AVALIAÇÃO DE RENOVAÇÃO DE ÁGUAS NA LAGOA DE …livros01.livrosgratis.com.br/cp091562.pdf · A todos os professores da área da engenharia costeira, que sempre estiverem dispo-níveis

AVALIAÇÃO DE RENOVAÇÃO DE ÁGUAS NA LAGOA DE

ARARUAMA – RJ, VIA ABERTURA DE CANAL COM O MAR

NO EXTREMO OESTE

Guilherme Luís Gava

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS

PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA

OCEÂNICA.

Aprovada por:

Prof. Paulo Cesar Colonna Rosman, Ph. D.

Prof. Julio César de Faria AlvimWasserman, Ph. D.

Profª. Susana Beatriz Vinzon, D. Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

MAIO DE 2008

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ii

GAVA, GUILHERME LUÍS

Avaliação de Renovação de Águas na

Lagoa de Araruama – RJ, via Abertura de

Canal com o Mar no Extremo Oeste [Rio de

Janeiro] 2008

XVI, 155 p. 29.7 cm (COPPE/UFRJ,

Msc. , Engenharia Oceânica, 2008)

Dissertação – Universidade Federal do

Rio de Janeiro, COPPE

1. Circulação hidrodinâmica

2. Troca de massas de água

3. Diluição de águas

4. Lagoa de Araruama

I. COPPE/UFRJ II. Título (série)

iii

AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS

A D’us por permitir que pudesse realizar esse trabalho.

À Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) pela oportunidade concedida.

À Comandante Ana Cláudia, pela orientação e pela boa intenção no acompanha-

mento de minha pesquisa.

Ao Professor Paulo Cesar Colonna Rosman por ter me orientado de forma significa-

tiva para o aprendizado durante todo o período do curso, estando atento às minhas dificul-

dades e indicando o caminho certo para o sucesso deste trabalho.

A todos os professores da área da engenharia costeira, que sempre estiverem dispo-

níveis e puderam contribuir para o meu aprendizado e preparo técnico-científico.

À engenheira Valéria Nunes de Oliveira, meu agradecimento especial pelo seu cons-

tante e incansável auxílio na superação de minhas dificuldades.

A todos os colegas com os quais tive contato durante o período que abrangeu a rea-

lização das disciplinas e a pesquisa deste trabalho, meu sincero agradecimento pela compa-

nhia, pelo apoio e pelos novos aprendizados.

Aos funcionários da Coppe/UFRJ, minha gratidão pela disponibilidade e boa vonta-

de em me atender durante todo o período do curso.

iv

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários

para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M. Sc)

AVALIAÇÃO DE RENOVAÇÃO DE ÁGUAS NA LAGOA DE ARARUAMA – RJ, VIA

ABERTURA DE CANAL COM O MAR NO EXTREMO OESTE


Maio/2008

Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman

Programa: Engenharia Oceânica

O litoral fluminense foi contemplado, ao longo de sua extensão, por uma série de

lagoas costeiras, que se destacam pela sua grande importância de se constituírem regiões de

interface entre zonas costeiras, águas interiores e águas oceânicas, e serem distinguidas pela

sua alta produtividade biológica. Daí a necessidade de serem preservadas e evitar sua de-

gradação.

Este trabalho tem o propósito de estudar os efeitos na dinâmica do sistema Lagunar

de Araruama-RJ, por meio da abertura de um canal em seu extremo oeste, realizando análi-

ses da circulação hidrodinâmica, da troca de massas de água e da diluição de águas, e com-

parando com a situação atual da lagoa. Para fins de obtenção de resultados, será empregado

como metodologia o uso do código SisBAHiA. Além disso, o texto contém uma abordagem

das características da região e sua evolução, dos aspectos históricos, econômicos e ambien-

tais para melhor entendimento dos processos ocorridos no complexo.

Os resultados indicam que a dinâmica da lagoa é dominada pela maré no canal de

Itajuru até Ponta dos Macacos e também, no caso da situação projetada, na Enseada da

Praia Seca e cercanias. Na área compreendida entre as duas regiões citadas, a dinâmica é

amplamente dominada pelo vento. Com a abertura de um canal na Enseada da Praia Seca,

observa-se elevação de nível em quase toda a área da Lagoa, ocorrendo significativa mu-

dança em seus padrões de circulação hidrodinâmica e maior troca de massas de água e dilu-

ição de suas águas interiores.

v

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M. Sc.)

AVALIATION OF RENOVATION FROM ARARUAMA LAGOON-RJ WATERS,

THROUGH THE OPENING OF CHANNEL IN THE WEST EXTREME


May/2008

Advisor: Paulo Cesar Colonna Rosman

Department: Oceanic Engineering

The coast of the state of Rio de Janeiro was gifted, along its extension, with a series

of coastal lagoons which stand out for its great importance as regions of interface set them-

selves up between coastal zones, inner waters and ocean waters, and being distinguished by

its high biological productivity. From there results the necessity of being preserved and of

avoiding its degradation. This work has the purpose to study the effects in the hydrody-

namic of lagoon system of Araruama-RJ, through the simulation of the opening of a chan-

nel in its western extreme by carrying out analyses of the hydrodynamic circulation, ex-

change of water masses and waters dilution and by comparing with the current situation of

the lagoon. Aiming to get results, there will be employed as methodology the use of the

SisBaHiA code. Besides that, the text contains an approach of the features of the region and

its evolution, hystorical, economical and environmental aspects for a better understanding

of the processes occurred in the complex. The results indicate that the lagoon dynamic is

dominated by tide in the Itajuru channel up to the Macacos tip and, in the simulation of an

inlet and outskirt in the Praia Sec. In the area comprehended between the two mentioned

regions the hydrodynamic is widely dominated by wind. With the opening of a channel in

the Praia Seca inlet, an elevation of level will be observed in almost all the area of the la-

goon, engendering significant change in its patterns of hydrodynamic circulation and larger

exchange of water masses and dilution of its inner waters.

vi

ÍÍNNDDIICCEE

1. Introdução............................................................................................... 1

1.1. Objetivos.................................................................................. 5

2. Aspectos gerais das lagoas costeiras hipersalinas ................................... 7

2.1. Lagunas costeiras quanto à hidrodinâmica e número de

desembocaduras................................................................................ 9

2.2. Laguna Sufocada ...................................................................... 9

2.3. Laguna Limitada ou Restrita ..................................................... 9

2.4. Laguna Vazante ...................................................................... 10

2.5. Processos Evolutivos de um Corpo Lagunar ............................ 11

3. Metodologia .......................................................................................... 13

3.1. Considerações sobre Modelagem computacional .................... 13

3.2. O domínio de modelagem ...................................................... 14

3.3. Dados básicos ........................................................................ 14

3.4. O sistema de modelagem ....................................................... 15

4. Caracterização da Área de Estudo.......................................................... 16

4.1. Introdução.............................................................................. 16

4.2. Localização e Descrição da Área ............................................. 17

4.3. Aspectos Econômicos da Região ............................................. 22

vii

4.3.1. Atividade Pesqueira ................................................................ 22

4.3.2. Exploração de Sal ................................................................... 23

4.3.3. Exploração de Conchas........................................................... 25

4.3.4. Turismo.................................................................................. 26

4.3.5. Outras riquezas ...................................................................... 27

4.4. Expansão da Região dos Lagos ............................................... 27

4.5. Ações Corretivas..................................................................... 28

4.6. Dados Demográficos .............................................................. 29

4.7. Características Ambientais...................................................... 30

4.7.1. Clima...................................................................................... 30

4.7.2. Vegetação............................................................................... 31

4.7.3. Sedimentos de Fundo e Batimetria.......................................... 32

4.7.4. Balanço Hídrico e Salinidade ................................................... 33

4.7.5. Meio Biótico............................................................................ 33

5. Circulação Hidrodinâmica na Lagoa de Araruama .................................. 35

5.1. Domínio Atual Modelado e Discretizado com Batimetria ......... 35

5.2. Domínio Modelado e Discretizado com Canal Oeste ............... 40

5.3. Dados de Maré ....................................................................... 45

5.4. Dados de Vento ...................................................................... 46

5.5. Padrões de Circulação Hidrodinâmica ..................................... 50

5.6. Padrões de Circulação Atual com Vento Usual Nordeste (NE) .. 51

viii

5.7. Padrões de Circulação para Situação Projetada com Canal

Oeste, vento Usual (NE).................................................................... 68

5.8. Outros Mapas Comparativos................................................... 83

5.9. Trocas de Massas de Água...................................................... 99

5.10. Apresentação dos Cenários .................................................. 100

5.11. Diluição de Águas................................................................. 105

5.12. Apresentação de Cenários .................................................... 105

6. Análise dos Efeitos na circulação hidrodinâmica .................................. 114

6.1. Comparação de Níveis de Água ao Longo do Tempo............. 114

6.2. Comparação de Concentrações ao Longo do Tempo............. 122

6.3. Comparação de Níveis de Água ao Longo da Lagoa .............. 125

6.4. Comparação de Concentrações ao Longo da Lagoa............... 141

7. Conclusões e Recomendações ............................................................. 145

7.1. Conclusões........................................................................... 146

7.2. Recomendações.................................................................... 149

8. Referências Bibliográficas .................................................................... 152

8.1. Referências via Internet ........................................................ 155

ix

FFIIGGUURRAASS

Figura 1 – Lagoa de Araruama em 1929 (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002)............................................... 2

Figura 2 – Vista do interior do canal de Itajuru, com a Ilha do Japonês em frente; nos dois lados da ilha,

pode-se ver estreitas passagens, em função dos aterramentos ....................................................................... 3

Figura 3 – Canal de Itajuru, visto de uma das extremidades da Ponte do Ambrósio. Neste local do canal,

estão sendo realizadas obras de dragagem. ................................................................................................... 4

Figura 4– exemplo de lagoa sufocada. ................................................................................................................... 9

Figura 5– exemplo de lagoa restrita. .................................................................................................................... 10

Figura 6– exemplo de lagoa vazante..................................................................................................................... 10

Figura 7– Modelo de evolução lagunar por meio de processo de segmentação (Zenkovitch,1959)..................... 12

Figura 8– Entrada do Canal de Itajuru, Cabo Frio, RJ, mostrando sua desembocadura e afloramentos

rochosos nas margens................................................................................................................................... 18

Figura 9 – Vista da Lagoa de Araruama obtida mediante imagem de satélite sensor Landsat5-TM

(Borges-Pereira, 2001). ................................................................................................................................ 19

Figura 10– Desembocadura do rio Mataruna, Araruama-RJ............................................................................... 20

Figura 11– Panorama Geral da Lagoa de Araruama (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002). ........................ 22

Figura 12– Salinas e Marnéis (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002).............................................................. 24

Figura 13– Exemplo de salinas localizadas na Enseada da Praia Seca............................................................... 25

Figura 14 – Áreas de concessão de lavras (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002). ......................................... 26

Figura 15 – Região da Ponte do Ambrósio, mostrando a modificação no Canal de Itajuru; na Figura à

direita, é mostrada a situação anterior; na outra, é mostrada a situação após a obra, com canal

dragado a 3 metros. ...................................................................................................................................... 29

Figura 16. Reprodução das imagens em formato jpg, com informações gerais de batimetria da Lagoa de

Araruama, cedidas pela UFF à SERLA em dezembro de 2005. ................................................................... 36

Figura 17. Em vermelho a região do levantamento batimétrico realizado em Maio de 2006. ............................. 37

Figura 18 – Mapa da batimetria geral da Lagoa de Araruama, atualizada pelo modelo com os dados

cedidos pela SERLA e pela UFF................................................................................................................... 38

Figura 19 – Domínio modelado, discretizado em 1114 elementos finitos quadrangulares, com 3757 nós

representando colunas de água. O contorno de terra tem 1362 nós e o de mar 29...................................... 39

x

Figura 20 – Detalhe da batimetria retratando a situação atual do extremo oeste da lagoa (Enseada da

Praia Seca) ................................................................................................................................................... 40

Figura 21 – Mapa da batimetria geral da Lagoa de Araruama, com a situação projetada, pela abertura

de um canal no extremo oeste da mesma. ..................................................................................................... 41

Figura 22 – Domínio modelado, discretizado em 1273 elementos finitos quadrangulares, com 4347 nós

representando colunas de água. O contorno de terra tem 1424 nós e o de mar 64...................................... 42

Figura 23 – Detalhe da batimetria do canal oeste, estimada em 2 metros, na região da Enseada da Praia

Seca, com a Lagoa da Pitanguinha............................................................................................................... 43

Figura 24 – Detalhes da malha de discretização da Lagoa de Araruama em sua porção oeste, na região

da Enseada da Praia Seca e Lagoa da Pitanguinha..................................................................................... 44

Figura 25 – Curva de maré sintética gerada com as constantes harmônicas listadas na Tabela 3, ao longo

de 30 dias, sendo usadas como condição de contorno em mar aberto, nas proximidades do acesso ao

Canal de Itajuru............................................................................................................................................ 46

Figura 26 – Curva de maré gsintética gerada com as constantes harmônicas listadas na Tabela 3, ao

longo de 30 dias, sendo usadas como condição de contorno em mar aberto, nas proximidades do

acesso à Enseada da Praia Seca, pelo canal oeste. ...................................................................................... 46

Figura 27 – Estatística da direção do vento ( RF – PenO, 2002). ........................................................................ 47

Figura 28 – Distribuição freqüência de velocidade e direção do vento ( RF – PenO, 2002). .............................. 48

Figura 29 – Dados de vento do vento NE, com intensidade forte e longa duração. Os valores mostrados a

cada 15 minutos são interpolados a partir dos medidos a cada 3 horas. ..................................................... 49

Figura 30 – Dados de vento, com intensidade variando de moderada a fraca. Os valores mostrados a

cada 15 minutos são interpolados a partir dos medidos a cada 3 horas. ..................................................... 49

Figura 31 – Localização das estações .................................................................................................................. 51

Figura 32– Elevação de níveis para vento usual (NE).......................................................................................... 52

Figura 33– Distribuição de velocidades próximas à superfície e ao fundo, na área centro-leste da Lagoa,

sob efeito de vento NE, como indicado na Figura 29, dia 04/01/96 às 06:00h. ........................................... 53

Figura 34 - Distribuição de velocidades próximas à superfície e ao fundo, na área centro-oeste da Lagoa,

sob efeito de vento NE, como indicado na Figura 29, dia 04/01/96 às 06:00h. ........................................... 54

Figura 35– Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré vazante na embocadura, conforme

hora 93 Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na

Figura 29, dia 03/01/96 às 21:00h. Veja detalhe na Figura 37.................................................................... 56

xi

Figura 36- Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré vazante na embocadura,

conforme hora 93 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma

hora............................................................................................................................................................... 57

Figura 37 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de

vazante na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 35,

e a inferior o campo de correntes, conforme a Figura 36. ........................................................................... 58

Figura 38 – Isolinhas de elevação da superfície livre, baixamar na embocadura, conforme hora 96 na

Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura 29,

dia 04/01/96 às 00:00h. Veja detalhe na Figura 40...................................................................................... 59

Figura 39 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com baixamar na embocadura,

conforme hora 96 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma

hora............................................................................................................................................................... 60

Figura 40 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com baixamar na

embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme Figura 38, e a inferior o

campo de correntes, conforme a Figura 39. ................................................................................................. 61

Figura 41– Isolinhas de elevação da superfície livre, meia maré de enchente na embocadura, conforme

hora 99 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na


Figura 42 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré de enchente na

embocadura, conforme hora 99 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura

29, na mesma hora. ....................................................................................................................................... 63


enchente na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 41,

e a inferior o campo de correntes, conforme a Figura 42. ........................................................................... 64

Figura 44 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com preamar na embocadura, conforme hora 102

na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura

29, dia 04/01/96 às 06:00h. Veja detalhe na Figura 46................................................................................ 65

Figura 45 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com preamar na embocadura,

conforme hora 102 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na

mesma hora................................................................................................................................................... 66

Figura 46 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com preamar na

embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 44, e a inferior

o campo de correntes, conforme Figura 45. ................................................................................................. 67

Figura 47 – Elevação de níveis para situação projetada com canal oeste. .......................................................... 69

xii

Figura 48– Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré vazante na embocadura, conforme

hora 93 na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado

na Figura 29, dia 03/01/96 às 21:00h. Veja detalhe na Figura 50............................................................... 71

Figura 49 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré vazante na

embocadura, conforme hora 93 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na

Figura 29, na mesma hora. ........................................................................................................................... 72

Figura 50– Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de

vazante. Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 48; a inferior

detalha o campo de correntes, conforme a Figura 49. ................................................................................. 73

Figura 51 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com baixamar na embocadura, conforme hora 96

na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na


Figura 52- Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com baixamar na embocadura,

conforme hora 96 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na

mesma hora................................................................................................................................................... 75

Figura 53 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com baixamar na

embocadura Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 51; a

inferior detalha o campo de correntes, conforme a Figura 52. .................................................................... 76

Figura 54 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré enchente na embocadura, conforme

hora 99 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado

na Figura 29, dia 04/01/96 às 03:00h. Veja detalhe na Figura 56............................................................... 77

Figura 55 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré de enchente na

embocadura, conforme hora 99 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na

Figura 29, na mesma hora. ........................................................................................................................... 78


enchente na embocadura Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a

Figura 54; a inferior detalha o campo de correntes, conforme a Figura 55................................................ 79

Figura 57 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com preamar na embocadura, conforme hora 102

na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na


Figura 58 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com preamar na embocadura,

conforme hora 102 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na

mesma hora................................................................................................................................................... 81

xiii

Figura 59 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com preamar na

embocadura. Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 57;

inferior detalha o campo de correntes, conforme a Figura 58. .................................................................... 82

Figura 60 – Elevação da superfície livre em baixamar de sizígia, conforme hora 299 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste ............................................................. 83

Figura 61 – Elevação da superfície livre em baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88.

Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior

com canal oeste............................................................................................................................................. 84

Figura 62 – Padrão de correntes com baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste ............................................................. 85

Figura 63 - Padrão de correntes com baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88.

Detalhe da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com

canal oeste. ................................................................................................................................................... 86

Figura 64 – Elevação da superfície livre em meia maré de enchente de sizígia, conforme hora 302 na

Figura 88. Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste ........................................... 87

Figura 65 – Elevação da superfície livre em meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302

na Figura 88. Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual,

e na inferior com canal oeste. ....................................................................................................................... 88

Figura 66 – Padrão de correntes com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302 na


Figura 67 - Padrão de correntes com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302 na

Figura 88. Detalhe da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na

inferior com canal oeste................................................................................................................................ 90

Figura 68 - Elevação da superfície livre em preamar de sizígia, conforme hora 305 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste. ............................................................ 91

Figura 69 – Elevação da superfície livre em preamar de sizígia, conforme hora 305 na Figura 88.

Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior

com canal oeste............................................................................................................................................. 92

Figura 70 – Padrão de correntes com preamar na embocadura, conforme hora 305 Figura 88. Estampa

superior na situação atual, e na inferior com canal oeste ............................................................................ 93

Figura 71 - Padrão de correntes com preamar na embocadura, conforme hora 305 na Figura 88. Detalhe

da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal

oeste. ............................................................................................................................................................. 94

xiv

Figura 72 – Elevação da superfície livre em meia maré de vazante, conforme hora 308 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste. ............................................................ 95

Figura 73 – Elevação da superfície livre em meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na

Figura 88. Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e

na inferior com canal oeste........................................................................................................................... 96

Figura 74 – Padrão de correntes com meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na


Figura 75 - Padrão de correntes com meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na

Figura 88. Detalhe da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na

inferior com canal oeste................................................................................................................................ 98

Figura 76 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), ambas no instante 1 (1 dia). .... 101

Figura 77 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), ambas no instante 2, após

120 dias de simulação................................................................................................................................. 102

Figura 78 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 240 dias de simulação. .... 103

Figura 79 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 360 dias de simulação. .... 104

Figura 80 – Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal

oeste), após 1 dia de simulação. ................................................................................................................. 107


oeste), após 7 dias de simulação................................................................................................................. 108


oeste), após 15 dias de simulação............................................................................................................... 109

Figura 83 - Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal

oeste), após 30 dias de simulação............................................................................................................... 110


oeste), após 2 meses de simulação.............................................................................................................. 111





Figura 87 - Localização dos pontos selecionados para fins de análise (cópia da Figura 31)............................ 114

Figura 88 – Variação da maré na embocadura do canal de Itajuru. À esquerda com período de um mês, e

à direita com detalhamento na maré de sizígia. ......................................................................................... 115

xv

Figura 89 – Variação da maré na lagoa das Palmeiras (estação 3). À esquerda com período de um mês, e


Figura 90 – Variação da maré na lagoa da Marina (estação 5). À esquerda com período de um mês, e à

direita com detalhamento na maré de sizígia. ............................................................................................ 116

Figura 91 – Variação da maré no estreito de Perinas (estação 6). À esquerda com período de um mês, e à


Figura 92 – Variação de vazão no estreito de Perinas (estação 6). À esquerda, com período de um mês, e


Figura 93 – velocidades de correntes no eixo vertical em Perinas (estação 6). À esquerda, com período de

um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.......................................................................... 118

Figura 94 – Variação da maré na parte centro leste da lagoa de Araruama (estação 7). À esquerda com

período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia........................................................ 119

Figura 95 – Variação da maré na parte centro oeste da lagoa de Araruama (estação 8). À esquerda com


Figura 96 – Variação da maré na parte de extremo oeste da lagoa de Araruama (estação 9). À esquerda

com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia. ............................................... 120

Figura 97 – Variação de vazões no estreito da Ponta do anzol. À esquerda, com período de um mês, e à


Figura 98 – velocidades de correntes no eixo horizontal no estreito da Ponta do anzol . À esquerda, com


Figura 99 – Variação da concentração na parte da Lagoa das Palmeiras (estação 3)...................................... 122

Figura 100 – Variação da concentração em Perinas (estação 6)....................................................................... 123

Figura 101 – Variação da concentração na região Centro Leste (estação 7). ................................................... 123

Figura 102 – Variação da concentração na região Centro Oeste da Lagoa (estação 8). .................................. 124

Figura 103 – Variação da concentração na Enseada da Paria Seca, região do extremo oeste da Lagoa

(estação 9)................................................................................................................................................... 124

Figura 104 – Mapa da Lagoa de Araruama, com linha ao longo da qual serão representados os valores

correspondentes de elevação. ..................................................................................................................... 125

Figura 105 – Variação de nível de água na Lagoa, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e

situação projetada. ..................................................................................................................................... 127

Figura 106 – Variação de nível de água na região VI, na vazante de maré de sizígia para a situação atual

e situação projetada.................................................................................................................................... 128

xvi

Figura 107 – Variação de nível de água na região V, na vazante de maré de sizígia para a situação atual


Figura 108 – Variação de nível de água na região IV, na vazante de maré de sizígia para a situação atual


Figura 109 – Variação de nível de água na região III, na vazante de maré de sizígia para a situação atual


Figura 110 – Variação de nível de água na região II, na vazante de maré de sizígia para a situação atual


Figura 111 – Variação de nível de água na região I, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e


Figura 112 – Variação de nível de água na Lagoa, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e


Figura 113 – Variação de nível de água na região VI, na enchente de maré de sizígia para a situação

atual e situação projetada........................................................................................................................... 135

Figura 114 – Variação de nível de água na região V, na enchente de maré de sizígia para a situação atual


Figura 115 – Variação de nível de água na região IV, na enchente de maré de sizígia para a situação


Figura 116 – Variação de nível de água na região III, na enchente de maré de sizígia para a situação


Figura 117 – Variação de nível de água na região II, na enchente de maré de sizígia para a situação


Figura 118 – Variação de nível de água na região I, na enchente de maré de sizígia para a situação atual


Figura 119 – Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 1 dia. .................... 141

Figura 120 - Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 7 dias. ................... 142

Figura 121 - Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 15 dias. ................. 142

Figura 122 - Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 30 dias. ................. 143

Figura 123 – Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 2 meses................. 143



1

1. Introdução

As regiões estuarinas das costas tropicais do Brasil são ecossistemas complexos, bastante di-

nâmicos, fortemente influenciados por fenômenos naturais de ordem física como a sazonalida-

de das chuvas, da descarga hídrica e sólida das drenagens regionais, das marés, ventos e cor-

rentes, e caracterizados pela alta produtividade, riqueza de biota (Aveline, 1980).

