modelamento hidrodinâmico e da distribuição sedimentar no

MODELAMENTO HIDRODINÂMICO E DA DISTRIBUIÇÃO
SEDIMENTAR NO ESTUÁRIO DO RIO POTENGI E ÁREAS
ADJACENTES: IMPLICAÇÕES NA MIGRAÇÃO DE
DERRAMES DE HIDROCARBONETO
Autores: Eugênio Pires Frazão (mestrado) e Helenice Vital (orientadora). PRH-22, Formação
em Geologia, Geofísica e Informática no Setor Petróleo e Gás na UFRN.
RESUMO
Derramamentos de óleo acidentais ou intencionais podem danificar ecologicamente áreas
sensíveis como estuários e litoral adjacente. As conseqüências ambientais podem ser complexas
se não houver planos efetivos de contenção e limpeza. Neste contexto uma base de dados com
Índices de Sensibilidade Ambiental (ISA), para o estuário do Rio Potengi-RN, elaborada a partir do
confronto de dados de sensoriamento remoto e informações “in situ”, combinadas num SIG
mostrou-se ser um meio efetivo nas operações de contingência e limpeza. Para as simulações
com derramamentos de óleos mais densos do que a água foram coletados dados batimétricos,
sonográficos, sedimentos de fundo e de velocidade-direção das correntes de fundo e para as
simulações com óleos menos densos, coletou-se dados de velocidade-direção das correntes
superficiais, velocidade-direção dos ventos. Os dados de corrente de fundo e de superfície estão
sendo coletados em dois ciclos de maré (preamar e baixa-mar).
1. Introdução
1.1. Apresentação e Objetivos
Os estuários são ambientes sedimentares costeiros cuja evolução depende da
interação entre parâmetros hidráulicos, sedimentares e aspectos morfológicos, e onde a
atividade biológica é uma condicionante fundamental. Constituindo meios receptores de
sedimentos por excelência, onde os processos evolutivos são rápidos, os estuários são
importantes zonas de investigação da morfodinâmica atual e fácies deposicionais da
história geológica recente.
Os sistemas estuarinos são também meios atrativos para ação antrópica, onde o
desenvolvimento das atividades portuárias e marítimas é crescente. Constituem deste
modo, pólos importantes para o desenvolvimento de estudos da geologia e geofísica
marinha relacionados sobretudo com o monitoramento de canais navegáveis, com o
comportamento de zonas de dragagem e de rejeito, e com a construção e manutenção de
obras. Em todos eles, para além do conhecimento dos parâmetros hidrodinâmicos e
compreensão dos padrões de circulação, a natureza dos materiais e a dinâmica
sedimentar constituem componentes determinantes na previsão dos processos atuantes,
devido a evolução no passado recente ser analisada numa perspectiva de compreensão
da evolução futura.
Este trabalho será financiado pela TRANSPETRO, através de um amplo Projeto de
Mapeamento de Sensibilidade Ambiental dos Ecossistemas da Linha de Costa em Áreas
Portuárias de atuação desta empresa. Este mapeamento das Cartas de Sensibilidade
Ambiental (SAO), associado aos resultados de modelos numéricos determinísticos e
probabilísticos de dispersão de óleo no mar, permitem identificar a vulnerabilidade destes
ecossistemas, fornecendo importantes informações para o plano de contingência de
eventos acidentais, bem como a identificação dos setores da costa que terão
acompanhamento científico periódico, ou seja, monitoramento ambiental.
O principal objetivo deste projeto é analisar as situações de risco decorrentes de
eventuais derrames de hidrocarbonetos no estuário do rio Potengi. Este tipo de analise é
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essencial para reduzir as conseqüências ambientais do vazamento, tornar eficientes os
esforços de contenção e limpeza / remoção no Porto de Natal, simulando a hidrodinâmica
forçada pelo vento e sua atuação conjunta (correntes e vento) no transporte de manchas
de óleo, como apoio ao plano de emergência. Desdobram-se como objetivos específicos:
1) elaboração de um mapa de sensibilidade ambiental para localizar os ambientes na
linha de costa sensíveis ao derramamento de óleo, antes que ocorra um acidente, de
modo que as prioridades de proteção possam ser estabelecidas e as estratégias de
contenção e limpeza / remoção delineadas antecipadamente; 2) identificar as unidades
morfológicas da área a partir da interpretação de imagens do satélite Landsat 7-ETM+ de
2001; 3) reconhecimento da morfologia de fundo, através da análise batimétrica e
sonográfica, para verificar a influência das correntes superficiais e de fundo na
modelagem do leito; 4) integrar os dados hidrodinâmicos (marés, ventos, correntes e
parâmetros físicos da água), para analisar os fatores que levam a movimentação e
deposição de cada tipo de sedimento na área de estudo; 5) elaborar um mapa faciológico
e de correntes para simular o transporte de sedimentos; 6) apresentar um modelo
numérico dos parâmetros hidrodinâmicos (correntes, marés e ventos) em situações de
derrames de hidrocarbonetos acidentais, criminosos ou naturais na zona do estuário do
rio Potengi.
