank; and the engineering works such as the extension of the north jetty, that re-direct the ebb currents and the jet stream, and the dredging operations for navigation channel maintenance.

Mestrado em Engenharia Geológica A dragagem é uma actividade de extrema importância na defesa da orla costeira (através da alimentação de praias), na manutenção das condições necessárias à navegabilidade dos canais e na extracção de agregados para construção. De facto, a procura de sedimentos provenientes da zona costeira tem sido prática recente em muitos países, constituindo uma das principais fontes de agregados quer para a construção, quer para a alimentação de praias. A extracção de agregados ao largo apresenta, no entanto, alguns impactos negativos no ambiente marinho, quer na morfodinâmica da região, quer a nível ecológico, que podem não se restringir apenas à área da extracção propriamente dita. A evolução de uma escavação, em particular a sua migração e taxa de enchimento, é ditada pelas características físicas e hidrodinâmicas do local. Este trabalho estuda a evolução morfosedimentar de uma zona de escavação ao largo de Vale do Lobo - Algarve - provocada por extracções de agregados para alimentação da praia de Vale do Lobo. Este estudo foi realizado com base em alguns levantamentos batimétricos adquiridos entre 1998 e 2008 que foram inseridos num Sistema de Informação Geográfica (ArcGIS) para posterior interpolação, comparação, cálculo dos volumes removidos e acumulados e avaliação da variação morfo-sedimentar ocorrida durante um período de 10 anos. De uma maneira geral, na escavação em estudo verificou-se o preenchimento da sua parte mais profunda, e alguma erosão nos flancos, o que resulta numa suavização geral da área escavada. As previsões teóricas quanto ao tempo de persistência da maior perturbação da batimetria apontam para valores que rondam os 40 anos até ao enchimento total ou quase total da escavação. Dada a importância deste tipo de estudos e as limitações sentidas ao longo deste trabalho associadas a erros inerentes aos dados batimétricos, ressalta-se o facto de que para o estudo e monitorização da evolução de uma escavação deste tipo é manifestamente necessário efectuar levantamentos batimétricos com sistemas multifeixe com sensores de movimento, posicionamento por GPS diferencial, e, acima de tudo, com correcções adequadas e cuidadosas, nomeadamente dos efeitos de maré, posição do sonar e referência ao zero hidrográfico. ABSTRACT: Dredging is an extremely important activity in the defense of the coastal zone (through beach nourishment), in the maintenance of the necessary conditions for navigation in port areas, and in the extraction of sand and gravel for construction. In fact, the exploration of sediments from the coastal zone has been a common practice in many countries for many years, and it has become, in some places, the main source of aggregates for construction and for beach nourishment. The offshore exploitation of aggregates has however some negative impacts in the marine environment, not only in the morphodynamics of the region, but also in ecological terms, and these are often not restricted to the excavation area. The evolution of a sand pit and in particular its migration and rate of replenishment depends on the physical and hydrodynamic characteristics of the area. This work investigates the morpho-sedimentary evolution of an excavation area offshore Vale do Lobo - Algarve – resultant from exploitation of sand for the nourishment of the Vale do Lobo beach. This study was based on several bathymetric surveys carried out between 1998 and 2008, which were inserted into a georeferenced GIS database (ArcGIS) for interpolation, comparison, calculation of volumes of sediment accumulation and removal, and the evaluation of the morpho-sedimentary variations that occurred during a period of 10 years. In this excavation, during the period of investigation, it was possible to observe an infill of the deepest area of the exploration pit as well as some erosion in the flanks, which resulted in the smoothing of the initial excavation topography. It was also possible to estimate that the recovery time for the excavation area is probably of the order of 40 years, for a full or near-full recovery. Given the relevance of this type of studies and the limitations felt in this work related to the fact that the bathymetric data had large errors associated, it needs to be stressed that for this type of investigation it is essential to acquire multibeam surveys with differential GPS positioning and motion sensors, and to perform careful corrections of the effects of tides, sonar offsets and to correct all the surveys to a common vertical datum.