Define-se um estuário como um corpo de água costeiro que tem ligação livre com o

mar (freqüentemente em contato com o mesmo) e que se estende para montante (local em que

há afluxo de água doce proveniente de rios) até onde são sentidos os efeitos da maré (Prit-

chard, 1967).

Em virtude de estar numa zona de transição entre rios e oceanos, caracteriza-se por ser

um sistema rico em vida marinha, com uma considerável quantidade e diversidade de espé-

cies. Assim sendo, e aliado ao avanço da navegação, à conseqüente necessidade de controle da

área marítima e defesa da costa contra invasões, as áreas estuarinas, passaram a ser considera-

das locais de grande concentração populacional.

Grandes empreendimentos passaram, então, a ser erguidos nessas regiões, como o sur-

gimento de indústrias e construção de portos para fins de escoamento das riquezas produzidas

no país e ampliação do comércio marítimo. Isso veio a dar origem ao surgimento e desenvol-

vimento de grandes metrópoles conhecidas até hoje. Seis em cada dez pessoas vivem a uma

distância máxima de 60 km da costa, e dois terços das cidades do mundo com população supe-

rior a 2,5 milhões de habitantes estão localizadas em regiões estuarinas (Polette, 1993).

Dada essa expansão populacional e industrial, essas áreas passaram a se tornar mais vi-

sadas e ocupadas, por haver mais recursos, maior oferta de empregos, além do destaque pelos

atrativos históricos e turísticos. Isso fez com que as regiões estuarinas passassem a sofrer in-

tervenções antrópicas, muitas delas sem planejamento.

Por um lado, essas intervenções podem provocar efeitos positivos, destacando-se as

dragagens e construção de guias-correntes para melhor circulação hidrodinâmica, preservação,

ampliação de portos e do comércio marítimo e desenvolvimento econômico.

Por outro lado, tais intervenções podem provocar efeitos danosos ao meio costeiro,

principalmente quando não há planejamento e controle, destacando-se o lançamento de efluen-

2

tes, construção de trapiches, espigões, aterros e demais obras que reduzem drasticamente a

circulação hidrodinâmica, contaminação dos lençóis freáticos, impermeabilização do fundo.

Além disso, uma região estuarina pode apresentar certas peculiaridades ambientais ou

climáticas, entre as quais podem ser citadas:

• ventos intensos no local, influenciando no transporte de sedimentos;

• características das correntes de maré, que pode afetar obras costeiras;

• forte efeito de evaporação, influenciando na concentração de sal do estuário;

• clima de ondas;

• tipo de fundo.

O desprezo e desconhecimento desses fenômenos peculiares podem fazer com que tais

efeitos se intensifiquem, podendo-se chegar a situações irreversíveis ou a um estado em que é

possível, mediante a aplicação dos conhecimentos da engenharia ambiental, propor soluções

corretivas no intuito de, a médio ou longo prazo, recuperar o ambiente costeiro, restaurando a

vida marinha e devolvendo ao estuário suas condições normais de equilíbrio. Logicamente,

isso também depende de vontade política e conscientização da população.

Figura 1 – Lagoa de Araruama em 1929 (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002).

Em face dessas exposições preliminares, o ambiente estuarino objeto desse estudo é a

Lagoa de Araruama (Figura 1), que é um estuário do tipo laguna que se destaca pela sua hiper-

3

salinidade e cujo canal de ligação com o mar (Canal de Itajuru) tem sido bastante assoreado ao

longo do tempo, dificultando a circulação e renovação das águas no interior da lagoa (Figura

2).

Figura 2 – Vista do interior do canal de Itajuru, com a Ilha do Japonês em frente; nos dois la-

dos da ilha, pode-se ver estreitas passagens, em função dos aterramentos

Atualmente no Canal de Itajuru, na área em que se localiza a Ponte do Ambrósio (Figura 3), já

estão sendo conduzidas obras corretivas, cujo projeto de desobstrução foi realizado pelo enge-

nheiro Augusto César Cunha Muller (Cunha e Muller, 1997), da Fundação Superintendência

Estadual de Rios e Lagoas (SERLA). Essas obras provocam o aumento da penetração do

prisma de maré e, conseqüentemente, a melhoria da circulação hidrodinâmica ao longo do

canal e intensificação de seus efeitos a montante do estreito das Perinas, permitindo maior

troca de massas d’água no interior da Lagoa (Cunha, 2003).

4

Figura 3 – Canal de Itajuru, visto de uma das extremidades da Ponte do Ambrósio. Neste local

do canal, estão sendo realizadas obras de dragagem.

Tal obra justifica-se pelo fato, ao longo das últimas décadas, dessa região ter sofrido

ocupação desordenada, especialmente por loteamentos destinados a veranistas, e em torno da

qual numerosas obras não planejadas foram executadas, obstruindo o Canal da Itajuru, em

função de aterros.

Embora os efeitos gerados por essa obra sejam positivos, ainda assim esse sistema es-

tuarino continuará apresentando deficiência na circulação hidrodinâmica, na troca de massas

d’água e na qualidade de água ao longo de sua extensão.

A Lagoa possui uma grande extensão para oeste a partir de sua ligação com o mar pelo

Canal de Itajuru; além disso, sua área superficial é muito ampla (210 Km², incluindo o canal).

Dessa forma, a montante do estreito de Perinas, as variações de nível e o fluxo das vazões são

muito pouco sentidos, praticamente nem afetando sua extremidade oeste, não tornando efici-

ente a circulação e as trocas de massas d’água.

Pelo fato de o clima nessa região ser semi-árido, ocorre grande evaporação, fazendo

com que esse estuário seja hipersalino. Assim sendo, a concentração de sal influencia forte-

mente a qualidade de água e a vida marinha na Lagoa.

5

1.1. Objetivos Em face dessa breve exposição, ressalta-se que o propósito desta tese é estudar as mudanças

na circulação hidrodinâmica, na troca de massas de água e diluição de águas, projetando-se

uma situação, que consiste na abertura de um canal de ligação com o mar, no extremo oeste da

Lagoa, pela Enseada da Praia Seca. Para evidenciar esses efeitos, será comparada a situação

atual com a situação projetada.

Essas situações serão comparadas, apresentando a situação atual, com a obra na Ponte

do Ambrósio já finalizada, com a dragagem do canal fixada em 3 metros, e a situação projeta-

da, mostrando os resultados da circulação hidrodinâmica, da troca de massas d’água e da dilu-

ição de águas; dessa forma, através de análises gráficas e com o auxílio de mapas, é possível

estabelecer subsídios e poder constatar evidências, mostrando as diferenças entre as duas situ-

ações e os prováveis benefícios que essa mudança possa ocasionar no ambiente num determi-

nado prazo de tempo.

A fim de apresentar esses resultados de forma confiável e cumprir os propósitos dessa

dissertação, será utilizada, como ferramenta, a modelagem computacional que compõe o sis-

tema Base de Hidrodinâmica Ambiental (SisBaHiA), desenvolvido na área de Engenharia

Costeira da COPPE/UFRJ, sendo constantemente atualizado.

O sucesso deste estudo e de seus respectivos resultados poderá contribuir para novos

estudos, enfocados na previsão da qualidade de água nessa região ou outros trabalhos afins.

Daí a importância de se conhecer, controlar e poder modelar os problemas de circulação hi-

drodinâmica, que cada vez mais vão acelerando a degradação ambiental.

Dando continuidade ao texto dessa tese, o capítulo 2 aborda características gerais de

corpos lagunares costeiros, dando ênfase aos fatores de sua evolução e formação.

No capítulo 3 é apresentada a metodologia usada, com comentários a respeito da mode-

lagem computacional, destacando-se também os dados utilizados para a implementação do

modelo; inclui-se ainda na metodologia a busca de detalhes registrados em documentos e de

informações de pessoas locais.

O capítulo 4 apresenta a área de estudo, com sua localização e descrição, abordando

aspectos históricos, econômicos e a evolução e ocupação dessa região. Também neste capítu-

6

lo, são descritas as características ambientais, enfocando aspectos de clima, vegetação, sedi-

mentos, balanço hídrico e meio biótico.

O capítulo 5 apresenta inicialmente uma breve descrição dos dados inseridos nas simu-

lações, com destaque para a batimetria, regime de marés e ventos. Em seguida são mostrados

cenários de simulação no intuito de caracterizar a circulação hidrodinâmica, a troca de massas

de água e de diluição de águas da região de estudo. Esses cenários são apresentados tanto para

a situação atual quanto para a situação projetada.

No capítulo 6 os resultados obtidos com as diversas simulações são analisados e são

comparadas as situações atual e projetada, utlizando-se de gráficos ao longo do tempo e do

espaço, concluindo essa dissertação com o capítulo 7.

7

2. Aspectos gerais das lagoas costeiras hipersalinas

O propósito deste capítulo é descrever características gerais de corpos lagunares costeiros,

com destaque para lagunas hipersalinas, e abordar aspectos de sua evolução e formação.

Define-se uma laguna costeira, segundo Kjerfve (1994), como um corpo de água nor-

malmente orientado paralelamente à linha de costa, separado do oceano por uma barreira are-

nosa e conectado a este por um ou mais canais, cujas profundidades, em média, são baixas.

Uma laguna costeira geralmente se forma quando as ondas do mar arrastam a areia, fa-

zendo com que se formem barreiras, surgindo áreas alagadas isoladas. Isso pode ocorrer pelo

fechamento de uma enseada, pelo crescimento de um pontal arenoso, pela inundação de áreas

mais baixas pelo mar ou pelo acúmulo da água atrás de um cordão arenoso litorâneo em épo-

cas de avanço do nível do mar ou nos períodos interglaciais.

Embora existam lagoas costeiras de água doce, que se formam por afloramentos de um

lençol freático em depressões do terreno atrás de uma cadeia de dunas, existem também lagoas

costeiras em comunicação com o mar e com características salinas, foco desse estudo. Essas

lagoas decorrem da formação de restingas em frente a reentrâncias no litoral, criando uma área

protegida das ondas, formando um sistema lagunar (Muehe, 1993). A água do mar passa a

ficar confinada em depressões rasas que formam o corpo lagunar costeiro, com balanço hídri-

co negativo, em que a evaporação excede a precipitação, vazão dos rios, infiltração e as trocas

de água com o oceano (Kjerfve, Schettini, Knoppers, Lessa & Ferreira, 1996).

Lagoas costeiras hipersalinas existem permanentemente em regiões áridas da costa oes-

te da Austrália (Noye, 1973), no Oriente Médio (Al Ramadhan, 1988) e México (Phleger &

Ewing, 1962; Postma, 1965) e temporariamente em outras áreas, e. g. Texas (Copeland, 1967)

e México (Mandelli, 1981). Há exemplo de lagoas que apresentavam tanto comportamento

hiposalino quanto hipersalino, como o sistema lagunar Caimanero-Huizache (Moore & Slinn,

1984) na costa oeste do México, em que a salinidade variava de 23 (estação de cheias) a 84

(estação seca). Existem casos de lagoas hipersalinas, como as lagoas de Khowr Al-Zubair no

Iraque (Al Ramadhan, 1988) e Laguna Madre no Texas (Smith, 1988) que se tornaram estuá-

rio e sistema hipersalino parcial, respectivamente, aprofundando os canais já existentes e cons-

truindo novos canais de ligação com corpos de água adjacentes (Kjerfve et al., 1996).

8

As lagoas costeiras ocupam 13% das áreas costeiras no mundo e estão freqüentemente

sujeitas a impactos tanto de influências naturais quanto antropogênicas (Sikora & Kjerfve,

1985), já que nas regiões litorâneas está concentrada a maior parte da população da Terra. De-

pendendo das condições climáticas locais, as lagoas podem apresentar concentração de sal,

comportando-se desde uma lagoa hiposalina até hipersalina. (Kjerfve, 1986; Kjerfve & Magill,

1989; Knoppers et al. ,1991). Isso se verifica para o tipo de lagoa costeira “sufocada” (kjerfve,

1986; Kjerfve et al. , 1990), em que o sistema é ligado ao oceano, por períodos de tempo, a-

través de um simples canal e a energia da maré é bastante absorvida durante a propagação da

onda de maré no interior da lagoa. Tais lagoas e o ecossistema que elas representam existem

em equilíbrio precário.

No caso de sistemas lagunares hipersalinos, o tempo de residência é relativamente lon-

go, o que leva a um processo de deterioração da qualidade da água, mesmo decorrente de uma

baixa carga poluidora (Kjerfve, 1996).

As lagoas costeiras “sufocadas” também podem ser continuamente transformadas por

variações climáticas, modificações hidrológicas, dragagens para alterar sua profundidade e/ou

largura, influência antropogênica e outros fatores.

9

2.1. Lagunas costeiras quanto à hidrodinâmica e número de desembocaduras

Kjerfve (1986) subdividiu as lagunas costeiras, geralmente rasas e paralelas à linha de costa,

de acordo com sua troca de água com o oceano adjacente. As classes lagunares propostas,

considerando os movimentos de difusão e de advecção, foram “sufocada” (“chocked”), “limi-

tada” ou “restrita” (“restricted”) ou vazada (“leaky”), respectivamente, das mais isoladas para

as de maior intercâmbio com as águas oceânicas, atualizando e estendendo as definições pre-

viamente postuladas por Cameron & Pritchard (1963).

2.2. Laguna Sufocada As lagunas do tipo sufocada ocorrem ao longo de linhas de costa com alta energia e possuem

um ou mais canais estreitos, com troca de água restrita com o oceano. A circulação no interior

deste tipo de laguna é dominada por padrões de vento. A Figura 4 (Lagoa dos Patos, RS) re-

presenta uma laguna sufocada.

Figura 4– exemplo de lagoa sufocada.

2.3. Laguna Limitada ou Restrita As lagunas limitadas possuem múltiplos canais, com trocas bem definidas com o oceano e

tendem a apresentar algum transporte de água em direção ao mar. Muitas dessas lagoas ten-

dem a ser bem misturadas, pois são fortemente influenciadas pelos ventos, que geram corren-

10

tes na superfície e produzem mistura na coluna d’água. A Figura 5 mostra um exemplo de

laguna tipo limitada.

Figura 5– exemplo de lagoa restrita.

2.4. Laguna Vazante As lagunas vazantes possuem largos canais, com correntes mais acentuadas, intensificando,

assim, as trocas de água com o oceano, conforme se observa na Figura 6.

Figura 6– exemplo de lagoa vazante.

11

Na costa brasileira podem ser encontradas diversas lagunas, principalmente do tipo

“sufocada e “restrita”. A Lagoa de Araruama, RJ, é a maior lagoa costeira hipersalina do mun-

do segundo Kjerfve (1996) e foi classificada pelo mesmo autor como “sufocada”. Sua fisiogra-

fia é caracterizada por enseadas semi-isoladas, evidenciando um processo que pode eventual-

mente levar à subdivisão do corpo lagunar em lagunas menores.

As características do canal de comunicação das lagunas costeiras com o mar, a rede de

drenagem e o clima, principalmente, são responsáveis pelo seu regime hidrológico e, conse-

qüentemente, determinam os processos biogeoquímicos atuantes, com influência direta no

nível trófico da água.

2.5. Processos Evolutivos de um Corpo Lagunar Segundo COOPER (1994) existem cinco processos naturais fundamentais na evolução dos

corpos lagunares: a segmentação, a acresção vertical; a progradação de deltas; a acresção late-

ral e a sedimentação marinha.

A segmentação é um processo que consiste na conversão um corpo lagunar em várias

lagunas menores em função do transporte e deposição de sedimentos e adaptação das margens

aos efeitos de erosão, de forma a alcançar equilíbrio dentro do raio de ação das ondas interio-

res. Esse processo pode ocorrer principalmente quando a direção do vento reinante é paralela

ao eixo longitudinal da laguna (Zenkovitch,1959), conforme a Figura 7. Em função desse pro-

cesso de evolução, várias enseadas podem ser geradas ao longo do corpo lagunar, cada qual

com aspectos peculiares de distribuição granulométrica e características químicas e biológicas

presentes nos sedimentos. A Lagoa de Araruama lembra um típico caso de segmentação (Al-

ves, 2006).

12

Figura 7– Modelo de evolução lagunar por meio de processo de segmentação (Zenkovit-

ch,1959)

A acresção vertical está ligada ao preenchimento do substrato lagunar por segmentos

advindos de diferentes fontes. Geralmente os sedimentos finos que foram carregados para den-

tro da laguna pela ação dos rios, se depositam em ambientes calmos no interior da laguna ou

em áreas de influência desta. A deposição desse material é muitas vezes intensificada pela

floculação das partículas ao encontrarem águas com salinidade mais elevada. Enquanto os

sedimentos grossos, estes podem ser carregados para o interior das lagunas, tanto pelos canais

de ligação com o mar quanto pela ação eólica. Os biodetritos produzidos dentro das lagunas e

áreas de entorno, que foram transportados para dentro da mesma, também interferem neste

processo (Oliveira, 2004).

A progradação de deltas está diretamente associada ao transporte de sedimentos prove-

nientes de rios e áreas de influência, como se evidencia em muitas lagunas de grande porte.

A acresção lateral tem relação com a redução de área úmida das lagunas em virtude do

desenvolvimento natural de ecossistemas adjacentes e demais formações bióticas e abióticas

costeiras, como planícies de maré, campo de dunas ou formações vegetais. Tais ecossistemas

são atualmente um dos maiores problemas de manejo da zona costeira, pois à medida que o

depósito de sedimento do entorno vai se consolidando em função do desenvolvimento de for-

mações vegetais pioneiras e da colaboração eólica, vão se formando terraços lagunares e as

chances destes terrenos serem utilizados de maneira indevida pelo homem tende a aumentar

(Oliveira, 2004).

13

3. Metodologia

Este trabalho apresenta um estudo sobre a Lagoa de Araruama, incluindo-se uma situação pro-

jetada, com enfoque predominante na circulação hidrodinâmica. Este estudo se desenvolveu,

sendo adotada a seguinte metodologia:

1. Aspectos gerais da lagoa, abordando aspectos de sua formação e evolução, suas rique-

zas econômicas, a ocupação em seus entornos e ações antrópicas que a levaram ao seu

atual estado; destacam-se ainda as características ambientais, sendo abordados aspectos

de vegetação, de clima, balanço hídrico, salinidade, processos sedimentológicos e as-

pectos biológicos. Esses tópicos são elucidados no capítulo 4, e sua metodologia base-

ou-se em revisão bibliográfica de documentos e páginas de Internet e informações e re-

latos de antigos pescadores e moradores da região.

2. No caso da caracterização da dinâmica atual da lagoa, utilizou-se a metodologia da

modelagem computacional da circulação hidrodinâmica e transporte de escalares, que

será descrita em mais detalhes a seguir.

3. A mesma metodologia foi utilizada para caracterizar a dinâmica da lagoa para uma si-

tuação projetada.

A metodologia da modelagem computacional foi aplicada seguindo-se os padrões de-

senvolvidos na Área de Engenharia Costeira e Oceanográfica do Programa de Engenharia O-

ceânica. Tal recurso consiste na aplicação de um sistema de modelos computacionais para

estudos e projetos denominado SisBaHiA® - Sistema Base de Hidrodinâmica Ambiental –

registrado pela Fundação Coppetec, órgão gestor de convênios e contratos de pesquisa do

COPPE/UFRJ. Antes de focar neste sistema propriamente dito, convém elucidar a importância

do uso dos modelos e os fundamentos do processo de modelagem, cujos aspectos indicam os

princípios que norteiam o desenvolvimento geral do SisBaHiA®. Apresenta-se também as con-

siderações supostas e dados básicos pertinentes a esse sistema para fins de estudo da Lagoa de

Araruama.

