1. Enquadramento
O Grupo de Trabalho do Litoral (GTL) (Despacho n.º 6574/2014, de 20 de maio, do Secretário de Estado do Ambiente) refere a possibilidade de construção de quebra-mares destacados com vista como medida de proteção/defesa costeira.
O Programa da Orla Costeira (POC) Ovar-Marinha Grande prevê no seu relatório e programa de execução, a criação de novas estruturas de defesa, em áreas críticas, onde se possam testar soluções inovadoras. Neste tipo de solução enquadram-se os quebra-mares destacados.
O troço costeiro entre a Praia da Barra e a Praia de Mira, designadamente, no setor entre a Costa Nova e o Areão apresenta tendência erosiva de longo prazo, manifestada pelo recuo acentuado da linha de costa baixa e arenosa (sistema praia-duna). Os resultados indicados na Figura 1 mostram a evolução da linha de costa no longo, médio e curto prazo. No longo prazo, entre 1958 e 2021, o recuo médio foi de - 140 m e máximo de 370 m, com uma taxa média de recuo anual de -2.5 m. No médio prazo, entre 2010 e 2021, a tendência que se verifica é de estabilização, e no curto prazo, entre 2018 e 2021, de ligeira acreção com uma taxa média de evolução de + 2 m/ano.
2. Introdução
Em prossecução do previsto no POC, a APA desenvolveu o “Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira”, tendo, através, de um Concurso Público Internacional com Prévia Qualificação, contratado o consórcio constituído entre o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), Universidade de Aveiro (UA) e Instituto Superior Técnico (IST).
O estudo em causa, concluído em 2023, teve por objetivo a caracterização e definição dos parâmetros de dimensionamento e localização de um quebra-mar destacado (QMD), em frente à Praia da Vagueira (Município de Vagos, distrito de Aveiro). Pretendia-se que este quebra-mar destacado fosse multifuncional, cumprindo os seguintes objetivos por ordem de prioridades:
- Reduzir o risco de galgamentos costeiros no aglomerado urbano da Praia da Vagueira;
- Promover o eventual acréscimo do areal da praia emersa em frente à defesa aderente, reforçando a defesa natural contra a erosão e inundação costeira e fomentando o seu maior usufruto e segurança balnear;
- Criar uma onda de surf de referência, potenciando a economia associada a esta atividade.
Desenvolveram-se diferentes trabalhos, cujos resultados se complementaram para definição das soluções mais indicadas atendendo aos objetivos e local em questão. Os diferentes desenhos da estrutura foram sujeitos a uma análise custo-benefício que ditou sobre a viabilidade económica dos mesmos. Desta forma, procurou-se encontrar a melhor solução, em termos técnicos, e económicos.
Os trabalhos envolvidos no estudo compreenderam quatro tipologias, cuja metodologia e objetivos se descrevem de forma sucinta de seguida:
1) Estudos em modelo matemático, com as seguintes componentes:
a) Efeito do quebra-mar na redução dos galgamentos e diminuição do risco para a população;
b) Efeito do quebra-mar na promoção de um acréscimo da praia e na dinâmica sedimentar em geral;
c) Efeito do quebra-mar nas correntes litorais;
d) Hidrodinâmica das ondas em torno do quebra-mar para os desportos de deslize.
2) Estudos em modelo físico reduzido sobre:
a) Efeito do quebra-mar na dinâmica sedimentar próxima;
b) Otimização da solução de quebra-mar com vista à geração de ondas para o surf.
3) Monitorização, aquisição de dados e trabalho de campo:
a) Monitorização contínua através de sistema de vídeo-monitorização (single/multiple cams);
b) Monitorização topo-hidrográfica;
c) Realização de campanhas de campo para ajudar a compreender a hidro-morfodinâmica da zona ativa da praia atual possibilitando a aferição de modelos matemáticos.
4) Análise custo-benefício da melhor solução técnica e/ou de um conjunto de soluções alternativas.
3. Condicionantes locais
Do conjunto dos dados analisados, destaca-se que o setor em estudo tem uma elevada dinâmica sedimentar, pela variabilidade inter-anual dos fundos adjacentes à praia da Vagueira e pela variabilidade longitudinal das taxas de evolução da linha de costa, dependente dos forçamentos oceanográficos (eventos extremos) e das fontes sedimentares (intervenções de alimentação artificial). Estas dependências são também observadas na localização e dinamismo (transversal e longitudinal) das barras submersas, sendo que todos estes aspetos têm de ser considerados na implantação de um QMD na Vagueira.