1.2. Localização Geográfica da Área de Estudo
A área enfocada no presente estudo acha-se compreendida em dois domínios no
estuário do Rio Potengi e áreas adjacentes, limitada geograficamente pela foz do Rio
Ceará-Mirim (à norte) e pela Barreira do Inferno (à sul), situando-se entre as latitudes de
05º40’38” e 05º56’09” S e as longitudes de 35º12’59” e 35º09’15” W (Figura 01).
Figura 01: Mapa de Localização Geográfica da Área de Estudo.
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2. Metodologia
2.1. Metodologia de Campo
Os levantamentos ecobatimétricos foram realizados ao longo de perfis
perpendiculares e paralelos à calha do Rio Potengi, totalizando 71 perfis, utilizando-se
ecobatímetro da marca Odom modelo Hydrotrac, operando na freqüência de 200 kHz.
Para cada “spike” registrado no papel do ecobatímetro, anotou-se o posicionamento
geográfico com o auxílio do GPS da marca Furuno modelo GP-31 corrigido via link de
rádio com os dados do DGPS (Global Differential Positioning System) da marca Furuno
modelo GR-80. Os dados sonográficos foram obtidos com sonar de varredura lateral da
marca Odom modelo Hydrotrac, utilizando a freqüência de 200 kHz, e da marca EG&G
modelo 260, operando na freqüência de 500 kHz. Sendo que os sedimentos foram
amostrados com draga pontual do tipo “Van Veen”.
As estações fixas para as medições dos parâmetros físicos da água como
temperatura, salinidade, densidade, direção e velocidade da corrente, temperatura do ar,
velocidade e direção do vento foram georeferenciadas, através de um sistema de
posicionamento do tipo DGPS (Diferential Global Positioning System). A cada estação fixa
foi feita uma perfilagem vertical mediante o CTD (Conductivity Temperatura Depth)
modelo 3231 e um ADCP (Acoustic Doppler Current Prolifer) modelo 3500 ambos da
marca Aanderaa. A aquisição dos dados foi realizada em tempo real, podendo ser
processada e exposta em forma de gráficos, monitorada através da visualização em um
notebook, acoplado a uma unidade receptora à bordo do barco.
A investigação “in situ” para elaboração do mapa de sensibilidade ambiental
permitiu identificação de 41 ambientes sensíveis ao derramamento de óleo, em cada
segmento foram coletados sedimentos na zona de intermaré para determinação
granulométrica, efetuada a medida da declividade da face de praia, além de realizado um
amplo registro fotográfico.
2.2. Metodologia de Laboratório
A imagem digital utilizada para identificação das unidades geomorfológicas e
classificação da sensibilidade ambiental dos ambientes costeiros foi a do sensor ETM+ do
Landsat 7 (órbita/ponto 214-064 de 04 de agosto de 2001), o pré-processamento e
processamento da imagem foram realizados no software ER-Mapper v 6.0 disponível no
Laboratório de Geoprocessamento do Programa de Pesquisa e Pós-Graduação em
Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
(UFRN).
A hierarquização dos ambientes costeiros foi feita baseada no sistema de
classificação do Índice de Sensibilidade Ambiental (ISA) desenvolvido pelo NOAA – U.S.
National Oceanic and Atmospheric Administration, tendo sido adaptado às peculiaridades
existentes na área estudada. O grau de sensibilidade da linha de costa é controlado pelos
seguintes fatores: a) exposição à energia de ondas e marés; b) declividade da costa, c)
tipo de substrato; d) produtividade e sensibilidade biológica dos ecossistemas.
O levantamento dos (ISA) a partir do uso do sensoriamento remoto e dos dados
das informações “in situ” dos ambientes costeiros, foram confrontados e armazenados
num Sistema de Informações Geográficas (SIG), o que permitiu a geração de vários
mapas temáticos.
Um modelo digital de terreno (MDT) a partir da digitalização das cotas da Carta
Topográfica Natal, escala 1:100.000, elaborada pelo DGE no ano de 1983, foi interpolado
no software Surfer 7.0 através do método de krigagem. Esses dados interpolados, foram
combinados com a imagem digital do Landsat 7-ETM+, para confeccionar MDTs utilizados
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na localização das unidades geomorfológicas e na identificação dos principais
falhamentos.
Para confecção do mapa batimétrico em laboratório todas as profundidades
registradas foram reduzidas a um datum constante onde o zero relativo aproxima-se do
zero absoluto estabelecido para o nível de águas de baixa mar, em seguida foram
analisados e filtrados para corrigir eventuais erros.