3.1. Considerações sobre Modelagem computacional Face à complexidade do ambiente em corpos de água naturais, a necessidade da aplicação de

modelos para estudo e auxílio à gestão de recursos torna-se indispensável. Modelos são ferra-

14

mentas integradoras, sem as quais dificilmente se consegue uma visão dinâmica de processos

nestes complexos sistemas ambientais.

Modelos aferidos com dados de campo e aferidos por especialistas são ferramentas in-

dispensáveis à gestão e gerenciamento de sistemas ambientais, pois permitem otimização de

custos, estender o conhecimento para regiões nas quais não há medições e entender os proces-

sos dinâmicos. Além disso, podem ainda prever a evolução de eventos em tempo real e situa-

ções, simulando cenários para estudos e projetos e serem fundamentais para Planos de Emer-

gência e Licenciamento ambiental.

A confiabilidade e a utilidade dos resultados aumenta quando eles estão calibrados. A

comparação entre valores calculados no modelo e valores medidos em campo, junto com ou-

tros ajustes, permite que um modelo possa ser calibrado.

3.2. O domínio de modelagem A definição do domínio de interesse constitui uma etapa do processo de modelagem, e deve

ser feita antes da implementação do modelo. Para isso, deve-se dispor dos contornos de terra,

de mar, de ilhas e outras estruturas que possam vir a se destacar no domínio, como salinas e

atracadouros. Esses dados geralmente são obtidos através de mapas ou plantas batimétricas, ou

ainda por imagens de satélite. No caso do sistema lagunar de Araruama, recorreu-se também a

uma imagem de satélite do sensor Landsat5-TM, adquirida em julho de 1999, que foi georefe-

renciada, além de atualizações de alguns contornos, utilizando-se o aplicativo Google Earth e

do auxílio de cartas náuticas editadas pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) da

Marinha do Brasil.

3.3. Dados básicos Os seguintes dados foram obtidos e inseridos no SisBaHiA, para fins de modelagem da Lagoa

de Araruama:

• topo-hidrografias do sistema - rios contribuintes, canal de interligação, zona da embocadu-

ra no mar e costa adjacente;

• curvas de maré e constantes harmônicas no porto de Arraial do Cabo;

• séries temporais de ventos na região;

• vazão nos principais rios afluentes;

• batimetria do domínio considerado;

15

• rugosidade do domínio considerado;

33..44.. O sistema de modelagem O sistema de modelagem adotado foi o SisBAHIA - Sistema Base de Hidrodinâmica Ambien-

tal. Trata-se de um sistema de modelagem em ambiente Windows, registrado pela Fundação

Coppetec, que possui recursos para a modelagem em diversos corpos hídricos, tais como: rios,

reservatórios, estuários, lagoas, baías e águas costeiras.

O sistema encontra-se em contínuo desenvolvimento na Área de Engenharia Costeira e

Oceanográfica da COPPE/UFRJ desde 1987, através de várias teses de mestrado e doutorado,

além de projetos de pesquisa. O SisBAHIA® já foi utilizado em dezenas de projetos e estudos

contratados com a Fundação Coppetec. Maiores detalhes sobre o SisBAHIA® podem ser obti-

dos em www.sisbahia.coppe.ufrj.br.

16

4. Caracterização da Área de Estudo

Este capítulo tem o propósito de apresentar a Lagoa, caracterizando-a em seus aspectos físicos

e ambientais, incluindo nessa abordagem a sua evolução, aspectos históricos e a relevante in-

fluência hidro-climática na região, a fim de evidenciar o fato de ela ser uma lagoa hipersalina,

o que a torna um ambiente peculiar, mas também problemático.

4.1. Introdução A costa do litoral fluminense, entre Niterói e Cabo Frio, está localizada em uma zona tropical

úmida, caracterizada por uma estação úmida dominada por ventos de Nordeste e por uma esta-

ção seca, com ventos intermitentes de Sudoeste, gerados por advecções polares. Mas nas pro-

ximidades de Cabo frio, a ocorrência de ressurgência local, principalmente controlada pelos

padrões de vento, gera condições áridas. Sob o efeito dos ventos de nordeste, as águas geladas

do fundo ressurgem. (Laslandes, 2006).

O que marca a fisionomia da paisagem costeira dessa região é a presença de extensos

arcos de praia, associados a cordões litorâneos (beach barriers) que, freqüentemente, ocorrem

em forma de duplos cordões, dispostos paralelamente entre si e separados por uma depressão

estreita. Estes cordões imprimiram o aspecto retificado a todo este litoral que, entre Cabo Frio

e a Baía de Guanabara formam uma linha quase contínua, apenas interrompida pelos promon-

tórios rochosos que separam as diversas baixadas costeiras. Nenhuma abertura natural permite

que embarcações encontrem áreas abrigadas neste trecho da costa.

Tal costa apresenta um sistema lagunar composto de uma parte interna do período

pleistocênico, com lagoas grandes (e. g. Lagoa de Araruama) em conexão com o Oceano A-

tlântico, e uma parte externa do período holocênico (e. g. Lagoa Brejo do Espinho, Pitangui-

nha), com lagoas menores isoladas por dunas de areia (Laslandes, 2006). Observações sedi-

mentológicas recentes e técnicas de rádio-cronologia (Ireland, 1987; Turcq et al, in press) con-

firmam isso, pois identificaram na Lagoa de Araruama dois cordões arenosos paralelos, acu-

mulados em épocas distintas; tais estudos indicam que a lagoa e o sistema interno de praias

daquela região formaram-se durante o pleistoceno, seguido de uma redução no nível do mar

que gerou uma progradação da costa e o isolamento da lagoa. Ela foi novamente submersa

durante a transgressão holocênica, quando o sistema de dunas costeiras e as lagoas menores

entre os cordões começaram a se formar (Kjerfve, 1995).

17

Ao contrário do modelo de evolução dos cordões litorâneos da costa fluminense, inici-

almente assumido como sendo por crescimento, de oeste para leste, na forma de um pontal

(Lamego, 1940, 1945), a interpretação feita por Muehe & Correa (1989) foi a de migração

desses cordões em direção ao continente, até a sua posição atual, concomitante com a elevação

do nível do mar, estando o cordão mais interiorizado associado à última transgressão pleisto-

cênica (Martin & Suguio, 1989; Muehe, 1994), e o cordão frontal à transgressão pós-glacial.

Este processo de retrogradação parece ainda afetar os cordões litorâneos frontais que, em mui-

tos pontos, são transpostos pelas ondas de tempestades (overwash).

4.2. Localização e Descrição da Área A faixa de 100 km da costa fluminense do Rio de Janeiro a Cabo Frio é caracterizada por uma

série de lagoas costeiras sufocadas (Oliveira, 1974; Lacerda et al., 1984; Kjerfve et al., 1990;

Knoppers et al. ,1991). Entre elas, se destaca no extremo leste a Lagoa de Araruama (Figura

9), localizada na latitude de 22º49’-22º57’S e longitude de 042º00’-042º30’W. Como resulta-

do de um clima semi-árido e balanço hídrico negativo, a Lagoa é permanentemente hipersalina

(André et al., 1981; INPH-Portobras, 1987, 1988), com uma salinidade média de 52 ppm e

também caracterizada por sedimentação de carbonato biogênico. Ocupa uma área de 220 km²,

incluindo o Canal de Itajuru. A profundidade média é de 3m, atingindo, no máximo, 17m, com

40km de extensão, largura máxima de 13km, perímetro de 190 km e volume de 618 milhões

de m³. Ao longo de sua extensão (Leste-Oeste), existem várias enseadas, recortadas por pon-

tais de areia. Várias delas se estendem no sentido sudeste, em função dos efeitos de refração e

difração que ocorrem em torno dos pontais e que são causados por correntes no sentido sudo-

este formadas pela ação intensa dos ventos de nordeste. Essas correntes geram constantes vór-

tices no interior das enseadas, conforme será apresentado nos mapas adiante, na análise da

circulação hidrodinâmica.

A lagoa é conectada ao oceano através do Canal de Itajuru, com 14km de cumprimen-

to, cuja desembocadura se mantém em equilíbrio sedimentológico estável, por estar localizada

entre afloramentos rochosos (Figura 8). Porém ao longo de sua extensão para o interior, ele já

se encontra bastante modificado, devido a processos naturais e intervenções antrópicas. A tro-

ca de água através deste canal é muito pequena, sendo a onda de maré atenuada até pratica-

mente zero antes de atingir a laguna propriamente dita (Lessa 1989, 1990). A elevada salini-

18

dade age como inibidor do desenvolvimento de processos eutróficos, uma característica que a

abertura de um canal artificial poderia modificar (Kjerfve et al., 1996).

Figura 8– Entrada do Canal de Itajuru, Cabo Frio, RJ, mostrando sua desembocadura e afloramentos rochosos nas margens.

Os depósitos de areia que separam a laguna do oceano apoiaram-se em afloramentos de

rochas cristalinas existentes entre Cabo Frio e Saquarema. Esses depósitos geraram dois e-

normes arcos de praia oceânica: a restinga de Cabo Frio, com 8 km, e a praia de Massambaba

com 48 km (Figura 9).

A sucessão de cristais de praia mostra que os cordões cresceram aos poucos pelo acú-

mulo de areia. A erosão na margem voltada para a Lagoa reduziu a largura do cordão original

de mais de 600 m para 450 m, formando um campo de dunas e pontas de areia (esporões) que

tendem a dividir o espelho d’água em várias partes.

19

Figura 9 – Vista da Lagoa de Araruama obtida mediante imagem de satélite sensor Landsat5-TM (Borges-Pereira, 2001).

O vento Nordeste move as dunas em direção ao mar, assoreando as pequenas lagunas

existentes entre os cordões. Na Massambaba o cordão frontal foi reduzido para menos de 150

m. Ali, as dunas junto à linha de praia são erodidas na extremidade leste pelo vento nordeste,

que carrega a areia para o mar, e realimentadas por ventos que sopram de sudoeste e trazem a

areia para a praia.

Um pequeno número de correntes, provenientes de sub-bacias hidrográficas localizadas

ao norte, aflui intermitentemente para a lagoa, totalizando uma área de 430km². Entre os rios

mais importantes dessas bacias, convém destacar o rio das Moças com uma bacia de 92 km2 e

o rio Mataruna (Figura 10) com 47 km2 de área drenada (Hansen, 1993), contribuindo com

mais de 50% da capacidade de vazão de água doce.

20

Figura 10– Desembocadura do rio Mataruna, Araruama-RJ.

A Tabela 1 apresenta as áreas drenadas pelos rios contribuintes da bacia hidrográfica

da lagoa.

Tabela 1 – Áreas drenadas na bacia da Lagoa de Araruama (Cunha, 2003).

SUB-BACIA ÁREA (km²) Rio Congo 8,0

Rio das Moças 94,0 Área entre bacias: Moça/Mataruna 13,3

Rio Mataruna 46,6 Área entre bacias: Mataruna/ Salgado 15,5

Rio Salgado 29,2 Área entre bacias: Salgado/ Igaçaba 5,6

Rio Igaçaba 8,6 Área entre bacias: Iguaçaba/ Ubá 1,2

Rio Ubá 15,0 Área entre bacias: Ubá/ Joaquim da Mota 24,0

Área entre bacias: Joaquim da Mota/ Canal de Itajuru 39,2 Canal de Itajuru 14,0

Área entre bacias: Canal de Itajuru/ Rio Congo 124,0 Total 429,2

21

As vazões dos rios afluentes foram definidas a partir dos dados de distribuição média

das chuvas na região de Cabo Frio, no período de 1961 a 1970, utilizando-se o método racio-

nal (Pinto et al., 1976) para transformação de chuva em vazão. Os sete principais rios afluen-

tes da Lagoa de Araruama têm as vazões médias apresentadas na Tabela 2.

Tabela 2– Vazão média dos principais rios afluentes à Lagoa de Araruama (Cunha, 2003).

Rio Vazão Média Rio das Moças = 1,02 m³/s

Rio Mataruna = 0,51 m³/sRio Salgado = 0,32 m³/s

Rio Ubá = 0,16 m³/sCanal de Itajuru = 0,15 m³/s

Rio Congo = 0,09 m³/sRio Iguaçaba = 0,09 m³/s

A ação combinada dos ventos e vórtices fez com que os esporões se desenvolvessem

de forma semelhante, encurvando-se para oeste. Todos tendem a alcançar uma ponta da mar-

gem oposta e a alongar-se obliquamente à restinga.

Na margem norte há diversas pontas de natureza em geral rochosa, sendo que algumas

terminam em curtas projeções emersas de areia. A mais notável é a península de São Pedro da

Aldeia, que avança 6.5 km no interior da Lagoa e separa as Enseadas de São Pedro e Maraca-

nã, apresentando largura máxima de 800 metros. Destaque também para as pontas do Areal-

Hospício, com 2.5 km de comprimento e da Pontinha, que se prolonga por 1.5 km para dentro

da Lagoa. Essas várias projeções de areia dividem a Lagoa, na parte norte, em pequenas ense-

adas: (no sentido de oeste para leste): Ponte dos Leites, Convento, Parati, Iguabinha, Iguaba,

Enseada de São Pedro da Aldeia, Saco da Teresa, Maracanã e Palmeiras.

Na orla sul, existem esporões arenosos, também chamados de pontais ou “spits”, que se

projetam para dentro d’água a partir das restingas de Massambaba e Cabo Frio. Esses esporões

também dividem a Lagoa em algumas enseadas (no mesmo sentido): Praia Seca, Saco da Tiri-

rica, Coroinhas, Gaivotas, Tucuns, Saco de Perinas e Saco de Marta Figueira.

As praias são estreitas e formadas por areia com pouco silte e quase ausência de argila,

de cor branca e cinza claro, misturada com conchas inteiras e triturados. Na orla norte, as prai-

as têm maior teor de lama (argila e silte). Em alguns trechos desta orla, atrás das praias, apare-

22

cem áreas planas em cujo solo mistura-se uma proporção maior de terra, seguida de areia e

conchas. Na orla sul, na restinga, os campos são sempre arenosos.

Figura 11– Panorama Geral da Lagoa de Araruama (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002).

4.3. Aspectos Econômicos da Região A economia desta região baseia-se, principalmente, na pesca, na extração de sal e de calcáreo

(encerrada há alguns anos) e no turismo, atividades intimamente ligadas à Lagoa de Araruama

e, portanto, dependentes da manutenção de suas condições ambientais.

4.3.1. Atividade Pesqueira

A mais antiga atividade econômica com base na laguna é a pesca. O produto principal é o ca-

marão, embora também sejam capturados carapicus, carapebas e, na maior parte, tainhas. E-

ventualmente são pescadas outras espécies oceânicas, como xerelete, galo e flaminguete, que

entram na laguna pelo Canal de Itajuru. Essa produção é obtida apenas no primeiro segmento

da Lagoa de Araruama (Canal de Itajuru, praia do Siqueira e Baixo Grande), área chamada de

“triângulo do camarão”. (CILSJ, 2007)

23

Devido às condições de hipersalinidade, a pesca é de importância secundária na laguna

e está limitada ao camarão artesanal e pesca de tainha no Canal de Itajuru e suas proximidades

(Barroso, 1989).

Contudo, segundo dados da prefeitura de São Pedro da Aldeia, a dragagem que vem

sendo feita pela SERLA (Superintendência de Rios e Lagoas) no canal de Itajuru, tem devol-

vido à lagoa robalos, camarões e outras espécies que há 22 anos não eram registradas no local,

como a pescadinha e a sardinha. Espera-se que, com o tempo, possa haver retomada da ativi-

dade pesqueira. Apesar disso, persiste a ameaça ambiental à pesca, através da poluição por

detritos sólidos e líquidos e a ausência de saneamento básico nos municípios de maior concen-

tração populacional localizados no entorno da lagoa.

4.3.2. Exploração de Sal

A presença constante de ventos e de sol quase o ano inteiro faz com que a Lagoa de Araruama

funcione como uma grande salina.

O sal é extraído comercialmente ao longo do entorno da lagoa, através de salinas que

abrangem uma área de 65 km². Atualmente a lagoa tem contribuído com menos de 10% da

produção nacional, estando em contínuo declínio. A maior parte da produção de sal vem do

Rio Grande do Norte, onde a qualidade é melhor e os custos da produção são menores.

A exploração de sal nesta região já era feita desde os tempos de colônia. O navegador

Gabriel Soares de Souza velejou para Cabo Frio em 1587, explorando a costa brasileira, inclu-

indo a Lagoa de Araruama. Ele constatou a alta concentração de sal comparada com a do oce-

ano, observando os índios extraindo grandes cristais de sal manualmente às margens da lagoa.

(de Souza, 1971; Hutter, 1988). Assim um lucrativo comércio de sal se desenvolveu nas sali-

nas nos entornos da lagoa, facilitado pela evaporação natural (Alcoforado & Quinan, 1925;

Saint-Hilaire, 1974).

24

Figura 12– Salinas e Marnéis (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002).

A exploração comercial de sal em larga-escala começou a se desenvolver na Lagoa de

Araruama em 1870, e floresceu após a Primeira Guerra Mundial. Léger Palmer reintroduziu

um antigo método indiano em escala comercial, usando gradientes hidráulicos induzidos pelo

vento para fazer mover as águas da lagoa para dentro das quadras de sal com misturas mais

concentradas (Pinto & Ribeiro, 1930). Essa técnica é ainda utilizada hoje, embora os moinhos

de vento sejam usados para bombear a água de uma salina para outra (Figura 13).

25

Figura 13– Exemplo de salinas localizadas na Enseada da Praia Seca.

Contudo, desde meados da década de 80, a produção de sal na Lagoa de Araruama tem

decaído substancialmente devido às mudanças sócio-econômicas na região e aumento dos pre-

ços dos terrenos como resultado das mudanças no turismo (Barbiere, 1981) e conversão das

salinas em clubes e condomínios.

4.3.3. Exploração de Conchas

O fundo da lagoa é um grande depósito de conchas cacarias (mortas), que são exploradas in-

dustrialmente para a produção de barrilha (carbonato de sódio) desde a década de 60, nas áreas

de concessão (Figura 14).

Conforme a CILSJ, a extração de conchas pelos moageiros está totalmente extinta, não

sendo mais considerada uma atividade econômica da lagoa e que, pela Constituição do Estado

do RJ, não há que se falar em manutenção desse trabalho, por ser a Lagoa considerada área de

preservação permanente. A Companhia Álcalis, principal empresa de extração de conchas no

passado, foi a primeira a encerrar essa atividade a passou a contribuir para o desassoreamento

da lagoa, cedendo suas dragas.

26

Figura 14 – Áreas de concessão de lavras (Projeto Planágua Semads / GTZ, 2002).

4.3.4. Turismo

A Região dos Lagos é a principal área turística para a cidade do Rio de Janeiro e o grande po-

tencial turístico da Lagoa de Araruama, aliado à sua proximidade com grandes centros urba-

nos, tem causado o rápido crescimento da população da região.

A região oferece inúmeros recursos naturais, com possibilidade de atividades turísticas,

lazer e esportes náuticos. Mas as lagunas costeiras, restingas, dunas e áreas com resquícios de

Mata Atlântica são ainda pouco exploradas e praticamente inexiste o ecoturismo, em sua for-

ma científica, cultural ou fotográfica, em rallies ou enduros ou em grupos de observação da

natureza. (CILSJ, 2007)

A região tem reservas biológicas, parques naturais e áreas de proteção ambiental, mas

todo o turismo está orientado para a costa oceânica e Lagoa de Araruama. São as praias oceâ-

nicas que atraem os turistas em Cabo Frio, Arraial do Cabo e Búzios. Já em São Pedro da Al-

deia e em Araruama, com sua praia oceânica pouco explorada, as atividades concentram-se na

laguna. Nestas cidades a população aumenta em mais de 100% nas épocas de temporada.

Assim, a Lagoa de Araruama atrai uma população flutuante bem maior do que a popu-

lação fixa. O potencial de aumento da atividade turística é muito grande, já que a única moda-

27

lidade existente é o chamado turismo de sol e praia, com pouca exploração de lazer e esportes

náuticos.

4.3.5. Outras riquezas

No seu interior a região compõe-se de grandes extensões de áreas planas com potencial para a

agricultura que, no entanto, vem sendo substituída pelo parcelamento do solo decorrente da

expansão das grandes manchas urbanas. Junto às areas da encosta da Serra do Mar ocorre a

produção olerícola e plantações de banana; nos vales dos rios São João e Una, desenvolvem-se

a cana-de-açúcar, a rizicultura e a bovinocultura.

4.4. Expansão da Região dos Lagos O crescimento da região tem decorrido não só de migrações campo-cidade e de fluxos contí-

nuos vindos do norte fluminense, mas também da ocupação ocasional do litoral por casas e

condomínios de veraneio. Essa nova forma de urbanização vem destruindo as margens, as

áreas de restinga e os terrenos de uso agrícola. A pressão turística reflete interesses sediados

nas metrópoles e em outros estados, substitui a população local e promove a apropriação da

orla marítima pelo capitalismo imobiliário.

O processo de expansão urbana tem sido espontâneo, com ocupação das margens da

laguna pelo lazer e veranismo e das margens de rodovias pelo comércio orientado para esse

mercado. Todos os municípios da região de Araruama adotaram normas e procedimentos para

disciplinar o uso e ocupação do solo nos últimos anos. Porém, nenhum deles manteve inte-

gralmente na prática o planejamento e o controle de ordenamento urbano.

Com o aumento populacional das cidades às margens da Lagoa e a falta de esgotamen-

to sanitário nestas cidades, a Lagoa tornou-se o principal corpo receptor dos detritos produzi-

dos por elas. Após a construção da ponte Rio-Niterói, o crescimento das cidades foi explosivo.

Havia sido assinado um contrato de concessão para fornecimento de água e coleta e tratamento

de esgoto.