Mestrado em Engenharia Civil Numa altura em que a comunidade científica debate os problemas da erosão e as suas causas, na costa Noroeste portuguesa é apontada a escassez de sedimentos transportados pelo rio Douro e diminuição de areias afluentes à foz do Douro. Este estudo pretende contribuir para dar respostas que possam vir a solucionar, ou atenuar, problemas que advêm do impacto provocado, directa ou indirectamente, pelo Homem. Assim, esta investigação traça como objectivos principais: identificação da tipologia e cronologia das acções humanas sobre o rio; avaliação de variações nos registos do caudal ao longo do tempo, em função das intervenções realizadas; caracterização de trechos do rio (geometria e granulometria dos sedimentos) para quantificação de volumes em transporte, por aplicação de modelos numéricos; avaliação da variação do volume sólido em transporte ao longo do tempo para caracterização da importância relativa de cada tipo de intervenção humana. Num enquadramento de âmbito territorial, este estudo abrange a região da bacia hidrográfica do rio Douro situada em território português, tendo em linha de conta condições de fronteira, como os escoamentos provenientes da parte espanhola da bacia. O Capítulo 1 corresponde a uma introdução, onde se explica qual a motivação que levou à concretização deste estudo. Apresentam-se algumas referências sobre a temática a abordar assim como os objectivos a estudar. No Capítulo 2 faz-se uma caracterização breve sobre a bacia hidrográfica do rio Douro, nomeadamente sobre aspectos da sua fisiografia, orografia e biofísica. No Capítulo 3 identifica-se a tipologia e a cronologia das acções antrópicas exercidas sobre a bacia hidrográfica do rio Douro e sobre as suas linhas de água, bem como a sua interacção com o transporte sedimentar do rio Douro. No Capítulo 4 refere-se como foi feita a análise sobre o comportamento de cada acção humana. É descrita a metodologia seguida para o cálculo do caudal sólido e caracterizada uma secção transversal tipo. No Capítulo 5 procede-se à tentativa de quantificar o volume sólido afluente à foz e determina-se o défice sedimentar referente a cada impacto na perspectiva de atribuir o efeito de cada acção na redução do volume sólido afluente à foz do Douro. Por último, no Capítulo 6 apresentam-se as conclusões deste estudo, bem como algumas considerações finais e ambições futuras. ABSTRACT: In a height where the scientific community if debate on the problems of the erosion of the Northwest Portuguese coast and its causes, as the dearth sediments carried for the Douro river is pointed, and having a consensus on the cause of this affluent sand reduction to the estuary of the Douro this study do not intend to give answers that can come to solve, or to attenuate, problems that happen of the provoked impact, direct or indirectly, for the Man. Thus, this inquiry traces as objectives main: identification of the typology and chronology of the human actions beings on the river; evaluation of variations in the registers of flow throughout the time, in function of the carried through interventions; characterization of stretches of the river (geometry of the sediments and grains size) for quantification of sediment volumes in transport, for application of numerical models and evaluation of the variation of the solid volume in transport throughout the time for characterization of the relative importance of each type of intervention human being. In a framing of territorial scope, this study it encloses the region of the hydrographical basin of the Douro river situated in Portuguese territory, having online of account border conditions, as the draining proceeding from the Spanish part of the basin. Chapter 1 is an introduction to this study where if the motivation explains which that led to its concretion. Some references are presented on the thematic one to approach as well as the objectives to study. In Chapter 2 a brief characterization becomes on the hydrographical basin of the river Douro, nominated on aspects of its physiographic, topography and biophysical. In Chapter 3 typologies is identified to it and the chronology of the exerted human actions on the hydrographical basin of the Douro river and on its water lines, as well as its iteration in the transport sedimentary of Douro. In Chapter 4 it is mentioned as the analysis on the behavior of each share was made human being. The methodology followed for the calculation of the volume solid and characterized a transversal section is described type. In Chapter 5 it is proceeded the attempt to quantify the affluent solid volume to the estuary and is determined the referring dearth sedimentary to each impact in the perspective to attribute the effect of each share in the reduction of the affluent solid volume to the estuary of the Douro. For last, in Chapter 6 the future conclusions of this study as well as some final considerations and ambitions are presented.