As formas de leito registradas pelo sonar de varredura lateral com freqüências de
200 e 500 kHz, foram classificadas segundo Ashley (1990) baseado na morfologia, como
o tamanho (comprimento e altura) que classifica as dunas subaquáticas em: C=0.6-5m,
H=0.075-0.4m, pequenas; C=5-10m, H=0.4-0.75m, médias; C=10-100m, H=0.75-5m,
grandes; C=>5m, muito grandes.
Para o tratamento dos parâmetros físicos da água como temperatura, salinidade,
densidade e corrente foi utilizado o software da Aanderaa v 2.20, com a finalidade de
filtrar e reduzir os dados coletados pelo CTD e ADCP, e identificar as possíveis perdas de
integridade (alterações em seus valores); processamento para aquisição de tabelas,
construção de mapas de contorno e criação dos perfis de temperatura, salinidade,
densidade e corrente, mediante o software Surfer 7.0.
No laboratório do grupo GGEMMA (Geologia e Geifísica Marinha e Monitoramento
Ambiental), as amostras de sedimentos estão sendo tratadas e analisadas
granulometricamente em um granulômetro a laser da marca CILAS.
3. Resultados
A partir dos perfis transversais e longitudinais elaborou-se um mapa batimétrico
para estudar a influencia da dinâmica estuarina na morfologia de fundo atual, como pode
ser visto que no estuário do rio Potengi, as zonas de maiores profundidades se encontram
junto à margem direita. Na margem esquerda um avançado preenchimento sedimentar
contribui para o crescimento lateral em direção ao canal estuarino.
Os mapas batimétricos em forma de bloco-diagrama das 5 sub-áreas, revelaram a
presença de duas zonas morfológicas distintas: (1) Zona do Canal Principal apresentando
em média 170 metros de largura e profundidade na faixa de 8 metros, constituindo-se
claramente na continuação da linha de talvegue do rio Potengi que acompanha sua
margem e (2) Alto Fundo do Estuário, zona definida a partir das isóbatas menores que 5m
que se distribuem contornando toda a borda do rio Potengi, abrangendo a área desde a
Ponte do Igapó até a sua foz. Esta ultima zona é caracterizada por apresentar bancos de
areia e planícies lamosas.
Os registros sonográficos de 200 e 500 kHz permitiram a identificação de diversas
formas de leito. Em ambos os registros observaram-se a mesma feição de fundo, porém
com resoluções diferentes, como por exemplo, as formas de leito 3-D que só foram
possíveis de ser registradas no sonar de varredura lateral de 500 kHz. Nos sonogramas
adquiridos registrou-se arenitos de praia submersos na foz do rio Potengi, campos de
dunas subaquáticos, que podem atingir até 3m de altura e 70m de largura próximo a foz,
bancos de areia e planícies lamosas.
De acordo com suas características geomorfológicas foram mapeados os seguintes
tipos de linha de costa: praias de areia fina a média, praias arenosas com recifes em
franja, costa bordejada por falésias de rochas sedimentares, planícies de marés expostas
e manguezais.
A combinação das técnicas de investigação “in situ” e de sensoriamento remoto
permitiram identificar e mapear 41 segmentos de ambientes costeiros, sendo que cada
um apresenta seu grau de sensibilidade ambiental a poluentes derramados e
recomendações distintas de resposta e limpeza, de acordo com as classificações da
sensibilidade da linha de costa para a elaboração do mapa de sensibilidade ambiental da
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NOAA. Este método mostrou-se eficaz no mapeamento da localização e distribuição
espacial dos segmentos mais sensíveis, tais como os manguezais, planícies de maré,
arenitos de praia, falésias em rochas sedimentares e enrocamentos artificiais. O
levantamento de uma base de dados com Índices de Sensibilidade Ambiental (ISA) a
partir do uso do sensoriamento remoto e sistemas de informação geográfica (SIG)
mostrou-se ser um meio efetivo nas operações de contingência e limpeza.
Os dados de corrente, temperatura, salinidade e densidade da água estão sendo
processados e corrigidos, para gerar modelos numéricos de simulação aos
derramamentos de óleo para o estuário do Rio Potengi e áreas adjacentes.
4. Bibliografia
ASHLEY, G. M. 1990. Classification of Large-scale Subaqueous Bedforms: a new look at an old
problem. Journal of Sedimentary Petrology, 60(1): 160-172.
NOAA, 1997. Environmental Sensitivity Index Guidelines, Version 2.0. NOAA Technical
Memorandum NOS ORCA 115. Seattle: Hazardous Materials Response and Assessment
Division, National Oceanic and Atmospheric Administration, 79 pp. + appendices.
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