4. Pré-dimensionamento
Identificou-se que a principal dificuldade relativa ao pré-dimensionamento dos parâmetros físicos de um QMD submerso prende-se com a compatibilização entre as funções de obra de defesa costeira e de geração de ondas de qualidade para a prática do surf. Foram identificados um conjunto de valores preliminares para os parâmetros mais relevantes relativos à configuração do QMD da Praia da Vagueira. Adicionalmente, especificaram-se os critérios de projeto relativamente à proteção contra galgamentos e redução da erosão costeira, dando origem a uma pormenorização dos parâmetros de pré-dimensionamento. Destes, relevam a distância do QMD à linha de costa, o comprimento do QMD e nível de submersão (ou a cota do coroamento). Selecionaram-se assim 10 configurações com diferentes posições e comprimentos de um QMD linear, cujo desempenho foi analisado através de modelação matemática.
5.Redução do risco de galgamentos costeiros
Verificou-se que para a situação atual, existe um risco de galgamento insignificante ao longo de toda a defesa longitudinal aderente, exceto na zona coincidente com a curvatura daquela estrutura, onde se obteve risco reduzido. Para as diferentes soluções de QMD, verificou-se que qualquer uma delas conduz a uma redução significativa do caudal médio galgado máximo e do número de eventos de galgamento. O risco mantém-se ou reduz-se face à situação atual.
As configurações de QMD que conduzem a menor frequência e menor caudal de galgamento são aquelas com uma distância à linha de costa de 300 m e com comprimento entre 200 m e 300 m. A solução de QMD c300d400 (comprimento=300 m, distância à linha de costa=400 m) também apresenta valores reduzidos do caudal médio galgado e do número de eventos de galgamento, com risco de galgamento insignificante em toda a defesa aderente.
6. Promoção do acréscimo da largura da praia
Todas as configurações de QMD analisadas numericamente induzem o crescimento de um saliente, cuja largura máxima varia, aproximadamente, entre 10 e 60 m, dependendo das características geométricas do QMD, do coeficiente de transmissão, Kt, e das características da agitação marítima incidente. A solução de QMD c300d400, paralelo à costa, foi a que melhor compatibiliza os resultados numéricos da redução do risco de erosão e promoção do acréscimo de praia com o da redução do risco de galgamento, tendo sido explorada em modelo físico.
Os resultados dos ensaios em modelo físico indicam que para um QMD com a cota de coroamento definida previamente a +0,34 m (ZH) (0,5 m abaixo do nível de baixa-mar de águas vivas média) o Kt seria de 0,77, o qual é mais elevado que o desejável. Nestas condições, estimou-se o desenvolvimento de um saliente para a solução c300d400, da ordem de 10 a 20 m (considerando os resultados numéricos e de modelação física, e as incertezas que lhes estão associadas). O QMD c300d400 oblíquo 45º à praia conduz à formação de dois salientes na zona protegida, de dimensões semelhantes ao saliente único formado com a solução de QMD paralelo à praia. Estes QMD podem favorecer a formação de correntes de circulação de elevada magnitude na zona adjacente, que poderão pôr em causa a segurança de banhistas.
7. Promoção de ondas de surf de referência
Para a situação atual, sem QMD, a rebentação das ondas dá-se junto à linha de costa (até cerca de 100 m) e é do tipo progressivo, sendo adequada para a prática de surf para iniciantes. Para o caso com QMD c300d400 paralelo à praia, verifica-se que a rebentação se localiza ao longo da estrutura e é do tipo mergulhante. Obtêm-se ainda ângulos de rebentação próximos de 0° que, em conjunto com rebentação mergulhante, não propiciam condições adequadas para a prática de surf. Neste caso, junto à costa, as condições de surf poderão piorar na zona de sombra do QMD. Para o caso do QMD c300d400 oblíquo 45°, a rebentação dá-se sobre cerca de metade da estrutura e é do tipo mergulhante. Os ângulos de rebentação variam entre 40°-50°, sendo adequados à prática de surf por surfistas experientes e profissionais. No entanto, as condições de surf junto à costa poderão piorar na zona de sombra do QMD.
8. Análise custo-benefício
Excluindo o valor potencial do surf, a análise custo-benefício de 4 soluções de configuração permitiu concluir que o cenário c300d400, paralelo à costa, é economicamente inviável no horizonte temporal de 20 anos. Das 4 alternativas analisadas, somente a solução c200d200 parece ser economicamente viável. Com uma configuração de QMD submerso que resulte em ondas propícias para a prática do surf e igualmente eficaz sobre os restantes pontos de vista, i.e., uma configuração próxima da c300d400 oblíqua 45°à costa, o valor potencial adicional do surf tornaria o cenário c300d400também potencialmente viável.
Note-se, contudo, que existe elevada margem de incerteza relativa a estas projeções. Em particular, a análise efetuada acarreta elevada incerteza nas estimativas dos custos de investimento inicial e de manutenção do QMD, os quais só poderiam ser melhor estimados em fase de projeto da obra.