Foi priorizado o fornecimento de água, considerado o principal problema para o desen-

volvimento na região, deixando-se a questão do esgoto em segundo plano. Dessa forma, a

produção de esgoto lançado nas águas pluviais aumentou e, atingindo as águas da Lagoa, pas-

sou a degradar várias partes da mesma, provocando crescimento explosivo de algas, diminuin-

do a salinidade e favorecendo a multiplicação de microorganismos.

28

Com o propósito de captar e tratar o esgoto que é lançado na lagoa, foi feita a repactua-

ção dos contratos de concessão, prevendo a instalação de estações de tratamento de esgoto e

sistemas coletores.

Todos esses fatos não puderam evitar a conseqüente favelização às margens da laguna,

levando também à ocupação das salinas, ao aumento dos despejos de efluentes, aos aterros

sobre a lâmina d’água e à construção de decks e marinas, com danos ambientais irrecuperá-

veis. Esse processo tem sido acelerado em toda região, de forma que os serviços públicos não

conseguem atender à demanda e evitar uma ocupação desordenada e predatória. Mais detalhes

sobre obras e ações do homem podem ser encontrados em Hansen (1993) e Cunha (2003).

4.5. Ações Corretivas Apesar dos resultados e conseqüências altamente negativas decorrentes dessas obras mal es-

truturadas ao longo do tempo, vários grupos e entidades têm planejado tarefas e executado

esforços, no sentido de melhorar as condições ambientais da laguna.

Os governos municipais começaram a atentar para evitar o despejo de esgoto sem tra-

tamento nas águas da laguna. As dragas, grandes destruidoras, que retiravam milhares de m³

de areia e concha do fundo da lagoa, passaram a ser proibidas de continuar a operar.

O governo estadual construiu uma ponte, com vão de 300 metros sobre o canal de Ita-

juru, em Cabo Frio, para substituir a antiga, com apenas 30 metros de vão, possibilitando com

isso aumento da vazão de água na lagoa e melhoria das condições de navegabilidade. Para que

a ponte antiga (ponte do Ambrósio) fosse viabilizada com aquele vão, foi feito um aterro, que

agora está sendo retirado. Embora este serviço ainda continue em andamento, a lagoa será

considerada, neste trabalho, em sua situação atual, com a obra de dragagem completa no local.

O canal já começa a voltar a permitir a livre entrada e saída das águas, nas duas marés diárias.

A Figura 15 abaixo ilustra as modificações sendo feitas nas cercanias da ponte do Ambrósio.

29

Figura 15 – Região da Ponte do Ambrósio, mostrando a modificação no Canal de Itajuru; na Figura à direita, é mostrada a situação anterior; na outra, é mostrada a situação após a obra, com canal dragado a 3 me-

tros.

O resultado dessas ações preliminares começa a ser notado pelos moradores do local,

que estão presenciando águas mais claras.

Segundo informações da CILSJ, em futuro próximo, estuda-se possibilidades de viabi-

lizar maneiras de retirar os marnéis de salinas do canal e da Lagoa das Palmeiras e Enseada do

Maracanã, remover as armadilhas de peixes e os pilares da adutora da Prolagos, que favore-

cem o assoreamento.

4.6. Dados Demográficos Conforme os dados da SECOVIRIO, a ocupação humana das terras em que viria a se estabele-

cer a cidade de Cabo Frio teve início há mais ou menos 6. 000 anos, quando um pequeno ban-

do nômade de famílias chegou em canoas pelo mar e acampou no morro dos índios - até então

pequena ilha rochosa na atual Barra da Lagoa de Araruama e ponto litorâneo extremo da mar-

gem de restinga do Canal do Itajuru.

A partir dos anos 60, com o desenvolvimento da indústria automobilística no país, a

região transformou-se num grande pólo de atração de veranistas, constituindo-se num grande

mercado imobiliário para uma demanda localizada principalmente na capital do Estado, o que

se acentuou com a construção da ponte Rio-Niterói na década de 70 e as rodovias BR-101

(federal) e a Rio Bonito-Araruama (estadual). Este impulso imobiliário provocou grandes

transformações na região, que viu ampliar a sua malha urbana de forma excepcional nos últi-

mos 30 anos, sem estar devidamente preparada para absorver os impactos desta expansão in-

discriminada.

30

População estimada das principais cidades da Região dos Lagos:

Cidade População(hab) Araruama 98.268

Armação de Búzios 24.560Arraial do Cabo 25.248Iguaba Grande 19.716

Cabo Frio 162.229São Pedro da Aldeia 75.869

Rio das Ostras 74.780Fonte: IBGE/2007

4.7. Características Ambientais A Lagoa de Araruama é uma laguna hipersalina, de grandes dimensões, que se destaca por

suas características fisiográficas singulares na região, devido a uma conjunção de fatores am-

bientais: a Serra do Mar afasta-se da costa, ocorrendo a incidência de fortes ventos de direção

NE e um clima quase semi-árido caracterizado pela evaporação maior que a precipitação. É a

única laguna fluminense que tem uma conexão natural permanente com mar, apresentando

ainda as bacias hidrográficas contribuintes um tamanho reduzido em relação ao seu elevado

volume d’água.

Em face dessa complexidade ambiental da região, é recomendável que esses aspectos

sejam bem estudados e explorados, a fim de que possa haver soluções de engenharia mais a-

dequadas, com economia de recursos e visando à preservação da lagoa, o bem-estar da popu-

lação local e o desenvolvimento do turismo.

4.7.1. Clima

Segundo Barbiéri (1985), a maior parte da Lagoa possui uma mistura de climas tropicais, pre-

dominando, na região de Cabo Frio, o tipo Semi-Árido Quente e, na região de Iguaba, Tropi-

cal com Chuvas de Verão e Seca de Inverno. Em Iguaba Grande registra-se uma precipitação

média anual de 898 mm, enquanto em Cabo Frio a precipitação média anual é de 751 mm

(Barbiéri, 1985). O período de maior pluviosidade, de modo geral, vai de dezembro a janeiro,

enquanto o período de menores índices vai de junho a agosto.

Em oposição a isso, observa-se uma alta taxa de evaporação média anual, em torno de

1400 mm em Iguaba Grande, bastante superior aos índices médios medidos (Barbieri, 1975 e

1985). O mesmo autor ressalta a significativa diferenciação climática entre essas duas regiões,

31

e bem caracterizada pelos valores das temperaturas máximas e mínimas absolutas (mais ex-

tremas e variáveis na região de Iguaba), pela precipitação (em média sempre inferior na região

de Cabo Frio), e pelos ventos (mais intensos também na região de Cabo Frio). De acordo com

dados da Universidade Federal Fluminense em Iguaba Grande (UFF/IG), a precipitação na

laguna foi medida em 932 mm e a evaporação medida em 1390 mm. De modo geral, a região

da Lagoa possui características climáticas peculiares, que propiciam a atividade salineira, ape-

sar de estar inserida no contexto regional úmido do litoral sudeste do país (Barbieri, 1985).

Predominam na região os ventos NE. As elevações junto à Ilha de Cabo Frio e a Serra

de Sapeatiba constituem um corredor na direção dos ventos alíseos, o que permite que a tem-

peratura média da região permaneça cerca de 5º centígrados inferior à temperatura das regiões

vizinhas, fazendo inclusive com que as nuvens de chuvas sejam afastadas (Cunha, 2003).

Os ventos NE provocam intensas ressurgências na costa do Espírito Santo e do Rio de

Janeiro, e especialmente em Cabo Frio, devido à sua linha de costa estar alinhada na direção

E-W (Martin et al. , 1992). Franchito et al. (1998) demonstraram, através de modelos numéri-

cos de simulação, que a brisa marinha nesta região é mais intensa nos meses de outubro a de-

zembro e de janeiro a março, em função da ocorrência de ressurgência.

4.7.2. Vegetação

Existem ainda manguezais remanescentes encontrados no Porto do Carro, em Cabo Frio e

próximo à foz do Rio das Moças em Araruama. Notam-se ainda algumas aglomerações repre-

sentadas por poucas árvores atrás da Ilha da Draga, na foz do canal Excelsior (orla norte), nas

proximidades da ilha do Japonês, na praia da Barreiro e na ponta da Massambaba. Em alguns

pontos, como na enseada da ilha da Draga e na desembocadura do canal Excelsior, os man-

gues estão iniciando sua expansão por sobre a lama.

A vegetação nativa predominante na orla é formada por campos de ervas tolerantes à

salinidade. Nas dunas surge uma vegetação arbustiva de restinga. Na orla norte, em poucos

locais preservados, surge a vegetação chamada de savana estépica.

Fora as que são exclusivas de mangues, constata-se que sobraram poucas árvores nati-

vas junto à orla. As mais comuns são o algodoeiro-de-praia e a aroeira. As árvores que predo-

minam na orla são todas estrangeiras, destacando-se as casuarinas australianas e as amendoei-

ras e coqueiros da Ásia (CILSJ, 2007).

32

4.7.3. Sedimentos de Fundo e Batimetria

A morfologia geral do fundo apresenta bacias, platôs e áreas onduladas, todos cortados por

vales pronunciados. O fundo da laguna tem uma topografia plana, que se inclina suavemente

em direção a um talweg, localizado próximo ao continente, que se estende ao longo do eixo

maior do espelho d’água. As áreas submersas próximas à margem norte mostram uma superfí-

cie ondulada com morros baixos e bancos arenosos juntos à orla. Na parte sul predomina um

relevo de bacias e platôs, sendo raras as ondulações. A declividade do fundo, junto aos pontais

arenosos localizados entre as enseadas da parte sul, apresenta-se mais suave a leste, decorrente

do transporte de sedimentos associado às correntes locais (Hansen, 1993).

O sedimento do fundo é de origem quaternária costeira: na margem sul, as praias de

fundo de enseada e esporões são compostas por areias quartzosas marinhas com pouco silte e

ricas em fragmentos de bivalvos da espécie Anomalocardia Brasiliensis. Nas reetrâncias da

margem sul, no lado voltado para oeste dos esporões arenosos, processos erosivos expõem o

horizonte de arenitos, enquanto que nas porções das restingas voltadas para leste, observam-se

grupos de dunas submersas prolongando-se em direção ao centro da laguna que suavizam o

gradiente de profundidade (Coutinho et al., 1999).

Junto à margem norte, de composição predominantemente cristalina, o sedimento in-

clui areias mistas fluvio-lagunares, sílticas ou síltico-argilosas, e proporções variáveis de cara-

paças de moluscos e algas diatomáceas.

Abaixo de 5 metros de profundidade, as depressões são ocupadas por sedimentos la-

mosos, acumulados nos últimos 7 mil anos. O predomínio das argilas ricas em matéria orgâni-

ca nas áreas profundas indica que seu transporte se dá principalmente por suspensão via rede

de drenagem (Azevedo, 1984). A idade das areias situadas sob a lama do fundo confirma que a

lagoa já existia no Pleistoceno (Coutinho, 1999).

O fundo da lagoa tem a sua forma moldada ao longo dos anos pelas interações entre as

ondas, correntes e oscilações de seu nível médio do mar, além de sofrer influência das diferen-

tes fontes de sedimento que nela aportam e das retiradas de sedimentos do fundo através de

dragagens.

A profundidade média da lagoa é da ordem de 3 metros, trata-se, então, de um corpo

hídrico, onde fortes ventos, predominantemente NE e SW, geram movimentos dos sedimentos

do fundo. Há, porém, segundo informação de moradores da região, locais em que a batimetria

33

chega a quase 20 metros, em decorrência de dragagens para fins de exploração de conchas. As

profundidades maiores são encontradas, ao norte, na enseada de Tucuns e as menores na ense-

ada do rio das Moças. Segundo a UFF (Prof. Julio Wasserman, 2005), os dados batimétricos

indicam profundidade média de 2.8 metros e profundidade máxima de 16 metros.

4.7.4. Balanço Hídrico e Salinidade

Em função das características semi-áridas do clima da região, e à sua pequena bacia de drena-

gem, o seu balanço hídrico é negativo, com a evaporação superando a precipitação (Barbiéri,

1985). Por isso, a Lagoa de Araruama é uma das maiores lagunas costeiras hipersalinas per-

manentes do mundo atualmente (Andre et al, 1981); segundo Kjerfve, é a maior. Estes fatores

contribuem também para o fato de não haver fluxo de saída das águas da laguna para o ocea-

no. Registros de ressurgências em áreas costeiras estão associados a balanços hídricos locais

negativos e à ocorrência de lagunas hipersalinas (Kjerfve et al., 1996).

Suas condições de hipersalinidade datam de, pelo menos, quatro a cinco décadas, com

variações significativas ao longo deste período. No entanto, medidas de salinidade realizadas

entre 1991 e 1992 apresentaram valores constantes tanto espacial quanto sazonalmente (kjerf-

ve et al., 1996). A média ficou em 51.8, com desvio-padrão médio de 1.2. Os menores valores

foram observados na região oeste da laguna, influenciada pela vazão do Rio das Moças, e no

Canal de Itajuru.

Medidas de densidade realizadas pela CNA de 1965 a 1991 indicaram uma queda sig-

nificativa da salinidade de 57 para os valores atuais médios de 51.8. Este decréscimo se deve,

em parte, ao bombeamento de 1m³/s de água doce da Adutora de Juturnaíba para a região ur-

bana adjacente que é posteriormente descarregada no corpo lagunar através da rede de esgotos.

Há possibilidade, também, de que esta diminuição da salinidade seja resultante de variações

numa escala de tempo maior, possivelmente relacionado à variabilidade climática.

4.7.5. Meio Biótico

Devido à alta salinidade da Lagoa, poucas espécies de grande resistência conseguem sobrevi-

ver. Essa alta concentração de sal também poderá atuar no desenvolvimento dos organismos.

Também são poucas as espécies de peixes, moluscos e algas que se reproduzem, o que tem

34

reduzido a pesca comercial, exceto no Canal de Itajuru, que tem ligação com o mar, facilitan-

do as trocas de água.

O corpo d’água lagunar é considerado oligotrófico, em função dos baixos níveis de nu-

trientes e clorofila, e portanto com produtividade primária e potencial pesqueiro também bai-

xos (FEEMA, 1988). Segundo Knoppers et al. (1996), uma característica incomum deste ecos-

sistema, é a predominância da produção primária microfitobentônica sobre a fitoplanctônica,

ambas variando igualmente em função da sazonalidade, com picos máximos no final do perío-

do da maior pluviosidade do verão e mínimos no inverno, períodos de menor pluviosidade.

Considerando a produtividade total, os mesmos autores classificam a Lagoa, de modo

geral, como mesotrófica, apesar dos valores medidos de clorofila-a, típicos de ambientes oli-

gotróficos. A baixa profundidade média da lagoa e a presença de ventos constantes na região

provocam, esporadicamente, a remobilização do material do fundo, podendo reduzir, tempora-

riamente, a massa de produtores primários bentônicos e colocar nutrientes em disponibilidade

na coluna d’água.

A Lagoa apresenta baixa diversidade e densidade de produtores primários. Ao contrá-

rio do oceano adjacente, onde predominam as algas diatomáceas, na Lagoa predomina o nano-

plâncton, composto principalmente por fitoflagelados, indicadores de oligotrofia. Verifica-se

um aumento significativo do bacterioplâncton do oceano para o interior do corpo lagunar, su-

gerindo que a principal fonte de energia do sistema lagunar seja a matéria orgânica dissolvida,

provavelmente fornecida pelo sedimento e pelos pontos de excreção (INSTITUTO ACQU-

A/PETROBRÁS, 1996).

35

5. Circulação Hidrodinâmica na Lagoa de Araruama

A intenção deste capítulo é apresentar os padrões de circulação hidrodinâmica, analisando os

seus resultados em duas situações. A primeira, sendo a situação atual, com o canal de Itajuru

já dragado, embora essa obra ainda esteja em andamento. A segunda será uma situação proje-

tada, com a abertura de um canal de ligação com o mar na Enseada da Praia Seca, localizada

no extremo oeste da lagoa. Essas situações serão comparadas, mostrando-se as mudanças nos

padrões da circulação hidrodinâmica, na troca de massas d’água e na diluição de águas.

5.1. Domínio Atual Modelado e Discretizado com Batimetria Os mapas disponíveis com o posicionamento das margens foram obtidos de trabalhos recentes

sobre a lagoa (Cunha, 2003; RF-PENO,2006), com atualizações feitas pelo aplicativo Google

Earth. Ressalta-se que o posicionamento das margens tende a mudar com o tempo, em função

de ocupações e obras.

Na Figura 16 está representada a lagoa com informações gerais sobre a sua batimetria,

imagens essas cedidas pelo Prof. Julio Wasserman da UFF à SERLA em Dezembro de 2005.

Em Maio de 2006, a SERLA disponibilizou novos dados batimétricos da região, permitindo

maior detalhamento dos modelos. Esses dados cobrem a região da Figura 16. Todas essas in-

formações foram incluídas em um relatório preliminar para a SERLA (Coppetec, 2006).

36

Figura 16. Reprodução das imagens em formato jpg, com informações gerais de batimetria da Lagoa de Ararua-ma, cedidas pela UFF à SERLA em dezembro de 2005.

37

Figura 17. Em vermelho a região do levantamento batimétrico realizado em Maio de 2006.

Na Figura 17, tem-se o mapa da batimetria da Lagoa de Araruama, da região hachurada

em vermelho, referente ao levantamento batimétrico em maio de 2006, com os dados cedidos

pela SERLA.

A Figura 18 apresenta o mapa geral da batimetria da Lagoa de Araruama, cujos dados

referentes à área compreendida entre a embocadura do Canal de Itajuru até Perinas foram ce-

didos pela SERLA; os dados referentes à área a partir de Perinas até o extremo oeste foram

cedidos pela UFF.

38

Notas: 1. As cotas de fundo têm como referên-cia o Nível Médio do Mar (NMM) em Arraial do Cabo. Para se referenciar ao nível médio das baixa-mares de sizígia, como nas cartas náuticas, deve-se des-contar 0.7 m dos valores apresentados no mapa. 2 As áreas hachuradas representam regiões cercadas, como salinas e mar-néis. São regiões estagnadas, fora da zona dinâmica da Lagoa. Atualmente algumas estão sendo removidas. Figura 18 – Mapa da batimetria geral da

Lagoa de Araruama, atualizada pelo modelo com os dados cedidos pela

SERLA e pela UFF.

39

Com tais dados de batimetria e posicionamento de margens, foram gerados novos mo-

delos e malhas de circulação hidrodinâmica para a região de interesse, caracterizando a situa-

ção atual e projetada.

A malha atual representa a situação presente, com o domínio modelado e atualizações

de linha de costa e batimetria, com dados fornecidos pela SERLA.

O domínio atual modelado foi discretizado em elementos finitos Lagrangeanos. Sua

malha de discretização contém 1114 elementos finitos quadrangulares, com 3757 pontos de

cálculo, ou nós, representando colunas de água. Os contornos de terra são demarcados por

1362 nós e os de mar por 29, conforme a Figura 19.

Figura 19 – Domínio modelado, discretizado em 1114 elementos finitos quadrangulares, com 3757 nós represen-tando colunas de água. O contorno de terra tem 1362 nós e o de mar 29.

Na Figura 20, é apresentada, em maior detalhe, a batimetria atual considerada no do-

mínio modelado nos entornos da Enseada da Praia Seca, local em que, para esse estudo, será

aberto um canal de ligação com o mar.

40

Figura 20 – Detalhe da batimetria retratando a situação atual do extremo oeste da lagoa (Enseada da Praia Seca)

5.2. Domínio Modelado e Discretizado com Canal Oeste A malha com canal oeste representa a Lagoa com a situação projetada com atualizações de

linha de costa. A Figura 21 apresenta o mapa com a batimetria geral da Lagoa de Araruama

para a situação projetada com canal oeste. A batimetria nas cercanias do acesso ao canal foi

obtida através de carta náutica da DHN. No canal a batimetria foi estimada em 2 metros e na

Lagoa da Pitanguinha, por não haver dados disponíveis, a mesma foi interpolada pelo progra-

ma SisBaHiA, conforme mostra o detalhe na Figura 23.

41

Notas: 1. As cotas de fundo têm como refe-rência o Nível Médio do Mar (NMM) em Arraial do Cabo. Para se referenci-ar ao nível médio das baixa-mares de sizígia, como nas cartas náuticas, de-ve-se descontar 0. 7 m dos valores apresentados no mapa. 2. As áreas hachuradas representam regiões cercadas, como salinas e mar-néis. São regiões estagnadas, fora da zona dinâmica da Lagoa. Atualmente algumas estão sendo removidas. 3. Os dados batimétricos do contorno de mar no extremo oeste da Lagoa foram retirados de carta náutica.

Figura 21 – Mapa da batimetria geral da Lagoa de Araruama, com a situa-ção projetada, pela abertura de um canal no extremo oeste da mesma.

42

O domínio modelado com a situação projetada também foi discretizado em elementos

finitos Lagrangeanos. Sua malha de discretização contém 1273 elementos finitos quadrangula-

res, com 4347 pontos de cálculo, ou nós, representando colunas de água. Os contornos de terra

são demarcados por 1424 nós e os de mar por 64, conforme a Figura 22.

Figura 22 – Domínio modelado, discretizado em 1273 elementos finitos quadrangulares, com 4347 nós represen-tando colunas de água. O contorno de terra tem 1424 nós e o de mar 64.

A Figura 23 apresenta o detalhamento da batimetria na região da Enseada da Praia Se-

ca, com a abertura do canal. Ressalta-se que não houve a intenção de se detalhar minuciosa-

mente as características do canal, visto que o propósito desse trabalho é estudar a circulação

hidrodinâmica da laguna por ocasião de uma outra conexão com o mar. Porém, algumas con-

siderações foram feitas a respeito do mesmo:

Largura: em torno de 100 metros;

Comprimento: em torno de 1 km;

Batimetria estimada: 2 metros;

Conexão com o mar, utilizando-se a lagoa da Pitanguinha;

Fixação de dois guias-corrente na embocadura do canal;

Utilidade para o tráfego de embarcações de recreio e pesqueiras.

