Evolução do sistema praia-duna de S. João da Caparica após alimentação artificial

Tese de mestrado , Geologia do Ambiente, Riscos Geológicos e Ordenamento do Território, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021Esta dissertação versa sobre a evolução do sistema praia-duna de S. João da Caparica após as mais recentes intervenções que este troço requereu face à erosão costeira que o afeta desde meados do século XX. Os principais objetivos são: a caracterização e interpretação da evolução morfológica e volumétrica do sistema praia-duna, na sequência da última operação de reforço sedimentar e da reconfiguração das estruturas de retenção de areias eólicas, a caracterização dos sedimentos daquele sistema e a investigação de relações entre a evolução morfológica e volumétrica da duna, o regime de ventos e a precipitação. Foram utilizadas três tipologias de dados — topográficos, sedimentológicos e de vento — compilados de diversos autores e entidades e de duas campanhas de campo no âmbito desta dissertação. Os dados topográficos permitiram calcular indicadores morfológicos e caracterizar a evolução sazonal da praia, bem como quantificar tendências de evolução a escala temporal mais alargada. Possibilitaram, também, a construção de mapas de distribuição das diferenças altimétricas e a determinação da retenção volumétrica, do balanço sedimentar e do volume de acreção e erosão na praia e na duna. As amostras de duna, berma e face de praia foram sujeitas a ensaio granulométrico para extrair os principais parâmetros estatísticos de distribuição. A caracterização do vento permitiu a determinação do vento eficaz que, por sua vez, se traduziu num proxy do transporte sólido potencial. Comparou-se, nos mesmos períodos, os padrões de evolução da volumetria da duna com o transporte sólido eólico potencial, considerando a superfície seca e a totalidade dos ventos eficazes e reduzindo, depois, a série de ventos aos que sopram do mar para terra. Considerou-se, ainda, numa segunda aproximação, a influência do teor de humidade da areia, determinada pela precipitação, que influencia a velocidade de atrito crítica necessária à manutenção do transporte eólico. Os resultados indicam que a praia de S. João da Caparica adquire, durante a maior parte do tempo, características refletivas e, ocasionalmente, características mais próximas do extremo dissipativo, simplificando a sua organização morfológica. O sector sul é mais suscetível à erosão e é mais frágil na retenção de areias. A monotonia dos resultados granulométricos demonstra que a textura dos sedimentos se tem mantido inalterada desde há, pelo menos, 30 anos; as alimentações artificiais de setembro de 2014 e outubro de 2019 não deixaram assinatura reconhecível nas amostras analisadas. A última alimentação artificial, concluída em setembro 2019, impôs uma perturbação ao sistema que, contudo, foi seguida da retoma da tendência erosiva que o caracteriza. Os limites de longevidade da alimentação artificial foram estimados em 4 anos, considerando um limiar crítico volumétrico de 160 000 m3 . No seu todo, o sistema dunar encontra-se em acreção, a taxas de +3 500 m3 /ano, em virtude da intervenção de restauro do projeto ReDuna. A acreção foi mais intensa e espacialmente mais continua no domínio localizado mais a barlavento, adjacente à fiada de paliçadas de retenção de areia que confina com a alta praia. Os valores do transporte sólido eólico potencial e da variação volumétrica observada nos dois domínios mais externos do sistema demonstraram elevada correlação. A introdução da humidade como fator de inibição do transporte sólido produziu resultados aquém do esperado devido à metodologia de parametrização adotada. Não foi possível concluir, com objetividade, sobre as relações entre a largura da berma (que condiciona o fetch) e o transporte sólido eólicoThis dissertation is focused on the evolution of the S. João da Caparica beach-dune system after the most recent interventions that were required in face of the coastal erosion that affects it since the mid-20th century. The main objectives are the characterization and interpretation of the morphological and volumetric evolution of the beach-dune system following the last nourishment operation and the reconfiguration of the aeolian sand fences, the characterization of sediments, and the investigation of relations between the morphological and volumetric evolution of the dune, the wind regime and precipitation. Three types of data — topographic, sedimentological and wind — compiled from several authors and entities and from two field campaigns were used in the scope of this dissertation. The topographic data allowed to calculate morphological indicators and to characterize the seasonal evolution of the beach, as well as to quantify evolution trends at a longer time scale. It also allowed the construction of altimetric difference distribution maps and the determination of volumetric retention, sediment budget and accretion and erosion volume in the beach and dune. The dune, berm and beach face samples were subjected to grain-size analysis to extract the main statistical distribution parameters. Wind characterization allowed the determination of the effective wind, which, in turn, translated into a proxy of the potential solid transport. For the same periods the patterns of dune volumetric evolution were compared with the aeolian solid transport potential, considering the dry surface and all the effective winds, and then reducing the series to winds blowing from sea to land. In a second approach the influence of sand moisture determined by precipitation, which influences the threshold shear velocity required to maintain wind transport was also considered. Results indicate that S. João da Caparica beach acquires, during most of the time, reflective characteristics and, occasionally, characteristics closer to the dissipative extreme, simplifying its morphology. The southern sector is more susceptible to erosion and is more fragile in retaining sands. The monotony of the granulometric results demonstrates that sediment texture has remained unchanged for at least 30 years; the beach nourishment of September 2014 and October 2019 having left no recognisable signature on the samples analysed. The last beach nourishment, completed in September 2019, imposed a disturbance to the system which was, however, followed by the resumption of the previously established erosive trend. The longevity limits of the artificial nourishment were estimated to 4 years, considering a threshold volume of 160 000 m3 . Overall, the dune system is accreting, at rates of +3 500 m3 /year, due to the ReDuna project restoration intervention. Accretion was more intense and spatially more continuous in the dune domain located closer to the beach, adjacent to the row of sand fences bordering the upper beach. Values of potential aeolian transport and volumetric variation observed in the two outermost domains of the dune system showed high correlation. The introduction of humidity as a factor of inhibition of solid transport produced results below the expected due to the parameterization methodology adopted. It was not possible to objectively conclude on the relationships between berm width (which conditions fetch) and aeolian solid transpor