Erosão de dunas com os modelos XBeach e Litprof

Abstract

Este estudo enquadra-se na área da investigação científica da dinâmica litoral e visa melhorar a avaliação e previsão da vulnerabilidade/resiliência de sistemas dunares à acção das ondas em condições de tempestade marítima. O objectivo do estudo foi avaliar o desempenho dos modelos XBeach (com elevado potencial para erosão de praias e dunas) e Litprof do sistema de modelação Litpack (um dos modelos mais eficazes nesta área, vastamente aplicado a nível mundial em projectos de investigação e consultoria) na erosão de dunas. Testaram-se os modelos para um caso de verificação de erosão de duna realizado em canal de grande escala de laboratório. A avaliação do desempenho dos modelos foi feita com base na análise da evolução morfológica e em indicadores de impacto (volume de erosão, recuo da duna e recuo do topo da duna) e de erro (Brier Skill Score). Apresentam-se e testam-se os parâmetros por defeito (standard set of parameter settings) para ambos os modelos. Da avaliação de desempenho dos dois modelos com os parâmetros por defeito concluiu-se que o desempenho do modelo XBeach é razoável e do modelo Litprof é fraco. Recomenda-se que numa aplicação de engenharia para previsão da erosão de dunas, em que importa não só a precisão como também estar do lado da segurança, o modelo XBeach com os parâmetros por defeito deve ser usado com precaução, uma vez que o volume de erosão foi subestimado. Apresentam-se, discutem-se e testam-se os parâmetros de calibração para ambos os modelos. Concluiu-se que os parâmetros mais influentes na evolução morfológica foram: beta, break, facua, gammax, hswitch, lws e wetslp, para o modelo XBeach e Maximum Angle of Bed Slope, para o modelo Litprof. Os parâmetros lws e wetslp do modelo XBeach foram aqueles que conferiram ao perfil final uma geometria mais próxima da configuração observada. Os resultados obtidos para o indicador de erro BSS evidenciam que o melhor desempenho foi obtido com alteração do parâmetro lws e que o segundo melhor desempenho foi obtido com a alteração do parâmetro wetslp, sendo a ambos atribuída a classificação de excelente. Uma vez que a alteração morfológica alcançada com a modificação do parâmetro lws permitiu melhorar a previsão das duas características fundamentais sob o ponto de vista da engenharia que são o recuo do topo da duna e o limite da extensão da zona activa (onde se observou a formação da barra submersa durante a experiência), considera-se que este parâmetro é de grande relevância na simulação da evolução da erosão de dunas com o modelo XBeach. No seu melhor desempenho o modelo Litprof calibrado reproduziu correctamente o recuo do topo da duna, simulou a formação de uma barra submersa na posição observada experimentalmente, simulou incorrectamente o volume de erosão (cerca de metade do observado) e o declive da duna, e consequentemente gerou um avanço da duna ao nível do mar em vez de recuo. Por este motivo recomenda-se precaução na aplicação do modelo Litprof para previsão da erosão de dunas. Verificou-se também que a teoria de onda não foi relevante na evolução do perfil neste caso de estudo. Da comparação dos modelos morfodinâmicos XBeach e Litprof nas duas fases, i.e., na fase de teste com os parâmetros por defeito e na fase de calibração, concluiu-se que foi o modelo Xbeach que apresentou o melhor desempenho neste caso de estudo. A execução deste estudo permitiu testar e ficar a conhecer a elevada capacidade do modelo XBeach e a razoável capacidade do modelo Litprof na previsão da erosão de dunas.