43

A opção por se estabelecer um canal no extremo oeste teve o intuito de se obter maior

circulação ao longo de toda a laguna; além disso, a constante presença do vento nordeste con-

tribui para a intensificação dessa circulação no sentido oeste. Isso será mostrado e discutido

mais adiante, ao serem analisados os resultados.

Figura 23 – Detalhe da batimetria do canal oeste, estimada em 2 metros, na região da Enseada da Praia Seca, com a Lagoa da Pitanguinha.

Existem várias lagoas ao longo do cordão litorâneo, algumas interligadas com a lagoa

de Araruama por canais muito estreitos, o que as deixam, praticamente, sem circulação. Dessa

forma, houve a intenção de se incluir no domínio em estudo uma delas, no caso a lagoa da

Pitanguinha, a fim de ela fazer parte da circulação geral do sistema, sem estudá-la detalhada-

mente; porém, poderá servir como uma idéia ou subsídio para futuros estudos concernentes à

ligação dessas lagoas com o mar ou entre elas.

Convém destacar que, segundo informação do Consórcio Intermunicipal Lagoa São

João (CILSJ), a lagoa da Pitanguinha, localizada no município de Araruama, é cercada por

salinas em mais de dois terços de seu perímetro, contendo marnéis em seu interior que a seg-

mentam em vários pedaços. Foi bastante danificada pelas salinas e sua fauna e flora são des-

44

conhecidas. Encontra-se ameaçada pelo avanço da urbanização e pela atividade salineira pas-

sada. Seus usos são basicamente a valorização paisagística, extração de sal, o banho e a manu-

tenção da fauna e flora aquática. A Lei Orgânica de Araruama declarou como de “preservação

permanente” o espelho d’água da lagoa Pitanguinha (art 180, I), além de classificá-la como

“Área de Relevante Interesse Ecológico” (Art. 180, § 1º, II)

A Figura 24 mostra o detalhamento da malha de discretização na região da Enseada

da praia Seca, com o canal oeste.

Figura 24 – Detalhes da malha de discretização da Lagoa de Araruama em sua porção oeste, na região da Ense-ada da Praia Seca e Lagoa da Pitanguinha

45

5.3. Dados de Maré A variação do nível do mar na embocadura do Canal de Itajuru e no canal projetado na ensea-

da da Praia Seca foi modelada através de curvas de maré sintética. As constantes harmônicas

utilizadas para geração de tais curvas são as do porto de Arraial do Cabo, fornecidas pela Dire-

toria de Hidrografia e Navegação (DHN), da Marinha do Brasil. Entre elas, utilizou-se as de

maior amplitude, num total de 16 constantes, conforme a tabela abaixo.

Tabela 3 - Principais constantes harmônicas do Porto de Arraial do Cabo (DHN), ordenadas pela amplitude

Nome Período (s) Amplitude (m) Fase (rad)

M2 44714. 16 0. 3256 1. 370607062

S2 43200. 00 0. 1718 1. 539729466

O1 92949. 63 0. 0999 1. 524894167

K1 86164. 09 0. 0504 2. 568426527

K2 43082. 05 0. 0467 1. 553517567

N2 45570. 05 0. 0418 1. 609891702

Q1 96726. 08 0. 0267 1. 312313065

L2 43889. 83 0. 0222 1. 611986097

M4 22357. 08 0. 0193 0. 429176463

P1 86637. 20 0. 0167 2. 490235777

KQ1 77681. 65 0. 0145 0. 358665161

M1 89399. 69 0. 0140 0. 800757061

MNS2 42430. 07 0. 0108 2. 244144352

T2 43259. 22 0. 0101 1. 532922682

MS4 21972. 02 0. 0100 2. 011666496

J1 83154. 52 0. 0098 2. 162462943

Para fins de simulação das situações que serão geradas, utilizou-se, como condição de

contorno de elevação do nível do mar, as curvas de maré apresentadas nas Figura 25 e Figura

26, geradas com as constantes listadas na Tabela 3. Não foram incluídos elementos de maré

meteorológica. No caso projetado, a fronteira oeste está adiantada cerca de 3.5 minutos em

relação à fronteira leste.

46

Curva de Maré

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 120 240 360 480 600 720

Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Figura 25 – Curva de maré sintética gerada com as constantes harmônicas listadas na Tabela 3, ao longo de 30 dias, sendo usadas como condição de contorno em mar aberto, nas proximidades do acesso ao Canal

de Itajuru.

Curva de Maré

-0,8-0,6-0,4-0,2

00,20,40,60,8

0 120 240 360 480 600 720

Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Figura 26 – Curva de maré gsintética gerada com as constantes harmônicas listadas na Tabela 3, ao longo de 30 dias, sendo usadas como condição de contorno em mar aberto, nas proximidades do acesso à Ensea-

da da Praia Seca, pelo canal oeste.

5.4. Dados de Vento De todos os agentes meteorológicos que atuam na região os ventos destacam-se como sendo

os principais forçantes na Lagoa, principalmente na grande área de seu espelho de água, po-

dendo também ter influência em seu canal de ligação com o mar. Em função disso, atuam sig-

47

nificativamente na geração de ondas e no padrão de circulação, com efeitos na qualidade de

água e transporte de sedimentos no fundo, por se tratar a Lagoa de um corpo hídrico raso.

Este estudo utiliza dados de direção e intensidade de vento registradas em medições

que foram feitas em São Pedro da Aldeia, na estação 83759 por um período de 20 anos

(12/07/1976 a 22/07/1997).

Com base nos dados apresentados, fica evidente a predominância dos ventos NE e que

grande parte das ocorrências são nas direções N-NE-E, conforme a Figura 27.

Figura 27 – Estatística da direção do vento ( RF – PenO, 2002).

Na Figura 28, são apresentadas as freqüências de distribuição de direção e intensidade

do vento.

Direção Ocorrência

N 15,9%

NE 31,0%

E 18,8%

SE 3,2%

S 8,4%

SW 11,4%

W 6,4%

NW 5,0%

48

Figura 28 – Distribuição freqüência de velocidade e direção do vento ( RF – PenO, 2002).

A Figura 29 foi escolhida para indicar um período em que o vento NE atua com forte

magnitude e prolongada duração, registrado na primeira semana de janeiro de 1996. Com tais

dados, pretende-se mostrar a forte influência dos ventos NE na região, no estudo da circulação

hidrodinâmica. Para esta situação, conforme indica a Figura, há um período em que indica um

pico de vento de direção NE e intensidade de 10 m/s, com longa duração.

49

Figura 29 – Dados de vento do vento NE, com intensidade forte e longa duração. Os valores mostrados a cada 15 minutos são interpolados a partir dos medidos a cada 3 horas.

Na Figura 30, é apresentado um período em que os ventos são mais fracos e moderados

e de direções variadas. Pretende-se, neste caso, estudar os efeitos na circulação hidrodinâmica,

não em relação à influência dos ventos, mas devido aos efeitos da maré de sizígia, realizando

uma análise comparativa entre a situação atual e a situação projetada, conforme será mostrado

no capítulo 6. Para estas comparações foi selecionada uma situação de vento, cuja magnitude

seja baixa e a maré seja de sizígia, com efeitos mais significativos.

Figura 30 – Dados de vento, com intensidade variando de moderada a fraca. Os valores mostrados a cada 15 minutos são interpolados a partir dos medidos a cada 3 horas.

50

É importante destacar que, tanto o vento reinante (o que apresenta a maior freqüência),

quanto o dominante (o que apresenta o maior produto freqüência versus o quadrado da inten-

sidade) são ventos de Nordeste, conforme os dados de ventos disponíveis. O reinante apresen-

ta intensidade de 5.0 m/s e o dominante de 10.0 m/s.

5.5. Padrões de Circulação Hidrodinâmica Neste capítulo serão apresentados os resultados de simulações que caracterizam a cir-

culação hidrodinâmica na Lagoa de Araruama para a situação atual e para a situação projetada,

com base nos dados ambientais até então obtidos.

A fim de caracterizar os padrões de circulação hidrodinâmica e possiblitar as análises

comparativas dos resultados posteriormente, foram selecionadas as seguintes situações:

circulação hidrodinâmica atual, conforme indicado nas Figura 18 e Figura 19 com o canal

de Itajuru já dragado a 3 metros, em condições de vento usual NE;

circulação hidrodinâmica projetada com canal oeste, em condições de vento usual NE,

conforme indicado nas Figura 21 e Figura 22, e detalhe do canal de ligação nas Figura 23 e

Figura 24.

A fim de subsidiar os resultados representativos dos padrões de circulação, foram in-

cluídos gráficos de séries temporais em locais selecionados ao longo da laguna, com o propó-

sito de auxiliar na exposição dos resultados. Isto possibilitará condições para uma análise

comparativa entre as duas situações. As posições desses locais podem ser reconhecidas de

acordo com a ilustração da Figura 31.

51

Figura 31 – Localização das estações

5.6. Padrões de Circulação Atual com Vento Usual Nordeste (NE) Neste item, serão apresentados os padrões circulação da situação atual da lagoa, expos-

ta a uma condição de vento usual Nordeste (NE), conforme a Figura 29. No intuito de facilitar

a comparação com o caso da situação projetada, adotou-se o mesmo forçante de rios, com va-

zões médias constantes, e de marés, amplitudes de quadratura. A escolha deste regime de maré

deve-se à intenção de se avaliar melhor os resultados sob influência predominante do vento,

tornando a ação da maré menos relevante na dinâmica da lagoa. Entretanto, posteriormente,

será abordada uma análise comparativa entre as duas situações, utilizando-se a maré com am-

plitude de sizígia como forçante predominante e vento de intensidade moderada a fraca.

Adotou-se o vento NE num período de tempo em que, além de ser o vento usual no lo-

cal, o mesmo tivesse uma intensa magnitude e longa duração, a fim de se avaliar os efeitos na

situação projetada e efetuar uma melhor análise comparativa, sem grandes interferências da

ação de maré, quando com amplitudes de sizígia. O período escolhido para o vento utilizado é

o que ocorre a partir das 21h00min horas do dia 03/01/1996 (Figura 29), quando o vento está

com intensidade forte e duração prolongada, destacando-se como o principal forçante. A partir

52

dos dados selecionados, em relação ao que se observa nos mapas das Figura 35 a Figura 46,

convém destacar-se que:

a constante presença e forte intensidade do vento NE gera empilhamento de água com su-

bida de nível a sudoeste (SO) da lagoa e abaixamento de nível a NE;

existem grandes variações de nível ao longo do Canal de Itajuru até as cercanias de Perinas

ou da Ponta dos Macacos (estação 6), devido à maior influência da maré e por estar mais

próximo à embocadura do canal de ligação com o mar;

não se observa variação significativa de nível a partir da estação 6 para montante, passan-

do pelo centro da lagoa até sua extremidade oeste. Esta extensa área está mais sujeita à a-

ção dos ventos, que geram sensíveis diferenças de níveis entre as porções NE e SO da la-

goa; todavia, não há, praticamente, variação de nível por efeito de maré, pois grande parte

de sua ação é dissipada ao longo do estreito Canal de Itajuru até Perinas (estação 6).

-0,7

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

20 40 60 80 100

Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Elev. Estação 2Elev. Estação 3Elev. Estação 6Elev. Estação 7Elev. Estação 9

-0,4-0,3-0,2-0,1

00,10,20,30,4

90 95 100 105Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Elev. Estação 2Elev. Estação 3elev. Estação 6elev. Estação 7Elev. Estação 9

Figura 32– Elevação de níveis para vento usual (NE).

Os gráficos acima indicam a variação de nível de água nas estações 2,3,6,7 e 9, con-

forme a Figura 32. O gráfico da esquerda apresenta as variações ao longo de 84 horas e o da

direita mostra o ciclo de maré detalhado, do qual se utilizou nos mapas das Figura 35 a Figura

46.

Considerando os gráficos acima, juntamente com os mapas das Figura 35 a Figura 46 e

com a Figura 29 de intensidade e direção do vento, verifica-se que:

As isolinhas de elevação nos mapas tendem a ser perpendiculares à direção de ação do

vento;

53

A diferença de elevação do nível da água causada predominantemente pela ação dos ven-

tos depende da intensidade e da direção dos mesmos;

Em regime de sizígia, a variação de maré na embocadura do Canal de Itajuru chega a atin-

gir 1.2 m entre preamar e baixamar; em regime de quadratura, atinge 0.6 m. Na maior parte

do espelho d’água da lagoa, abrangendo as estações 7 a 9, a ação da maré é praticamente

irrelevante na variação de nível;

Os ventos de NE influenciam significativamente a circulação hidrodinâmica na lagoa. Isto

se verifica na região abrangida pelas estações 7 a 9, conforme indicado nas Figura 33 e

Figura 34, onde são representados os perfis verticais de velocidades em posições selecio-

nadas a 0.10 m abaixo da superfície e próximo ao fundo. Verifica-se que a circulação pró-

xima à superfície, na região citada, acompanha o movimento do intenso vento NE, do dia

04/01/96 às 06h00min, conforme Figura 29, fazendo com que haja empilhamento de água

nas porções sudoeste da Lagoa; devido a isso, a circulação no fundo dá-se no sentido opos-

to ao da superfície ou acompanha a geometria da lagoa, principalmente nos locais onde não

haja influência significativa da maré, isto é, quando mais afastados da Ponta dos Macacos.

Essa Figura foi gerada no modelo hidrodinâmico do SisBaHiA, no modo 3D;

Figura 33– Distribuição de velocidades próximas à superfície e ao fundo, na área centro-leste da Lagoa, sob

efeito de vento NE, como indicado na Figura 29, dia 04/01/96 às 06:00h.

54

Figura 34 - Distribuição de velocidades próximas à superfície e ao fundo, na área centro-oeste da Lagoa, sob efeito de vento NE, como indicado na Figura 29, dia 04/01/96 às 06:00h.

No canal de Itajuru, da estação 6 até a embocadura, a circulação vai sendo gradativamente

dominada pela ação da maré e tanto o perfil de velocidade na superfície quanto no fundo

tendem a acompanhar o movimento da mesma; porém, pode haver influência do vento NE,

quando este for de duração longa e grande intensidade (em torno de 10 m/s) na região da

Lagoa das Palmeiras (estação 3);

Na circulação causada pelos ventos NE na Lagoa de Araruama, nota-se o aparecimento de

grandes vórtices girando no sentido horário nas porções sul da lagoa, e no sentido anti-

horário nas porções norte. É notável a constância dos padrões gerais de tais vórtices ao

longo do ciclo de maré, indicando o pleno domínio dos ventos na sua dinâmica;

Durante as horas em que é mais intensa a ação do vento NE, a diferença de nível de água

entre as extremidades oeste e leste chega a ser maior que 0.25 metros. O gráfico da direita

na Figura 32 mostra uma elevação de nível em estações a oeste (estação 9) e um abaixa-

mento do mesmo em estações a leste (estações 3 e 6, Figura 31). Analisando a Figura 43,

na hora 102, em que o vento é intenso e a maré em preamar de quadratura, verifica-se um

55

desnível entre a estação 3 e o extremo oeste em torno de 0. 25 metros, sendo regitrado o

valor de -0.17 m na estação 4 e +0.08 m no extremo oeste;

Nos mapas das Figura 35 a Figura 46 em conjunto com a Figura 29 de intensidade e dire-

ção do vento, selecionou-se uma seqüência de ciclo de maré exposta a um vento intenso e

prolongado. Observa-se no espelho d’água, entre as regiões 7 e 9, um progressivo decai-

mento do nível na área da estação 7 e aumento do mesmo na região que cobre as estações 8

e 9.

A seguir, apresenta-se das Figura 35 a Figura 46, os mapas de elevação de superfície

livre e de correntes ao longo de um ciclo de maré de quadratura e vento NE de magnitude in-

tensa e prolongada, com detalhamento para a região oeste, onde será aberto um outro canal de

ligação com o mar.

56

Figura 35– Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré vazante na embocadura, conforme hora 93 Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura 29, dia

03/01/96 às 21:00h. Veja detalhe na Figura 37.

57

Figura 36- Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré vazante na embocadura, confor-me hora 93 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma hora.

58

Figura 37 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de vazante na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 35, e a inferior o

campo de correntes, conforme a Figura 36.

59

Figura 38 – Isolinhas de elevação da superfície livre, baixamar na embocadura, conforme hora 96 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura 29, dia 04/01/96 às

00:00h. Veja detalhe na Figura 40.

60

Figura 39 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com baixamar na embocadura, conforme hora 96 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma hora.

61

Figura 40 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com baixamar na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme Figura 38, e a inferior o campo de cor-

rentes, conforme a Figura 39.

62

Figura 41– Isolinhas de elevação da superfície livre, meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 99 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura 29,

dia 04/01/96 às 03:00h. Veja detalhe na Figura 43.

63

Figura 42 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 99 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma

hora.

64

Figura 43 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de enchente na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 41, e a inferior o


65

Figura 44 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com preamar na embocadura, conforme hora 102 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, em situação atual, com vento NE, como indicado na Figura 29, dia


66

Figura 45 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com preamar na embocadura, conforme hora 102 da Figura 32, em situação atual, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma hora.

67

Figura 46 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com preamar na embocadura. Estampa superior detalha as isolinhas de elevação, conforme a Figura 44, e a inferior o campo de cor-

rentes, conforme Figura 45.

68

5.7. Padrões de Circulação para Situação Projetada com Canal Oeste, vento Usual (NE)

Neste item são apresentados os padrões de circulação da lagoa para uma situação projetada,

com a abertura de um canal no extremo oeste, e vento usual NE, aplicado ao mesmo período

que a situação anterior, de acordo com a Figura 48 à Figura 59. A fim de poder comparar com

a situação atual, também foram adotados os mesmos forçantes, rios com vazões médias cons-

tantes e marés com amplitudes de quadratura, regime este escolhido, de forma a se observar

com mais evidência os efeitos do vento NE como principal forçante. Em relação a essa nova

situação, convém destacar-se que:

as oscilações de nível também são mais acentuadas, reduzindo-se gradativamente de oeste

para leste, até o Ponta dos Macacos (estação 6); a partir daí, as oscilações são sensivelmen-

te menores em relação às da situação atual; tal fato deve-se aos efeitos da maré do canal

oeste, que são sentidos até Perinas. Serão analisadas detalhadamente, na seção posterior, as

oscilações de nível ao longo da lagoa, nas estações selecionadas;

o nível da água se eleva em quase toda a extensão da lagoa (em média de 0.02 a 0.03m),

reduzindo-se gradativamente até a lagoa das Palmeiras (estação3); a partir daí, até a esta-

ção 1, os níveis se equivalem aos da situação atual;

os mapas de elevação da superfície livre apresentam significativa diferença de nível na

porção da laguna que sofre influência direta do canal oeste, principalmente onde se locali-

zam as estações 8 e 9. Nestas estações, em amplitudes de sizígia e com vento de intensida-

de fraca, a diferença de nível entre preamar e baixamar chega a 0.03 m na estação 8 e 0.25

m na estação 9. Numa situação predominada pelo vento de forte intensidade e duração pro-

longada e maré de quadratura, essa diferença chega a 0.02 m na estação 8 e mais de 0.20 m

na estação 9. Constata-se que, tanto a ação do vento quanto da maré influenciam o nível da

água nessas estações até o centro da lagoa. Certamente haveria uma variação maior para o

caso de vento NE intenso com maré de sizígia;

da mesma forma que na situação anterior, a ação intensa do vento NE causa empilhamento

de água e subida de nível nas porções SO da lagoa e abaixamento de água com redução de

nível nas porções NE da mesma; o desnível entre as extremidades oeste e leste pode chegar

a 0.30 m (vide Figura 57), sendo 0.05m maior em relação ao caso atual;

69

Os gráficos abaixo indicam a variação de nível de água nas estações 2,3,6,7 e 9, con-

forme a Figura 47. O gráfico apresenta as variações ao longo de 84 horas e o da direita mostra

o ciclo de maré detalhado, o qual se utilizou nos mapas das Figura 48 a Figura 59.

-0,7

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

20 40 60 80 100

Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Elev. Estação 2Elev. Estação 3Elev. Estação 6Elev. Estação 7Elev. Estação 9

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

90 92 94 96 98 100 102 104Tempo (h)

Elev

ação

(m)

Elev. Estação 2Elev. Estação 3Elev. Estação 6

Elev. Estação 7Elev. Estação 9

Figura 47 – Elevação de níveis para situação projetada com canal oeste.

Considerando os gráficos acima, juntamente com os mapas das Figura 48 a Figura 59 e

com a Figura 29 de intensidade e direção do vento, verifica-se que:

Nesta situação, há influência da maré nos dois extremos da lagoa; o da embocadura leste,

com o canal de Itajuru, tem ação expressiva até a estação 6, reduzindo-se gradativamente

seus efeitos até se tornarem irrelevantes a partir da parte central até a extremidade oeste da

laguna. A maré da embocadura oeste tem forte atuação na extremidade oeste e os seus efei-

tos são reduzidos gradativamente e sentidos até as proximidades da Lagoa das Palmeiras

(estação 3), a apartir da qual, sua influência passa a ser irrelevante até a embocadura leste;

O nível médio tende a se elevar sensivelmente a partir da Lagoa das Palmeiras (estação 3)

até a parte central e centro oeste (estação 8), mantendo-se inalterado nos extremos e pro-

ximidades, devido ao maior efeito da maré, que provoca maiores oscilações;

As oscilações da maré na embocadura leste permanecem praticamente as mesmas em rela-

ção à situação atual, atingindo cerca de 1.2 m entre preamar e baixamar em regime de sizí-

gia e de 0.6 m em regime de quadratura (Figura 47); essa semelhança de oscilação de nível

se mantém até a lagoa das Palmeiras (estação 3); a partir desta estação, em direção a Peri-

nas (estação 6), as oscilações da maré para essa situação projetada já passam a estar mais

influenciadas pelos efeitos da maré no extremo oeste;

70

Na parte central da lagoa, abrangendo as estações 7, 8 e 9, as elevações de nível atingem

em média 0.015 m em sizígia (quase 0.02 m a mais em relação à situação atual);

Na extremo oeste (estação 9), a variação de nível pode passar de 0.25 m em regime de

sizígia e vento moderado e de 0.1m em quadratura com vento de intensidade forte; essas

variações poderão ser ainda maiores, se o canal for alargado para mais de 100 metros;

A seguir, apresenta-se, mapas de elevação de superfície livre e de correntes ao longo de

um ciclo de maré, com detalhamento para a região da enseada da Praia Seca (estação 9), lagoa

da Pitanguinha (estação10) e embocadura, pertinentes à situação projetada.

