Hidrodinâmica e troca de materiais no estuário do rio São Francisco (AL/SE): efeitos da morfologia e barragens

• Autor(a) principal: Paiva, Bárbara Pereira
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/21/21136/tde-30112021-155814/
• topic: Circulação estuarina; Estuarine circulation; Intrusão salina; Mecanismos de transporte; Modelagem numérica; Numerical modelling; Residence time; Saltawater intrusion; Tempo de residência; Transport mechanisms

As trocas entre o estuário e a região costeira são fundamentais aos ciclos biogeoquímicos globais e ao balanço de material no sistema continente/oceano. O transporte de escalares nesses sistemas depende da circulação estuarina, cujas principais forçantes são a descarga fluvial, as marés e a morfologia do canal. Alterações nessas forçantes modificam os padrões de circulação e estratificação no estuário, alterando também as trocas estuário/plataforma. O rio São Francisco (RSF) é um importante curso dágua no Brasil, uma vez que atravessa seis estados, abastecendo inclusive regiões de clima semi-árido do nordeste brasileiro. Sua descarga fluvial natural foi alterada pela instalação de uma série de barragens para a produção de energia elétrica, com redução dos picos e da média de vazão. Este trabalho tem por objetivo caracterizar a circulação atual do estuário do RSF, incluindo a influência da morfologia sobre a dinâmica do sistema, além de avaliar a influência da alteração da descarga fluvial sobre a hidrodinâmica, a distribuição de sal e as trocas estuário/plataforma. Para tanto, foram utilizados dados coletados in situ, combinados com a aplicação de um modelo numérico tridimensional validado para a área de estudo. A partir do monitoramento de duas seções transversais ao estuário durante um ciclo de maré semi-diurna, foram avaliados os efeitos da morfologia do canal sobre a circulação estuarina. Os resultados mostraram que além do gradiente de pressão barotrópica e da fricção de fundo, o gradiente de pressão baroclínica e o efeito da curvatura são dinamicamente importantes para o balanço de momento longitudinal. Lateralmente, a média vertical das correntes foi invertida entre as duas seções, coincidindo com o sentido da aceleração centrífuga em cada seção. O modelo numérico foi utilizado para simular a hidrodinâmica, a distribuição de salinidade e os processos de troca em diferentes condições de vazão, simulando cenários anteriores e posteriores à instalação das barragens. Os cenários simulados foram de descarga de Qmin, Q10, Q80 e Qmax (correspondentes a 600, 5.000, 1.200 e 12.000 m3.s-1, respectivamente), determinados a partir da observação da série histórica de vazão do rio. A implantação das barragens no RSF modificou os padrões de circulação e estratificação no estuário, alterando também os processos de troca entre esse sistema e a plataforma adjacente. Os picos de descarga que ocorriam no período pré-barragem expulsavam toda a água salgadado sistema, reduzindo drasticamente o tempo de residência do material no estuário. A redução da vazão média permitiu o aumento do tempo de residência e da importação de material da plataforma. O alcance da intrusão salina atualmente é maior que no período pré-barragem, chegando a mais de 17 km, o que causa transtornos relacionados à captação de água para consumo. Neste trabalho foi estabelecida uma equação exponencial entre a descarga fluvial e o alcance da intrusão salina, ferramenta que pode ser empregada na gestão do recurso hídrico na região. Nas simulações de menor descarga, representativas das condições atuais, houve importação de sal na quadratura impulsionada pelo crescimento do termo de circulação gravitacional, enquanto o cenário pré-barragem resultou apenas em exportação.