Caracterização do transporte sedimentar na desembocadura sul do Complexo Estuarino de Paranaguá.

Abstract

Resumo: O atrito entre a massa de água e o fundo dos corpos aquosos produz a movimentação de grãos de sedimentos, que são transportados e depositados em regiões diferentes à sua fonte. O objetivo deste trabalho foi estimar a capacidade de transporte de sedimentos a partir de correntes de maré, ao longo de uma seção transversal na desembocadura sul do Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP), durante um ciclo de maré de sizígia. Os dados relativos às correntes de maré foram obtidos de um banco de dados pré-existente. Foram coletados sedimentos transportados por carga de fundo em três estações ao longo de uma seção transversal na desembocadura, durante um ciclo de maré, utilizando um amostrador físico do tipo Helley-Smith. As taxas preditas de transporte foram calculadas a partir de metodologia descrita na literatura. Foram testadas nove equações a partir de uma regressão linear tipo II e do teste de razões, para a definição da formulação teórica mais adequada para a região. Dentre as equações testadas, Meyer-Peter & Müller (MM) foi a que apresentou o melhor comportamento segundo os dois testes realizados. Por outro lado, a equação de van Rijn (VR) apresentou um bom comportamento, possuindo maior versatilidade. Ambas as equações descrevem a desembocadura como uma exportadora de sedimentos, com uma ordem de magnitude de 104 m3.ano-1. Estes sedimentos exportados são, provavelmente, os responsáveis pelo assoreamento do canal navegável dragado à sudeste do transecto estudado. A origem deste material não ficou completamente evidente, mas três hipóteses são sugeridas para identificar a área-fonte destes sedimentos

Abstract: The shear between water masses and sedimentary bottoms produces friction, which promotes sediment transport. These sediments move either as bed load or suspended load, and are deposited in regions away from their sources. The objective of this study was to assess the deterministic bed load equation in literature that can best describe the ability of the tidal currents in the southern inlet of Paranaguá Estuarine Complex (PEC) to transport sediments, during a spring tidal cycle. The current data used was obtained from a previous study, with similar meteorological conditions. Field data of sediment transport was obtained using a modified Helley-Smith sampler along the extension of the inlet, during a semi-diurnal tidal cycle, in three stations defined according to the bathymetric setting. Predicted sediment transport was calculated following methodology described in literature, and both sets of data were compared. Both a tendency test and the ratio of predicted and measured transport were used to evaluate the best deterministic equation. Of all equations tested, the Meyer-Peter & Müller (MM) had the best overall performance, and the Van Rijn (VR) equation performed almost as good, but has a broader applicability as it can account for wave action. Both equations describe the inlet as exporting sediments, with an order of magnitude of 104 m3.year-1. These sediments are most likely responsible for the shoaling of the navigable channel just southeast of the studied transect. The origin of this material is not clear, and three hypotheses are suggested to evaluate the possible sources of this sediments.

Resumo: O transporte em suspensão é o modo predominante em rios, canais de maré e praias arenosas, especialmente em altas velocidades de fluxo (acima do 1 m.s-1). O objetivo deste trabalho foi definir o melhor perfil de concentrações na coluna d’água, assim como a melhor equação para o cálculo da concentração de ordem zero para a suspensão, e estimar o transporte nesta modalidade para a desembocadura sul do Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP). Para tanto, foram obtidos perfis da coluna d’água utilizando um CTD com turbidímetro acoplado, em três estações ao longo de uma seção transversal na desembocadura durante um ciclo de maré semi-diurna (13 h). Os dados de correntes utilizados foram obtidos de levantamento pretéritos na mesma seção, para condições meteorológicas semelhantes. Dentre os perfis de concentração e as equações avaliadas, as definições de Van Rijn (1984) foram as que se mostraram mais adequadas. Devido às baixas velocidades (menores que 1 m.s-1), ocorreu uma aparente subestimação dos dados para fluxos próximos ao limiar de suspensão, o que sugere a necessidade de uma adaptação para a equação de Van Rijn. O volume de sedimentos transportados estimado para a desembocadura, através da suspensão, esta na ordem de 105 m3.ano-1 sentido estuário afora. Porém, ocorre uma discrepância nos resultados obtidos com o CTD em relação às equações e aos dados de fluxos. Acredita-se assim, que esta diferença seja devido à presença de uma carga de lavagem.

Abstract: Suspended transport is the predominant mode of transportation in rivers, tidal channels and sandy beaches, especially in high velocities (above 1 m.s-1). The goal of this study was to define the best suspended sediment concentration profile in the water column and the best equation for the zero order concentration of suspension, and to estimate suspended transport in the Paranaguá Estuarine Complex (PEC) southern inlet. Water column profiles of suspended sediments were obtained with a turbidity sensor coupled to a CTD, in three stations along a cross-section of the inlet, during a complete semi-diurnal tidal cycle (13 h). The current data used was obtained from a previous study in the same cross-section, with similar meteorological conditions. Among the profiles and the equations for the reference concentration tested, Van Rijn’s (1984) formulae performed best. However, in low velocities, close to the threshold for suspension, an underestimation of the concentrations was verified. An adaptation for the equations was made, which improved the results significantly. More tests, in a variety of conditions, are necessary to assess this adaptation, but the results presented looks promising. The volume of sediments estimated to be exported from the estuary in suspension, through this inlet, was in the order of 105 m3.year-1, according to the equations. The CTD data showed discrepancies regarding the equations and the current data. It’s believed that the difference between the two is a consequence of a significant wash load verified in suspension. This concentration of fine sediments transported could have masked the turbidity response of sands in the area, reducing the efficiency of the sensor. If this is the case, then the turbidity sensor is not the best tool to assess suspended transport in the study site.