71

Figura 48– Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré vazante na embocadura, conforme hora 93 na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na Figura

29, dia 03/01/96 às 21:00h. Veja detalhe na Figura 50.

72

Figura 49 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré vazante na embocadura, con-forme hora 93 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma

hora.

73

Figura 50– Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de vazante. Es-tampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 48; a inferior detalha o


74

Figura 51 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com baixamar na embocadura, conforme hora 96 na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na Figura 29, dia


75

Figura 52- Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com baixamar na embocadura, conforme hora 96 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma hora.

76

Figura 53 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com baixamar na embocadura Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 51; a inferior detalha o


77

Figura 54 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com meia maré enchente na embocadura, conforme hora 99 na Figura 32. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na Figura

29, dia 04/01/96 às 03:00h. Veja detalhe na Figura 56.

78

Figura 55 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 99 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na mes-

ma hora.

79

Figura 56 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com meia maré de enchente na embocadura Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 54; a inferi-

or detalha o campo de correntes, conforme a Figura 55.

80

Figura 57 – Isolinhas de elevação da superfície livre, com preamar na embocadura, conforme hora 102 na Figura 47. Padrão geral na Lagoa, na situação projetada, com vento NE, como indicado na Figura 29, dia


81

Figura 58 - Padrão geral de circulação hidrodinâmica na Lagoa, com preamar na embocadura, conforme hora 102 da Figura 47, em situação projetada, com vento NE, indicado na Figura 29, na mesma hora.

82

Figura 59 – Detalhe da circulação hidrodinâmica nas cercanias do canal oeste, com preamar na embocadura. Estampa superior com detalhes das isolinhas de elevação, conforme a Figura 57; inferior detalha o


83

5.8. Outros Mapas Comparativos Outras comparações foram feitas, utilizando-se de mapas para mostrar a variação de níveis de

água e dos padrões de corrente, estando a lagoa sob a ação de marés de sizígia e ventos com

intensidade fraca a moderada, na situação atual e na situação posterior com o canal oeste.

Na Figura 60, verifica-se que o nível de água da situação projetada é maior em relação

ao da situação atual ao longo de quase toda a extensão da lagoa, exceto na enseada da Praia

Seca, devido à proximidade da embocadura.

Figura 60 – Elevação da superfície livre em baixamar de sizígia, conforme hora 299 na Figura 88. Estampa supe-

rior na situação atual, e na inferior com canal oeste

84

As isolinhas mostram, para ambos os casos, a atuação de vento NE, neste caso mode-

rado de intensidade variando entre 2.5 e 5 m/s, com sensível empilhamento de água nas por-

ções sudoeste e abaixamento de nível nas porções nordeste.

Figura 61 – Elevação da superfície livre em baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88. Detalhe

da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

85

Na Figura 61, a situação projetada apresenta um nível de água mais baixo na Enseada

da Praia Seca. Verifica-se também que a saída de água desta enseada é maior que o afluxo de

água que vem da lagoa, visto que a região da Ponta do Anzol retém a passagem de água para a

enseada.

Figura 62 – Padrão de correntes com baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88. Estampa supe-

rior na situação atual, e na inferior com canal oeste

Na Figura 62, observa-se que o padrão de correntes da situação nova é muito mais ex-

pressivo entre as partes central e extremo oeste da lagoa. Já na Enseada de Tucuns e cercanias,

86

as correntes são sensivelmente menores, devido aos efeitos da maré do canal oeste, que dimi-

nuem a intensidade das correntes e das vazões no sentido do canal de Itajuru.

Figura 63 - Padrão de correntes com baixamar na embocadura, conforme hora 299 na Figura 88. Detalhe da

região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

87

A Figura 63 mostra claramente a diferença no padrão de correntes no parte oeste da la-

goa. A situação atual apresenta vórtices bem delineados e correntes mais acentuadas nas ense-

adas. A situação nova mostra intenso fluxo de corrente, aumentando nas partes mais estreitas,

devido à redução da seção transversal.

Figura 64 – Elevação da superfície livre em meia maré de enchente de sizígia, conforme hora 302 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste

Na Figura 64, vê-se novamente as isolinhas de nível, com a atuação do vento NE para

88

ambos os casos. O nível de água continua mais alto na situação nova em toda a lagoa, inclusi-

ve até na lagoa das Palmeiras e cercanias, mas principalmente na parte oeste, que será vista

com mais detalhes na Figura 65, que se segue.

Figura 65 – Elevação da superfície livre em meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302 na Figura 88. Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na

inferior com canal oeste.

89

De acordo com a Figura acima, observa-se que a variação de nível na situação atual

chega a ser irrelevante. Na situação nova, a enseada da Praia Seca se mantém com o nível

mais alto, pois é maior o afluxo de água vinda do mar em relação ao que passa pela região da

Ponta do Anzol para a Lagoa.

Figura 66 – Padrão de correntes com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302 na Figura 88. Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste

Na Figura 66, dada a situação geral da lagoa, o padrão de correntes nesta fase da maré

não muda muito para os dois casos, exceto no extremo oeste, conforme a Figura 67.

90

Figura 67 - Padrão de correntes com meia maré de enchente na embocadura, conforme hora 302 na Figura 88.

Detalhe da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

Nesta fase do ciclo da maré, as correntes na situação nova continuam maiores e mais

intensas nas porções estreitas da lagoa. Porém os vórtices são mais acentuados na situação

91

atual, devido ao vento, visto que os mesmos giram no sentido horário na porção sul e anti-

horário na porção norte. Na situação projetada esses vórtices são menos intensos, pois há um

fluxo de água decorrente da maré em sentido oposto ao fluxo gerado pelo vento NE.

Figura 68 - Elevação da superfície livre em preamar de sizígia, conforme hora 305 na Figura 88. Estampa superi-

or na situação atual, e na inferior com canal oeste.

Na situação de preamar, como mostra a Figura 68, o nível de água para o caso projeta-

do é maior até a lagoa das Palmeiras. Apartir daí, até a embocadura do canal de Itajuru, o nível

é maior no caso atual.

92

Figura 69 – Elevação da superfície livre em preamar de sizígia, conforme hora 305 na Figura 88. Detalhe da

região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oes-te.

O nível de água no extremo oeste permanece mais alto na situação projetada, com des-

taque para a enseada da Praia Seca, que recebe grande afluxo de água vinda do mar.

93

Figura 70 – Padrão de correntes com preamar na embocadura, conforme hora 305 Figura 88. Estampa superior

na situação atual, e na inferior com canal oeste

Na Figura 70, a situação nova mostra um padrão de correntes mais intenso, principal-

mente na parte oeste e suas cercanias. Porém, esse padrão é menos intenso apartir da parte

central da lagoa e na enseada de Tucuns, pois o fluxo de corrente proveniente da maré do ca-

nal de Itajuru tem sua magnitude reduzida pelos efeitos da maré do canal oeste. Observa- se

também, na situação projetada, que praticamente é nulo o fluxo de correntes na região da esta-

ção 7, pois essa área recebe influência das duas marés, cujos fluxos, que atuam em sentidos

opostos, acabam se anulando.

94

Figura 71 - Padrão de correntes com preamar na embocadura, conforme hora 305 na Figura 88. Detalhe da regi-

ão do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

Na Figura 71, observa-se o padrão de correntes bem mais intenso na porção oeste da si-

tuação projetada, principalmente nas porções mais estreitas da lagoa.

95

Figura 72 – Elevação da superfície livre em meia maré de vazante, conforme hora 308 na Figura 88. Estampa

superior na situação atual, e na inferior com canal oeste.

Na situação de meia maré de vazante, o nível de água para o caso projetado se mantém

mais alto em quase toda a lagoa, exceto na enseada da Praia Seca, a ser visto em mais detalhes

na Figura que se segue.

96

Figura 73 – Elevação da superfície livre em meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na Figura

88. Detalhe da região oeste da lagoa: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

Na Figura 73, observa-se que o nível da lagoa na situação atual praticamente não varia.

No caso da situação projetada, apesar de estar em meia maré de vazante, o nível de água se

mantém mais alto a leste da região da Ponta do Anzol; já a oeste do mesmo, o nível fica mais

97

baixo, pois fluxo de água que sai da enseada da Praia Seca para o mar é maior em relação ao

fluxo que vem de leste.

Figura 74 – Padrão de correntes com meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na Figura 88.

Estampa superior na situação atual, e na inferior com canal oeste

De acordo com a Figura 74, o padrão geral de correntes na situação projetada é mais

intenso a partir da parte central para oeste, que será visto em mais detalhes na Figura 75. po-

rém na Enseada de Tucuns, esse fluxo já é menos intenso em relação ao padrão de correntes da

situação atual, pois nessa área o fluxo de vazante se divide no sentido dos dois canais; na situ-

ação atual todo o fluxo de vazante vai para o sentido do canal de Itajuru.

98

Figura 75 - Padrão de correntes com meia maré de vazante na embocadura, conforme hora 308 na Figura 88.

Detalhe da região do canal: na estampa superior o resultado na situação atual, e na inferior com canal oeste.

A Figura 75 mostra as correntes sendo bem mais intensas por ocasião de maré de va-

zante para o caso projetado, aumentando a intensidade do fluxo nas porções estreitas da lagoa.

99

Na situação atual, praticamente não se verifica movimento, a não ser aquele provocado pelo

vento, mesmo atuando de forma moderada.

5.9. Trocas de Massas de Água Nesta seção será apresentada uma simulação do mecanismo de renovação das águas na lagoa

de Araruama. Para essa simulação, dentro do pacote de programas do SisBaHiA, é utilizado o

modelo lagrangeano. Nesta técnica, a incógnita básica não é a concentração, mas a posição das

partículas discretas, que funcionam como milhares de derivadores neutros, cujas trajetórias

precisam ser determinadas. Essas partículas representam a massa do escalar que é lançado no

corpo d’água.

Os resultados dessas simulações podem ter diferentes soluções, dependendo da finali-

dade a que se destina o transporte das partículas. Caso o propósito seja observar o transporte

de partículas na superfície, é ideal aplicar o modelo lagrangeano 3D na superfície; um exem-

plo dessa situação seria o deslocamento do lixo na superfície. Se o interesse for de observação

do transporte de sedimentos no fundo, pode-se usar o modelo lagrangeano 3D para uma cama-

da no fundo. Para partículas dispersas na coluna d’água, convém utilizar o modelo lagrangea-

no 2DH.

Para o presente estudo, escolheu-se analisar a troca de massas de água para partículas

na coluna d’água (modelo 2DH) para as duas situações, atual e projetada.

Essas simulações foram realizadas, de forma a comparar a lagoa na situação atual com

a situação projetada, através da abertura do canal oeste. A fim de que os resultados ficassem

mais consistentes e que pudessem ser mais claramente comparados, foi realizada uma simula-

ção com tempo de duração de um ano, com cenários gerados para cada quatro meses. Isso

também permitiria mais precisão na análise do tempo de residência para as duas situações.

Foram tomadas condições simplificadas para as duas situações. Para isso a lagoa foi

considerada como uma região única, onde as partículas seriam lançadas, para se observar essa

troca de massas de água como um todo. Não há absorção de partículas na fronteira de terra,

sendo nulo o coeficiente de absorção para todos os seus pontos.

100

5.10. Apresentação dos Cenários A - Cenário 1 - Lagoa atual

• Instante 1 – início

• Instante 2 – lagoa com 4 meses de troca de massa de água

• Instante 3 – lagoa com 8 meses de troca de massa de água

• Instante 4 – lagoa com 1 ano de troca de massa de água

B – Cenário 2 - Lagoa após abertura do canal oeste

• Instante 1 – início

• Instante 2 – lagoa com 4 meses de troca de massa de água;

• Instante 3 – lagoa com 8 meses de troca de massa de água;

• Instante 4 – lagoa com 1 ano de troca de massa de água.

A seguir serão apresentadas as simulações para os referidos períodos, em ambas as si-

tuações, para facilitar a visualização e fazer algumas comparações.

A Figura 76 representa o instante em que é mostrada as trocas de massas de água no

primeiro dia de simulação. Neste instante, apesar de muito curto, as trocas já são completas na

região onde são intensos os efeitos da maré. Na situação projetada já se observa intensas trocas

na Lagoa da Pitanguinha e parte da Enseada da Praia Seca; como os efeitos da maré do canal

oeste são sentidos até a Lagoa das Palmeiras, as trocas no canal de Itajuru são menos intensas

em relação à atual.

101

Figura 76 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), ambas no instante 1 (1 dia).

102

Figura 77 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), ambas no instante 2, após 120 dias de simulação.

O instante 2 indica que a troca de massa de água, na situação projetada, já é bastante

acelerada no extremo oeste da lagoa até a Enseada do Convento, mantendo-se idêntica à situa-

ção atual na parte leste da mesma até a Enseada de Tucuns; na Enseada das Gaivotas, essa

troca já é menor, pois, nas cercanias da estação 7, já são menos intensos os vórtices e as cor-

rentes, cujos movimentos são atenuados por influência da maré no extremo oeste (Figura 77).

103

Figura 78 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 240 dias de simulação.

No instante de 240 dias, as trocas de massas de água no extremo oeste se expandem e

já movimentam praticamente quase toda a Enseada do convento e Saco da tiririca. Na parte

leste, as trocas permanecem no mesmo regime, para ambas as situações até Perinas (estação

6). Na região abrangendo as Enseadas de Tucuns e das Gaivotas, a renovação de águas na si-

tuação projetada permanece sendo um pouco mais lenta, já que a nova maré passa a interferir

nos efeitos da maré do canal de Itajuru (Figura 78).

104

Figura 79 – Comparação do cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 360 dias de simulação.

Após 360 dias de simulação, na situação projetada, a troca de massas de água já apresenta

sinais de renovação de águas, próximo à parte central da lagoa. Na parte leste, entre Perinas

(estação 6) e a parte central da lagoa, a renovação de águas para o cenário 2 continua mais

lenta em relação à situação atual, devendo levar mais tempo para atingir o mesmo estágio de

renovação do cenário 1 (Figura 79).

105

5.11. Diluição de Águas Considerando as características hidrodinâmicas de um corpo d’água, o modelo euleriano de

transporte advectivo-difusivo médio na vertical torna-se bastante útil para simular a distribui-

ção de substâncias ou escalares passivos dissolvidos na coluna d’água.

No caso deste estudo, este capítulo tem a intenção de apresentar a distribuição de dilui-

ção de águas ao longo da lagoa, por um período de seis meses, usando o modelo euleriano no

modo 2DH do SisBAHiA, com valores médios na coluna d’água, a fim de simular tal fenôme-

no na situação atual e na situação projetada.

Como agentes diluidores das águas da Lagoa, considerou-se a vazão dos rios e dos a-

portes laterais e a influência das águas do mar pela maré. Na condição inicial, considerou-se

valores de concentração relativos, sendo para a fronteira terrestre, de valor unitário e, para a

fronteira aberta, de valor igual a zero. Dessa forma, intenciona-se simular a diluição relativa

das águas da lagoa pelo efeito conjunto da água do mar e das vazões dos rios e aportes laterais,

ao longo do referido período de tempo e realizar uma análise comparativa entre as duas situa-

ções, a fim de avaliar o efeito na concentração das águas da Lagoa, pela abertura de um canal

no extremo oeste da mesma.

5.12. Apresentação de Cenários Os modelos foram simulados, considerando dois cenários, cada qual representando

uma situação, como se segue:

A - Cenário 1 - Lagoa atual

• Instante 1 – início;

• Instante 2 – lagoa com 7 dias de diluição de águas;



• Instante 5 – lagoa com 2 meses de diluição de águas;



B – Cenário 2 - Lagoa após abertura do canal oeste

• Instante 1 – início;

106







A seguir serão apresentadas as simulações para os referidos períodos, em ambas

as situações, para facilitar a visualização e fazer algumas comparações.

Após um dia de simulação (Figura 80), verifica-se que o cenário 2 apresenta diluição

menor em relação ao cenário 1 na Lagoa das Palmeiras, devido aos efeitos da maré do canal

oeste que, para o referido momento, está em fase de enchente e diminui o fluxo da mesma no

outro extremo, no canal de Itajuru. Como já discutido antes, a maré no canal oeste interfere na

nova dinâmica da lagoa e seus efeitos são sentidos até a Lagoa das Palmeiras. No extremo

oeste, já começa a haver uma forte diluição na Lagoa da Pitanguinha e Enseada da Praia Seca.

107

Figura 80 – Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 1 dia de simulação.

108

Figura 81 – Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 7 dias de simulação.

A Figura 81 apresenta uma comparação entre os dois cenários após sete dias de simu-

lação. Verifica-se, na parte oeste, até a Enseada do Convento, uma diluição bem mais intensa

na situação projetada. Na região da estação 7, há ainda uma maior diluição na situação proje-

tada, pois esta é uma área em que atuam ainda, de forma equilibrada, os efeitos das duas ma-

rés, podendo haver, então, maior diluição de águas. Em Perinas até a desembocadura, os efei-

tos são equilibrados.

109

Figura 82 – Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 15 dias de simulação.

A Figura 82 mostra já uma acelerada diluição na situação projetada na parte oeste da

mesma, com destaque para a Lagoa do Pitanguinha e Enseada da Praia Seca que, praticamente

já apresentam suas águas com alto grau de diluição. Observa-se que na Enseada de Tucuns os

efeitos de diluição ficam praticamente equilibrados para as duas situações.

110

Figura 83 - Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 30 dias de simulação.

Após 30 dias de simulação, a diluição de águas continua avançando pelos dois extre-

mos na situação projetada, com alto grau de diluição na Enseada dos Conventos, atingindo boa

parte do Saco da Tiririca. No caso atual, nesses mesmos locais, a diluição pouco evolui, ha-

vendo um sensível avanço apenas na Enseada da Praia Seca. Na Enseada de Tucuns e ao longo

do Canal de Itajuru, ambas as situações continuam com o mesmo grau de diluição (Figura 83).

111

Figura 84 - Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 2 meses de simulação.

A Figura 84 mostra que o avanço da diluição das águas na situação projetada alcança a

área da região 7, intensificando os efeitos da mesma nesse local e parte da Enseada das Gaivo-

tas e superando o desempenho apresentado no caso atual.

112

Figura 85 - Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 4 meses de simulação.

Após 4 meses de simulação, a Lagoa, na situação projetada, dá sinais de uma diluição

avançada em quase toda sua extensão, inclusive alcançando todas as enseadas, e aumentando

ainda mais a defasagem em relação ao caso atual (Figura 85).

113

Figura 86 – Comparação do percentual de diluição para o cenário 1 (atual) com o cenário 2 (canal oeste), após 6 meses de simulação.

Após seis meses de simulação, as águas da lagoa na situação projetada ficam pratica-

mente diluídas. Observa-se uma semelhança na situação atual, pelo menos na área até a Ense-

ada de Tucuns. Porém, a partir da parte central até o extremo oeste, as águas estão bem mais

concentradas, pois os efeitos da maré da embocadura do Canal de Itajuru são suficientes para

se ter uma diluição de águas considerável nessa área (Figura 86).

114

6. Análise dos Efeitos na circulação hidrodinâmica

Neste item será feita uma análise comparativa dos resultados obtidos da situação atual e da

situação projetada, dispondo-se de dados gráficos ao longo do tempo e do espaço.

Nos gráficos de séries temporais, serão apresentados resultados, comparando as magni-

tudes de nível, as vazões e intensidade de correntes ao longo do tempo (período de 30 dias) em

pontos selecionados da lagoa, com detalhamento em período de maré de sizígia, com ação

moderada de vento. Nos gráficos de séries espaciais, serão comparadas as magnitudes de nível

ao longo da lagoa para um determinado instante.

Para facilitar sua identificação, os pontos selecionados para análises estão localizados

de acordo com a Figura abaixo.

Figura 87 - Localização dos pontos selecionados para fins de análise (cópia da Figura 31).

6.1. Comparação de Níveis de Água ao Longo do Tempo Nesta seção, serão apresentados gráficos de séries temporais de elevações de nível da água e

de vazões, com cujos dados servirão de auxílio na comparação das duas situações, ao longo de

um período de um mês, para os pontos selecionados da Figura 87.

115

Na Figura 88, são apresentada as séries temporais de elevação de nível no Canal de Ita-

juru ( Estação 2). Verifica-se que não houve diferença entre elas, ou seja, as elevações de nível

não se alteram na embocadura leste, já que o efeito de maré é praticamente o mesmo para am-

bas as situações.

Comparação Elevações Itajuru

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 120 240 360 480 600 720

Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

CANAL ATUAL

-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Elev

ação

(m)

CANAL ATUAL

Figura 88 – Variação da maré na embocadura do canal de Itajuru. À esquerda com período de um mês, e à direi-ta com detalhamento na maré de sizígia.

Na Figura 89 é mostrada a variação de níveis na Lagoa das Palmeiras (estação 3); nesta

estação, no caso da situação projetada, os efeitos da maré do canal oeste já começam a ser

sentidos, fazendo com que o nível de água seja sensivelmente mais alto em relação à situação

atual; na maré de sizígia, a diferença de nível entre as duas situações pode chegar a 2 cm na

preamar, já que na situação projetada há um empilhamento de água causado pela ação das du-

as marés; na baixamar, essa diferença pode ser maior, pois o nível na situação atual diminui

com mais intensidade em relação ao da situação projetada, visto que, para esta última, a maré

no extremo oeste influencia no local, reduzindo a intensidade das correntes no Canal de Itaju-

ru.

116

Comparação Elevações Lagoa Palmeiras

-0.8-0.6-0.4

-0.20

0.20.4

0.60.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

CANAL ATUAL

-0.1-0.08-0.06-0.04-0.02

00.020.040.060.080.1

250 270 290 310 330 350

Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

ATUAL CANAL

Figura 89 – Variação da maré na lagoa das Palmeiras (estação 3). À esquerda com período de um mês, e à direi-ta com detalhamento na maré de sizígia.

Na Lagoa da Marina (estação 5), já se observa maior diferença de nível entre as duas

situações se comparada ao caso anterior na Lagoa das Palmeiras; porém as oscilações são me-

nores para ambas as situações, em função da maré, cujos efeitos são atenuados ao longo do

Canal de Itajuru (Figura 90).

Comparação Elevações Lagoa da Marina

-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

) CANAL ATUAL

-0.08-0.06-0.04-0.02

00.020.040.060.08

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

CANAL ATUAL

Figura 90 – Variação da maré na lagoa da Marina (estação 5). À esquerda com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

Na Ponta dos Macacos (estação 6), tanto o nível quanto as oscilações do mesmo redu-

ziram-se sensivelmente, se comparados com os dados da Lagoa da Marina; dessa forma, pode-

se dizer que à medida em que se afasta de Itajuru, no caso da situação projetada, os efeitos da

117

maré do canal oeste passam a ser mais significativos, como será evidenciado nos gráficos se-

guintes (Figura 91).

Comparação Elevações Perinas

-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

) CANAL ATUAL

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

CANAL ATUAL

Figura 91 – Variação da maré no estreito de Perinas (estação 6). À esquerda com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

Convém analisar também nesta estação as vazões para ambos os casos. Observa-se,

conforme a Figura 92, que as oscilações de vazão são praticamente idênticas, porém a magni-

tude das enchentes na situação atual é maior em relação à situação projetada, pois neste local

os efeitos da maré do canal oeste já são sentidos e diminuem o fluxo de água proveniente do

Canal de Itajuru. Apesar dessa diferença, verifica-se também que a magnitude das vazões, para

ambos os casos, é maior na enchente, havendo, com isso, uma deriva no sentido de leste para

oeste. Dessa forma, é válido observar que, no caso da situação projetada, há uma tendência, na

Lagoa como um todo, de uma circulação no sentido oeste, causada pela abertura do novo canal

e pricipalmente pelos fortes ventos NE, que conseguem abranger a maior parte do espelho

d’água.

118

Comparação Vazões Seção em Perinas

-500

-250

0

250

500

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Vaz

ão (m

³/s)

Vazão ATUAL Vazão CANAL

-200

-100

0

100

200

300

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Vazã

o (m

³/s)

ATUAL CANAL

Figura 92 – Variação de vazão no estreito de Perinas (estação 6). À esquerda, com período de um mês, e à direi-ta com detalhamento na maré de sizígia.

Com o fim de elucidar mais o efeito da vazão neste local, é mostrado na Figura 93 o

gráfico de velocidades, em que se observa o mesmo efeito já analisado na série temporal de

vazão. Verifica-se ainda que a velocidade tem uma defasagem de fase em 90º em relação ao

nível, caracterizando a maré da Lagoa como sendo progressiva.

Comparação de Velocidades em "Y" em Perinas

-0,45-0,35-0,25-0,15-0,050,050,150,250,350,45

0 120 240 360 480 600 720

Tempo (h)

Vel

ocid

ades

(m/s

)

ATUAL CANAL

Comparação de Velocidades em "Y" em Perinas

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

250 270 290 310 330 350

Tempo (h)

Vel

ocid

ades

(m/s

)

ATUAL CANAL

Figura 93 – velocidades de correntes no eixo vertical em Perinas (estação 6). À esquerda, com período de um

mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

A Figura 94 já representa a lagoa em seu interior, onde os efeitos de maré passam a ser

menos expressivos em relação ao vento. Esta estação, no caso da situação projetada, possui

preamares e baixamares mais acentuadas em relação à situação atual; isso se deve à influência

119

de ambas as marés e ao efeito do vento conjuntamente; quanto às oscilações, a situação proje-

tada apresenta maiores amplitudes, pois está sujeita aos efeitos de maré dos dois canais.

Comparação Elevação Centro Leste

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

ATUAL CANAL

-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01

00.010.020.030.040.050.06

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Elev

ação

(m)

ATUAL CANAL

Figura 94 – Variação da maré na parte centro leste da lagoa de Araruama (estação 7). À esquerda com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

Na estação 8, as amplitudes são praticamente irrelevantes para a situação atual, visto

que diminui bastante o efeito da maré do canal de Itajuru, passando esse local a estar mais

influenciado pela ação do vento. Para a situação projetada, além de sofrer os mesmos efeitos

que a situação atual, ainda existe a atuação da maré do canal oeste, gerando oscilações maiores

nessa região, além do nível poder se manter mais elevado (Figura 95).

Comparação Elevação Centro Oeste

-0.8-0.6-0.4-0.2

0

0.20.40.60.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

ATUAL CANAL

-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

250 270 290 310 330 350

Tempo (h)

Elev

ação

(m)

ATUAL CANAL

Figura 95 – Variação da maré na parte centro oeste da lagoa de Araruama (estação 8). À esquerda com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

120

Na enseada da Praia Seca ( estação 9) está localizado o canal, assim será neste ponto e

nas suas cercanias que será observada a principal diferença entre as duas situações. No que

tange às oscilações de maré, vê-se que praticamente não há variação no caso da situação atual,

senão apenas alterações muito sensíveis e lentas ao longo do tempo. Na situação projetada, as

alterações são altamente significativas, já que esta estação se localiza nas proximidades da

embocadura; as oscilações apresentam variação de nível de até 35 cm, podendo ser maior, no

caso de ventos intensos e com canal mais largo (Figura 96).

Comparação Elevação Extremo Oeste

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

ATUAL CANAL

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Ele

vaçã

o (m

)

ATUAL CANAL

Figura 96 – Variação da maré na parte de extremo oeste da lagoa de Araruama (estação 9). À esquerda com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

Outra análise julgada bastante pertinente para o caso é a de vazões no estreito da Ponta

do Anzol. Observa-se que a variação das vazões é mínima para a situação atual e varia lenta-

mente ao longo do tempo, sendo praticamente irrelevante. Para a situação projetada, dada a

localização dessa estação, suas magnitudes são bastante significativas e, em função do que se

observa na Figura 97, há uma predominância das magnitudes de vazante que, conjugadas com

a intensa atividade do vento em boa parte da lagoa, vai gera uma fluxo no sentido da emboca-

dura do canal oeste, reforçando a circulação ao longo da lagoa de leste para oeste.

121

Comparação de Vazões na Seção da Ponta do Anzol

-500

-250

0

250

500

0 120 240 360 480 600 720Tempo (h)

Vazã

o (m

³/s)

ATUAL CANAL

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

250 270 290 310 330 350Tempo (h)

Vaz

ão (

m³/s

)

ATUAL CANAL

Figura 97 – Variação de vazões no estreito da Ponta do anzol. À esquerda, com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

De forma a enfatizar essa enorme diferença de vazões, apresenta-se na Figura 98 as ve-

locidades relativas ao eixo horizontal para as duas situações. É possível novamente constatar

um grande aumento na circulação hidrodinâmica nesse local, através da grande diferença entre

as velocidades referentes às duas situações.

Comparação de Velocidades em "X" na Seção da Ponta do Anzol

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0 120 240 360 480 600 720

Tempo (h)

Vel

ocid

ade

(m/s

)

ATUAL CANAL

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

250 270 290 310 330 350

Tempo (h)

Velo

cida

de (m

/s)

ATUAL CANAL

Figura 98 – velocidades de correntes no eixo horizontal no estreito da Ponta do anzol . À esquerda, com período de um mês, e à direita com detalhamento na maré de sizígia.

122

6.2. Comparação de Concentrações ao Longo do Tempo Nesta seção, serão apresentados gráficos de séries temporais de concentração relativa, em que

serão comparadas as duas situações ao longo de um período de seis meses, para alguns pontos

selecionados da Figura 87.

A Figura 99 apresenta as séries temporais de concentração relativa (C/C0) na Lagoa das

Palmeiras ( Estação 3). Tendo em vista que os efeitos de maré na situação atual são mais in-

tensos nessa região, observa-se uma diluição suavemente maior em relação à situação projeta-

da. Porém, em ambas as situações, a concentração relativa nessa região decai rapidamente,

levando pouco mais de 120 horas para que a Lagoa das Palmeiras esteja totalmente diluída.

Comparação de Concentrações na Lagoa das Palmeiras

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tempo (h)

C/C

o

ATUALCANAL

Figura 99 – Variação da concentração na parte da Lagoa das Palmeiras (estação 3).

Em Perinas (estação 6), a situação atual apresenta maior diluição nos primeiros instan-

tes e a concentração relativa decai rapidamente nos dois casos. Porém, ao longo do tempo, a

diluição na situação projetada, passa a ser levemente maior, pois os efeitos da maré no canal

oeste conseguem alcançar essa região e influenciar no processo de diluição (Figura 100).

123

Comparação de Concentrações em Perinas

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Tempo (h)

C/C

o

ATUALCANAL

Figura 100 – Variação da concentração em Perinas (estação 6).

Na região Centro Leste, a diluição na situação projetada já passa, desde o início, a ser

maior, embora a concentração relativa de ambas decaia gradativamente, como se vê na Figura

101.

Comparação de Concentrações na Região Centro Leste

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500Tempo (h)

C/C

o

ATUALCANAL

Figura 101 – Variação da concentração na região Centro Leste (estação 7).

124

Comparação de Concentrações na Região Centro Oeste

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500Tempo (h)

C/C

o

ATUALCANAL

Figura 102 – Variação da concentração na região Centro Oeste da Lagoa (estação 8).

Na região Centro Oeste já se observa consideráveis diferenças para ambas as situações,

em relação ao caso da região Centro Leste. Na situação atual, a concentração relativa decai

mais lentamente, já que os efeitos da maré do Canal de Itajuru são bastante atenuados nessa

região. Na situação projetada aumenta a diluição, pelo fato dessa região estar mais influencia-

da pelos efeitos da maré do canal oeste, embora possa estar mais afastada do Canal de Itajuru,

conforme a Figura 102.

Comparação de Concentrações no Extremo Oeste

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500Tempo (h)

C/C

o

ATUALCANAL

Figura 103 – Variação da concentração na Enseada da Paria Seca, região do extremo oeste da Lagoa (estação 9).

125

Na região da Praia Seca (Figura 103), é claramente significativa a diferença entre os

dois casos. É uma área exposta intensamente aos efeitos da maré do canal oeste, o que faz com

que essa região seja rapidamente diluída, no caso da situação projetada. Na situação atual, a

diluição é basicamente devida aos efeitos dos rios mais próximos e de correntes geradas por

ventos intensos e prolongados.

6.3. Comparação de Níveis de Água ao Longo da Lagoa Segundo os resultados que têm sido apresentados, a abertura de um canal no extremo oeste da

lagoa faz com que haja um afluxo de água para a mesma, gerando aumento de nível em quase

toda sua extensão, dependendo da fase da maré.

Na Figura 104, foi traçada uma linha na Lagoa de Araruama, ao longo da qual os resul-

tados poderão ser mostrados, indicando como variam os níveis na trajetória adotada e compa-

rando esses procedimentos nas duas situações – atual e projetada.

Figura 104 – Mapa da Lagoa de Araruama, com linha ao longo da qual serão representados os valores corres-pondentes de elevação.

I II

III IV

V VI

126

A Figura 105 apresenta os gráficos para as duas situações, indicando como varia o ní-

vel de água em cada uma delas, ao longo de uma vazante de maré de sizígia, considerando

também o efeito de vento. Os gráficos estão divididos, ao longo do eixo horizontal W-E

(UTM) em regiões nas quais são observados comportamentos diferenciados dos níveis de água

em cada fase da maré, identificadas cada uma delas a seguir, no sentido de oeste para leste:

• Região I – Enseada da Praia Seca;

• Região II – região centro oeste da Lagoa;

• Região III – região central-centro leste da Lagoa;

• Região IV – região centro leste da Lagoa até Perinas (estação 6);

• Região V – região do Canal de Itajuru entre Perinas até Lagoa das Palmeiras;

• Região VI – região do Canal de Itajuru entre a Lagoa das Palmeiras até a de-

sembocadura.

A legenda dos gráficos que se seguem representa os instantes referentes à posição de

maré ao longo de uma situação de vazante; esses instantes são identifcados como se segue:

• PM – preamar;

• PM-MMV – preamar - meia maré vazante;

• MMV1 – meia maré vazante (1ª fase);

• MMV2 – meia maré vazante (2ª fase);

• MMV-BM – meia maré vazante – baixamar;

• BM – baixamar.

127

Evolução do Nível - Vazante de Maré de Sizígia - ATUAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

768000 773000 778000 783000 788000 793000 798000 803000 808000

Distância Eixo W-E (UTM)

Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

I II III IV V VI

Evolução do Nível - Vazante de Maré de Sizígia - CANAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

768000 773000 778000 783000 788000 793000 798000 803000 808000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

I II III IV V VI

Figura 105 – Variação de nível de água na Lagoa, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situação

projetada.

Ainda na Figura 105, observa-se uma semelhança entre as duas situações no lado leste

(Canal de Itajuru). Nas partes centrais, há uma leve variação, maior na situação projetada, a-

lém de seu nível permanacer mais alto também. Na parte oeste, a abertura do canal faz mudar

completamente a variação de nível na Lagoa. Porém, as oscilações de nível neste local não

têm a mesma variação em relação à extremidade leste. No extremo oeste, a linha tracejada da

Figura 104 não se estende até o mar, como acontece no Canal de Itajuru. Além disso, o canal

oeste, dividido em dois trechos estreitos, causa um estrangulamento da maré, o que faz com

que as oscilações na Enseada da Praia Seca sejam reduzidas.

A seguir serão mostradas detalhadamente as regiões para uma melhor análise e com-

paração das situações.

128

Elevação de Níveis na Vazante - Região VI - ATUAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

804000 804500 805000 805500 806000 806500 807000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região VI - CANAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

804000 804500 805000 805500 806000 806500 807000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 106 – Variação de nível de água na região VI, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

Na Figura 106, é mostrado um gráfico em que são comparadas as elevações de nível de

água no Canal de Itajuru, entre a embocadura até a Lagoa das Palmeiras. Na embocadura, ob-

serva-se um comportamento da maré praticamente idêntico para os dois casos, com variação

de nível em 1.2 metros. Na Lagoa das Palmeiras, devido à abertura do canal oeste, há maior

variação de nível, que pode chegar a quase 0.4 metros; no caso atual, pode chegar a 0.2 me-

tros.

129

Elevação de Níveis na Vazante - Região V - ATUAL

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

801000 801500 802000 802500 803000 803500 804000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região V - CANAL

-0,2-0,15-0,1

-0,050

0,050,1

0,150,2

801000 801500 802000 802500 803000 803500 804000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 107 – Variação de nível de água na região V, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

A Figura 107 apresenta o detalhamento da região V da lagoa. Na Lagoa das Palmeiras

– 804000 (UTM) – observa-se ainda variações maiores no caso projetado, chegando a 0.30

metros e no atual as variações chegam não mais que 0.20 metros. Na Lagoa da Marina –

801000 (UTM) – o comportamento da maré já é mais equilibrado; porém, no caso projetado, a

maré atinge níveis maiores nas preamares, devido ao canal oeste; no caso atual, os níveis são

mais baixos nas baixamares, já que as vazantes são mais intensas nesse local.

130

Elevação de Níveis na Vazante - Região IV - ATUAL

-0,04-0,03-0,02-0,01

00,010,020,030,04

796000 797000 798000 799000 800000 801000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região IV - CANAL

-0,04-0,03-0,02-0,01

00,010,020,030,04

796000 797000 798000 799000 800000 801000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 108 – Variação de nível de água na região IV, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

Na região IV, Figura 108, a variação de níveis no caso atual se apresenta mais unifor-

me e atinge baixamares mais fortes, com destaque na região de Perinas. No caso projetado, os

níveis tendem a se manter mais elevados, variando muito pouco mesmo durante a vazante, já

que as vazões e velocidades serão menores e somente decaem no instante da baixamar. Obser-

va-se, para ambos os casos, forte diferença de nível na região do estreito de Perinas, onde o-

corre estrangulamento do fluxo (perda de carga), no sentido da vazante, deixando o nível mais

alto à esquerda de Perinas e mais baixo a sua direita.

131

Elevação de Níveis na Vazante - Região III - ATUAL

-0,015

-0,005

0,005

0,015

0,025

0,035

783000 785000 787000 789000 791000 793000 795000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região III - CANAL

-0,015

-0,005

0,005

0,015

0,025

0,035

783000 785000 787000 789000 791000 793000 795000


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 109 – Variação de nível de água na região III, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

A Figura 109 refere-se ao detalhamento da região central-centro leste. No caso atual,

observa-se sensíveis variações de nível ao longo dos instantes definidos, com baixamares mais

intensas. No caso projetado, as variações de nível são mais espaçadas, atingindo as elevações

valores maiores nas preamares. É interessante observar nessa região, em ambos os casos, que

os níveis atingem valores mais altos, após o instante de preamar na embocadura. Na figura

abaixo, embora a maré na embocadura tenha atingindo o instante de preamar, o interior da

lagoa continua ainda a ter seu nível subindo, apresentando valores mais elevados de nível

mesmo em relação àqueles de preamar, e atinge o seu valor máximo em algum momento du-

rante a meia maré vazante, no caso da figura, na linha MMV2, que representa um segundo

132

instante de meia maré vazante. A maré, em ambos os casos, só começa a baixar entre a meia

maré vazante e a baixamar (linha MMV-BM) na embocadura.

Elevação de Níveis na Vazante - Região II - ATUAL

-0,015

-0,01

-0,005

0

0,005

0,01

772200 774200 776200 778200 780200 782200


Ele

vaçã

o (m

)PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região II - CANAL

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

0,03

0,04

772200 774200 776200 778200 780200 782200


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 110 – Variação de nível de água na região II, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

Por ainda estar localizada no espelho d’água e próxima ao extremo oeste, a região II,

conforme (Figura 110), para ambos os casos, apresenta um comportamento de maré, cujo grá-

fico registra o momento em que são atingidos os níveis mais altos depois do instante da prea-

mar na embocadura. Porém, no caso atual, nesse local já começam a ser observados empilha-

mentos de água devido aos ventos constantes e intensos, que acabam causando comportamen-

to indeterminado na maré durante a vazante, com variações de nível alternadas. No caso proje-

tado, além dos níveis se manterem mais elevados (em geral de 1.5 a 3 cm), a variação média

dos mesmos é de 4 cm e, por estar essa região mais próxima do extremo oeste, os efeitos da

133

maré do canal oeste são mais significativos e apresentam um comportamento mais regular. É

importante destacar também a diferença na escala de nível entre as duas situações, para uma

melhor visualização dos gráficos.

Elevação de Níveis na Vazante - Região I - ATUAL

-0,02

-0,015

-0,01

-0,005

0

0,005

0,01

0,015

0,02

768300 769300 770300 771300


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Elevação de Níveis na Vazante - Região I - CANAL

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

768300 769300 770300 771300


Ele

vaçã

o (m

)

PM

PM-MMV

MMV1

MMV2

MMV-BM

BM

Figura 111 – Variação de nível de água na região I, na vazante de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

Analisando-se a região do extremo oeste na Figura 111, é importante notar primeira-

mente, para uma melhor visualização, a diferença da escala de nível entre as duas situações.

Na situação atual a variação de nível chega a 3 cm. Para essa mesma situação, o comporta-

mento da maré é semelhante ao da região II, por ser uma região de empilhamento de água,

causado pelos ventos, gerando, com isso, comportamentos indeterminados na maré, com vari-

ações de nível alternadas. No caso projetado, a variação de nível chega a ser maior que 25 cm,

com forte influência dos efeitos da maré do canal oeste; desta forma, a maré apresenta um

134

comportamento mais regular em relação à situação atual, atingindo ela o seu nível mais eleva-

do pouco depois de preamar na embocadura e decai gradativamente durante os instantes de

vazante; mesmo assim, porém, há efeito de vento com empilhamento de água nessa situação.

Evolução do Nível - Enchente de Maré de Sizígia - ATUAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

768000 773000 778000 783000 788000 793000 798000 803000 808000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

I II III IV V VI

Evolução do Nível - Enchente de Maré de Sizígia - CANAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

768000 773000 778000 783000 788000 793000 798000 803000 808000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

I II III IV V VI

Figura 112 – Variação de nível de água na Lagoa, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

A Figura 112 apresenta os gráficos para as duas situações, indicando como varia o ní-

vel de água em cada uma delas, ao longo de uma enchente de maré de sizígia. A legenda indi-

cada representa os instantes referentes à posição de maré ao longo de uma situação de enchen-

te, cujos instantes são identifcados como se segue:

• BM – baixamar;

• BM-MME – baixamar - meia maré enchente;

135

• MME1 – meia maré enchente (1ª fase);

• MME2 – meia maré enchente (2ª fase);

• MME-PM – meia maré enchente – preamar;

• PM – preamar.

Ainda na Figura 112, novamente se observa uma semelhança entre as duas situações no

lado leste (Canal de Itajuru), uma leve variação maior na situação projetada, além de seu nível

permanecer mais alto também, nas partes centrais e, na parte oeste, a abertura do canal faz

mudar completamente a variação de nível na Lagoa. A seguir serão mostradas detalhadamente

as regiões para uma melhor análise e comparação das situações.

Elevação de Níveis na Enchente - Região VI - ATUAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

804000 804500 805000 805500 806000 806500 807000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região VI - CANAL

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

804000 804500 805000 805500 806000 806500 807000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 113 – Variação de nível de água na região VI, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e

situação projetada.

136

A Figura 113 mostra a região VI que apresenta comportamento regular, da embocadura

até a Lagoa das Palmeiras, para ambas as situações. A variação de nível é praticamente a

mesma, exceto na Lagoa das Palmeiras – 804000 (UTM) – onde já são sentidos os efeitos da

maré a oeste, na situação projetada.

Na região V, Figura 114, a maré continua apresentando um comportamento regular pa-

ra ambos os casos. São observadas variações maiores no caso projetado, podendo atingir 30

cm, na Lagoa das Palmeiras; no caso atual essa variação, na mesma lagoa, chega a 15 cm.

Elevação de Níveis na Enchente - Região V - ATUAL

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

801000 801500 802000 802500 803000 803500 804000Distância Eixo W-E (UTM)

Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região V - CANAL

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

801000 801500 802000 802500 803000 803500 804000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 114 – Variação de nível de água na região V, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e situ-

ação projetada.

137

Na Figura 115, ambas as situações apresentam variações semelhantes de nível, porém

com a situação projetada mantendo os mesmo mais elevados. Na entrada em Perinas, por ser

um local estreito, e que separa o Canal de Itajuru do grande espelho d’água da Lagoa, há um

efeito de represamento do fluxo de entrada, gerando uma variação vertical de elevação do ní-

vel. Esse efeito é mais intenso no caso projetado, devido ao canal oeste.

Elevação de Níveis na Enchente - Região IV - ATUAL

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

796000 797000 798000 799000 800000 801000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região IV - CANAL

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

796000 797000 798000 799000 800000 801000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 115 – Variação de nível de água na região IV, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e


Na região III, por estar localizada dentro da área do grande espelho d’água, a maré já

apresenta comportamento diferenciado, para ambas as situações. O gráfico da Figura 116 re-

gistra o valor de mais baixo nível, bem depois da baixamar na embocadura, quase no fim do

período de meia maré enchente (linha MME2), quando novamente a maré retoma seu ciclo de

138

enchente, nesse local. Verifica-se ainda que os níveis na situação projetada estão de 1 a 1.5 cm

maiores em relação ao caso atual.

Elevação de Níveis na Enchente - Região III - ATUAL

-0,025

-0,015

-0,005

0,005

0,015

783000 785000 787000 789000 791000 793000 795000


Ele

vaçã

o (m

)BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região III - CANAL

-0,025

-0,015

-0,005

0,005

0,015

783000 785000 787000 789000 791000 793000 795000


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 116 – Variação de nível de água na região III, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e


Na região II, por ser um local ainda dentro do espelho d’água e mais próximo ao ex-

tremo oeste, novamente, para ambos os casos, o momento em que são atingidos os níveis mais

baixos ocorrem depois do instante de baixamar na embocadura; porém, nessa região, no caso

atual, sensíveis empilhamentos de água já são sentidos, devido à atuação dos ventos intensos,

causando mudanças no comportamento da maré durante a enchente, com variações de nível

alternadas, como se vê na Figura 117. A situação projetada, além de registrar maiores níveis

139

(entre 1 e 1.5 cm), apresenta também maiores variações dos mesmos, visto a proximidade des-

sa região do canal oeste.

Elevação de Níveis na Enchente - Região II - ATUAL

-0,015

-0,005

0,005

0,015

0,025

772200 774200 776200 778200 780200 782200


Ele

vaçã

o (m

)BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região II - CANAL

-0,015

-0,005

0,005

0,015

0,025

772200 774200 776200 778200 780200 782200


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 117 – Variação de nível de água na região II, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e situ-

ação projetada.

Na região do extremo oeste, na Figura 118, convém lembrar novamente a diferença na

escala de nível. No caso atual, esse local, por estar bem afastado da embocadura do Canal de

Itajuru, fica exposto a empilhamentos de água causados pela ação do vento, fazendo com que

a maré apresente comportamentos indeterminados, com variações alternadas nos níveis; po-

rém, o momento em que o nível no local atinge seu valor mais baixo ainda ocorre bem depois

do instante de baixamar na embocadura. Nessa mesma situação, observa-se que as variações

140

de nível são muito sensíveis, chegando no máximo a 1 cm, nas proximidades da margem mais

a oeste.

No caso da situação projetada, a maré apresenta um comportamento bem regular, com

variações de nível chegando a 25 cm, pois é um local fortemente exposto aos efeitos da maré

do canal oeste.

Elevação de Níveis na Enchente - Região I - ATUAL

-0,02

-0,015

-0,01

-0,005

0

0,005

0,01

0,015

0,02

768300 769300 770300 771300


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Elevação de Níveis na Enchente - Região I - CANAL

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

768300 769300 770300 771300


Ele

vaçã

o (m

)

BM

BM-MME

MME1

MME2

MME-PM

PM

Figura 118 – Variação de nível de água na região I, na enchente de maré de sizígia para a situação atual e situa-

ção projetada.

141

6.4. Comparação de Concentrações ao Longo da Lagoa Neste item, intenciona-se mostrar a variação média na coluna d’água da concentração de subs-

tâncias ao longo da lagoa, incluindo-se também o Canal de Itajuru, por ocasião da abertura de

um canal na região da Enseada da Praia Seca.

Para fins de apresentação de resultados, será utilizada a Figura 104, em que é mostrada

a lagoa contendo a linha longitudinal ao longo da qual serão tomados valores de concentração

relativa, para serem comparados, em ambas as situações e em determinados instantes.

Para entendimento dos gráficos, considerou-se a Lagoa tendo concentração de valor

unitário, interagindo com a água do mar, de concentração nula. Assim, será observado como

se comporta a concentração de substâncias ao longo da lagoa, que vai sendo diluída pela água

do mar, rios e aportes laterais, num determinado instante.

Concentrações Relativas ao longo da Lagoa - Após 1 Dia

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL

Figura 119 – Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 1 dia.

A Figura 119 indica que praticamente não há variação na concentração relativa na

maior parte da Lagoa. Porém, já se observa um considerável decaimento da mesma na região

do canal de Itajuru, a partir da Lagoa das Palmeiras até a desembocadura, para ambas as situa-

ções, e no extremo oeste, somente para o caso projetado. Existe ainda um pequeno decaimento

devido às mais significativas entradas de água doce na região Oeste da laguna.

142

Após sete dias, o Canal de Itajuru, da Lagoa da Marina até a desembocadura já está

praticamente diluído. Em Perinas há um forte decaimento, praticamente vertical. A diluição na

situação projetada, após esse período já é maior em toda a lagoa, em relação à situação atual,

com destaque principalmente no extremo oeste e cercanias, região onde são observadas as

maiores diferenças (Figura 120).

Concentrações Relativas ao longo da Lagoa - Após 7 Dias

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL

Figura 120 - Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 7 dias.

A Figura 121 apresenta as concentrações relativas após 15 dias. A Diferença da dilui-

ção entre as duas situações é aumentada, com destaque no extremo oeste, onde já se encontra

praticamente diluído.


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL


143

É interessante constatar que essa diferença vai se reduzindo à medida que a diluição se

propaga para oeste, até que sejam quase idênticas a partir de Perinas (estação 6), onde se ob-

serva novamente uma brusca queda na concentração relativa, ao longo do Canal de Itajuru até

a desembocadura.


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL


Após 30 dias embora a concentração relativa continue decaindo para os dois casos, a

diferença entre eles também continua subindo, com diluição em quase todo o Canal de Itajuru,

conforme a Figura 122. No caso projetado, observa-se diluição quase completa na Enseada da

Praia Seca e, a partir da Ponta do Anzol, há um progressivo aumento na concentração relativa.

Concentrações Relativas ao longo da Lagoa - Após 2 Meses

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL

Figura 123 – Variação de concentração de substâncias ao longo da Lagoa no instante de 2 meses.

144

Após dois meses de simulação, novamente em ambas as situações a concentração rela-

tiva continua decaindo; há também um aumento da diferença dessas concentrações. Além dis-

so, já se pode observar total diluição das águas da lagoa no seu extremo oeste, para a situação

projetada e assim permanece até o fim da simulação. No caso da situação atual, a diluição nes-

se local é devida basicamente ao efeito de rios e de correntes geradas por ventos fortes e pro-

longados. No Canal de Itajuru até as proximidades de Perinas (estação 6), as águas estão to-

talmente diluídas para ambas as situações. Veja Figura 123.


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL


A Figura 124 já indica uma queda mais acentuada da concentração ao longo da lagoa,

principalmente na região central, com diluição maior para a situação projetada, influenciada

pelo efeito dos dois canais. Na situação atual, a concentração continuou decrescendo no ex-

tremo oeste, porém de forma menos acentuada. O Canal de Itajuru já se encontra totalmente

diluído, porém, na entrada do mesmo em Perinas, ainda se observa uma leve concentração, no

caso da situação atual.

145


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

768000 776000 784000 792000 800000


C/C

o

ATUAL

CANAL


Depois de seis meses de simulação, considerando a situação projetada, a lagoa está pra-

ticamente diluída, e com baixa concentração relativa na região central. Na situação atual, a

concentração relativa praticamente se iguala à situação projetada da entrada do Canal de Itaju-

ru em Perinas (estação 6) até a desembocadura; na região central e no extremo oeste. perma-

nece mais elevada, já que a diluição é, na verdade, devido à entrada de rios que, ao contrário

de diluir a contaminação, é responsável pelo seu incremento (Figura 125).

7. Conclusões e Recomendações

A qualidade das águas da Lagoa de Araruama tem se degradado de forma acelerada nos últi-

mos anos. Isso motivou a necessidade de intervenções em seu corpo d’água e em seu canal de

acesso ao mar.

Dessa forma, foi apresentado em 1997 pela prefeitura de Cabo Frio ao FECAM um

projeto de desobstrução do Canal de Itajuru, com seus efeitos hidrodinâmicos. Atualmente, o

canal está sendo desobstruído, nas cercanias da Ponte do Ambrósio, onde já tem sido percebi-

do, segundo informações das comunidades locais, um melhoramento na circulação e retorno

de algumas espécies marinhas.

146

Além disso, existiu também a idéia de intervenção na lagoa, por meio da abertura de

um novo canal de ligação com o mar, através da Enseada das Gaivotas ou das Figueiras; po-

rém, não havia conhecimento profundo sobre os efeitos que poderiam causar na Lagoa. Por

outro lado, segundo alguns autores (Souza, 1993; Kjerfve et al. , 1996), a proposta de abertura

de um novo canal da Lagoa com o mar aumentaria significativamente o fluxo de águas menos

salinas e poderia causar um aumento brusco no seu nível trófico, com prejuízos ao ecossistema

lagunar e à economia da região.

O canal de Itajuru, dragado a 3 metros, foi tema da dissertação de mestrado, apresenta-

da por Cunha em 2003. Além de dar prosseguimento ao seu trabalho, este estudo teve o intui-

to, então, de modelar a lagoa já dragada em seu estado final, incluída da abertura de um canal

de comunicação com o mar, analisando os seus efeitos hidrodinâmicos até então desconheci-

dos. Optou-se por um canal no extremo oeste da Lagoa, a fim de se esperar que houvesse mai-

or circulação no interior da mesma, já que, além dos fortes ventos, haveria também os efeitos

da maré naquele local afetando boa parte do corpo lagunar.

Esse trabalho foi realizado, analisando-se isoladamente a situação atual, com o canal já

dragado e a situação projetada, incluída com o canal oeste, em determinado regime de vento e

maré; em seguida, foi efetuada uma análise comparativa entre a situação atual e a situação

projetada.

7.1. Conclusões Foram simulados neste trabalho diversos cenários, expostos a diferentes condições de

vento e maré, a fim de se melhor caracterizar a dinâmica da lagoa e de se observar diferenças

nos padrões de circulação. Em função dessas análises, convém destacar alguns aspectos rele-

vantes a fim de melhor serem elucidadas as conclusões.

Na situação com vento NE de intensidade forte e longa duração, combinado com maré

de quadratura, observa-se que:

O vento NE, para ambas as situações, tem efeito predominante na dinâmica em quase toda

a área do espelho d’água, exceto no canal de Itajuru, onde, a partir da lagoa das Palmeiras

até a desembocadura, a maré passa a ter efeito predominante; nesta lagoa, os efeitos do

vento sobre o nível de água e sobre as correntes são menos relevantes em relação aos efei-

tos da maré; no caso da situação projetada, na região da Enseada da Praia Seca, a maré

147

também exerce efeito predominante em relação à ação do vento NE, na variação de nível e

na direção e magnitude das correntes;

A forte intensidade e longa duração do vento NE provoca empilhamento de água com au-

mento de nível nas porções SW e abaixamento de nível nas porções NE, em ambas as situ-

ações; o desnível entre a extremidade oeste da Lagoa e Perinas (estação 6) chega a 0.25

metros, na situação atual, e a 0.30 metros na situação projetada;

A circulação desses ventos gera grandes vórtices nas enseadas da parte sul, no sentido ho-

rário e nas enseadas da parte norte, no sentido anti-horário;

A circulação no extremo oeste, para o caso da situação atual, fica estagnada; no caso da

situação projetada, com os efeitos do vento, combinados com uma ação moderada da maré,

a circulação se intensifica, expondo a Enseada da Praia Seca a significativas variações de

nível;

Na situação projetada, os efeitos da corrente são menos intensos na Enseada de Tucuns;

Os efeitos de maré decorrentes da abertura do canal oeste são sentidos até a Lagoa das

Palmeiras, interferindo, com isso, na maré do Canal de Itajuru e causando alterações na di-

reção e magnitude de correntes;

Considerando a distribuição de correntes, verifica-se que, na Enseada de Tucuns, a situa-

ção atual apresentou intensidades de correntes mais fortes em relação à situação projetada;

tal fato se deve à influência, no extremo oeste, da maré que vai gerar nessa área correntes

no sentido oposto às correntes causadas pela maré do Canal de Itajuru;

No extremo oeste, considerando a situação projetada, as correntes são maiores, principal-

mente na Ponta do Anzol, intensificando a circulação até as cercanias da estação 8;

Na situação com vento de intensidade moderada e fraca, combinado com maré de sizí-

gia, observa-se que:

O vento NE ainda provoca empilhamento de água com aumento de nível nas porções SW e

abaixamento de nível nas porções NE, porém esse desnível atinge apenas 0.025 a 0.03 me-

tros em ambos os casos;

Na maré agora com efeito intensificado, estando a maior parte da lagoa em preamar de

sizígia, a situação projetada apresenta um aumento do nível de água em praticamente toda

a sua extensão, chegando em média a 0.03 metros, mantendo essa diferença até a Lagoa

148

das Palmeiras; a partir da Lagoa das Palmeiras até a desembocadura do canal de Itajuru, os

níveis se equivalem; na Enseada da Praia Seca, no caso da situação projetada, há um au-

mento de nível de água que chega a 0.12 metros em relação à situação atual, causado pelo

empilhamento de água gerado nessa enseada, por efeito conjunto da maré (através do ca-

nal) e do vento NE (através da Ponta do Anzol) que, apesar de moderado, contribui para o

empilhamento;

Estando a maré em baixamar de sizígia, o nível de água na situação projetada em relação

ao caso atual é mais elevado, em média 0.025 metros, e essa diferença se mantém até a

Lagoa das Palmeiras; a partir daí até a desembocadura do canal de Itajuru, o nível para as

duas situações se equivale; na Enseada da Praia Seca, porém, o nível na situação projetada

se torna mais baixo, em média 0.09 metros em relação à situação atual; essa diferença não

é maior em relação à preamar, pois, na baixamar, há entrada de fluxo, através da Ponta do

Anzol, causada pelo vento NE e saída de fluxo, através do canal, causado pela maré, que

tem efeito predominante sobre o efeito do vento neste local;

Na Enseada da Praia Seca, as correntes para a situação projetada são bem mais intensas,

principalmente na região da Ponta do anzol, e ampliam a circulação até as proximidades da

estação 8;

A região da estação 7, na situação projetada, se comporta como um ponto morto, pois é

uma área em que as correntes, mais influenciadas pelo efeito das duas marés, praticamente

se anulam. Se comparada com a situação atual, esta apresenta correntes de magnitudes

mais fortes nessa área, pois há influência apenas da maré do Canal de Itajuru.

Com a abertura do canal oeste, observou-se relevantes variações na vazão em dois pon-

tos que convém destacar:

Na Ponta dos Macacos, constatou-se que as enchentes são maiores em relação às vazantes,

em ambas as situações; na comparação do regime de enchentes entre a situação atual e pro-

jetada, aquela apresenta vazões sensivelmente mais acentuadas, pois o efeito da maré no

canal oeste diminui a intensidade da corrente neste local;

Na Ponta do anzol, há uma diferença enorme, por conta da proximidade do canal. As va-

zões da situação atual são praticamente irrelevantes se comparadas com a situação projeta-

da; nesta, observou-se vazantes bem superiores às enchentes, o que sugere uma circulação

na lagoa no sentido oeste, auxiliada pela ação do vento.

149

As trocas de massas de água também ficaram mais ampliadas com a abertura do canal

oeste. Porém, pelo fato de a região 7 se comportar como um ponto morto, as trocas nessa regi-

ão ficaram um pouco menos intensas, levando mais tempo para atingir o mesmo padrão de

mistura da situação atual.

As águas na região oeste são rapidamente diluídas e essa diluição se expande para o

centro da lagoa, como também, na Ponta dos Macacos, a diluição também se expande para a

região central, porém com menos intensidade em relação à situação atual.

Diante de todas essa simulações analisadas, pode-se registrar as seguintes constatações,

referentes à abertura de um canal no extremo oeste da Lagoa de Araruama:

A Lagoa tem o seu nível aumentado em quase toda a sua extensão;

A porção oeste da lagoa passa a ter o seu padrão de correntes intensificado e, combinado

com a ação de ventos NE contínuos e de intensidades fortes, acaba gerando uma circulação

no sentido do canal oeste ao longo do espelho d’água e vazantes mais acentuadas na Ponta

do Anzol;

Há uma melhora na troca de massas de água, principalmente na parte oeste, abrangendo a

Enseada do Convento e Saco da Tiririca, com uma renovação de águas mais rápida;

A diluição é intensificada na parte oeste e, impulsionada pela forte ação dos ventos NE,

atinge um equilíbrio mais rapidamente, em relação à situação atual.

7.2. Recomendações A Lagoa de Araruama necessita de intervenção urgente, dado o seu contínuo avanço de degra-

dação ambiental. As ações por parte da consciência da população podem ser ainda mais deci-

sivas em relação a soluções de engenharia. Ambas, porém, vão necessitar de planejamento,

execução de tarefas e controle da gestão ambiental.

Este trabalho não teve o propósito de apresentar uma solução de engenharia, mas um

estudo da Lagoa da Araruama com a abertura de um outro canal, visto que esse assunto já ti-

nha sido abordado em alguns trabalhos; porém não havia informação sobre os efeitos hidrodi-

nâmicos ou da qualidade de água que poderiam surgir, o que serviu ainda mais de motivação

para esta dissertação fosse produzida.

Na realização desse trabalho, foi utilizada a ferramenta computacional da modelagem

hidrodinâmica, através do código do sisBaHiA. Para isso, teve que se dispor de dados de cam-

po, os quais deveriam estar mais atualizados; mesmo assim, foi possível se fazer uma análise

150

compatível com o que se esperaria ver na realidade. Em função disso, seria recomendável a

atualização de alguns dados de campo, principalmente batimetria, vazões dos rios e aportes

laterais afluentes e ventos.

Apesar de todas essas dificuldades, esse trabalho pode servir não como solução, mas

como subsídio para outras soluções ou trabalhos. É interessante dar continuidade a essa obra,

por exemplo, realizar um estudo sobre as mudanças e impactos na qualidade de água, visto

que o saneamento continua sendo um problema na região e que não consegue acompanhar a

contínua ocupação da região, principalmente na área da Massambaba, sendo a grande preocu-

pação o despejo do esgoto que é feito “in natura”.

Ao longo do cordão litorâneo que separa a Lagoa do oceano, existe um complexo de

pequenas lagoas, algumas interligadas por canais muito estreitos com a Lagoa de Araruama,

prejudicando muito o seu estado. A inclusão no domínio do modelo da Lagoa da Pitanguinha

teve o propósito de fazê-la como parte da circulação geral do sistema lagunar. Porém, embora

ela não estivesse como objetivo desse estudo, os resultados puderam mostrar grandes impactos

na circulação hidrodinâmica e na renovação e diluição de suas águas, como aparece nas figu-

ras. Dessa forma, isso é mais um subsídio que esse trabalho tem a oferecer para futuros estu-

dos ou soluções que possam vir a serem feitos, no intuito de se interligar algumas lagoas entre

si, a partir da Lagoa da Pitanguinha ou outra mais apropriada e desta com o mar.

As situações foram simuladas para período considerado suficiente para uma renovação

completa das águas da laguna, projetando-se o canal oeste. Dessa forma, não foram incluídos

os efeitos de evaporação e precipitação, considerados relevantes no local. Porém, para que se

tenha resultados concretos, sendo considerados esses efeitos, seria necessária uma simulação

para um longo prazo, o que não era a intenção deste trabalho.

Se efetivamente for considerada a idéia de um canal oeste, há que se fazer estudos mais

detalhados, envolvendo dimensionamento ótimo do canal, já que não foi esse o escopo desse

obra (vide item 5.2). Seria importante abordar neste estudo a estabilidade de sua embocadura,

impactos morfológicos na zona costeira adjacente, efeitos na qualidade de água, etc. Outros

canais podem também ser abertos e a Lagoa ter a sua circulação hidrodinâmica intensificada.

A Região dos Lagos tem apresentado grande desenvolvimento e prossegue em contí-

nua expansão. Com isso, enfatiza-se a importância da preservação do sistema lagunar de Ara-

151

ruama, e do planejamento e concretização de ações corretivas, de modo a beneficiar as rique-

zas e a economia dos municípios da região.

152

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