9. Limitações ao desempenho e oportunidades associadas à construção de um QMD
Identificou-se que a cota de coroamento de um QMD submerso é primordial no seu desempenho na promoção de um saliente. É expectável que uma estrutura marítima deste tipo, por exemplo de construção convencional com núcleo TOT, camadas de filtro e camada de proteção (em enrocamento ou blocos artificiais), sofra assentamentos quer pela interação com o fundo móvel de areia, quer por rebaixamento das camadas superiores pelas sucessivas ações de temporais marítimos. Isto suscita a preocupação da manutenção da eficácia da estrutura ao longo do seu tempo de vida. Seria assim recomendável a eventual construção de um QMD com maior cota de coroamento que a inicialmente projetada, de forma a garantir maior eficácia no seu tempo de vida. Ou seja, a estrutura deixaria de ser submersa, o que acarreta só por si outro tipo de impactes, nomeadamente, paisagísticos.
Outra preocupação associada à construção de um QMD é a dificuldade associada à execução de operações de manutenção. Qualquer estrutura marítima exige manutenção de forma a manter a sua eficácia para o cumprimento dos objetivos para a qual foi projetada. No caso de um QMD, as operações de manutenção teriam de ser efetuadas por via marítima, o que dadas as condições locais implicaria várias dificuldades, como sejam a janela temporal para execução da intervenção e os elevados custos associados.
10. Conclusões
É tecnicamente viável a implantação de um quebra-mar destacado submerso na Praia da Vagueira, existindo porém diversas restrições:
1) Das configurações avaliadas, unicamente a solução com menores custos (que variam proporcionalmente com o comprimento do QMD e a distância deste à praia) – c200d200 – é que origina um VAL positivo ao fim de cerca de 10 anos, ou seja, é economicamente viável a partir desse horizonte temporal;
2) A solução de QMD submerso paralelo à costa c300d400 é a que, tecnicamente, melhor compatibiliza a redução do risco de erosão e de promoção do acréscimo de praia com o da redução do risco de galgamento. Esta solução é desadequada para a prática de surf;
3) Prevê-se o assentamento do QMD ao longo do período de vida útil da obra. Tal traduzir-se-á numa perda de eficácia no respeitante à promoção do acréscimo de praia, face à situação inicial;
4) Para a situação atual obteve-se um risco de galgamento insignificante ao longo de toda a defesa longitudinal aderente (i.e., não é preciso levar a cabo medidas de controlo de risco);
- a) Face às duas conclusões anteriores, para o objetivo de promoção do acréscimo do areal na Praia da Vagueira e garantia da eficácia da obra por um período mais vasto, recomenda-se a execução de um QMD submerso com a cota de coroamento inicial próxima da cota do nível de baixa-mar médio (+1,18 m ZH). Esta cota de coroamento também favorecerá a redução do risco de galgamento (apesar de, atualmente, ser insignificante na quase totalidade da extensão da defesa aderente).
5) A solução de QMD oblíquo 45º à praia c300d400 induz a formação de ondas adequadas para a prática de surf por surfistas experientes e profissionais. Morfologicamente, esta configuração de QMD conduz à formação de dois salientes na zona protegida, de dimensões semelhantes ao saliente único formado com a solução de QMD paralelo à praia c300d400. Esta solução não foi alvo de estudo aprofundado no respeitante à proteção ao galgamento nem da hidrodinâmica em redor do QMD;
6) O QMD c300d400 paralelo à praia pode favorecer a formação de correntes de circulação de elevada magnitude na zona adjacente, que poderão pôr em causa a segurança de banhistas;
7) Para a situação atual, sem QMD, a rebentação dá-se junto à linha de costa e é do tipo progressivo, sendo adequada para a prática de surf. Ângulos de rebentação próximos de 0° e uma rebentação do tipo progressivo, que ocorre ao longo de uma distância suficientemente longa, proporcionam condições de surf adequadas para surfistas iniciantes;
8) Para o caso com QMD 0º (paralelo à linha de costa), verifica-se que a rebentação se localiza ao longo da estrutura e é do tipo mergulhante. Os ângulos de rebentação são próximos de 0°, não sendo adequados para a prática de surf. Junto à costa as condições de surf poderão piorar na zona de sombra do QMD;
9) Para o caso com QMD 45º, a rebentação dá-se sobre cerca de metade da estrutura e é do tipo mergulhante. Os ângulos de rebentação variam entre 40°-50°, sendo adequados à prática de surf por surfistas experientes e profissionais. No entanto, as condições de surf junto à costa poderão piorar na zona de sombra do QMD;
10) Se não houver nenhuma intervenção de reforço aluvionar, o acréscimo do areal na Praia da Vagueira resultante da construção do QMD implicará uma maior erosão a sul do esporão da Vagueira, do que aquela que ocorreria se este não fosse construído.
11. Aspetos negativos a ponderar
Os QMD, como todas as obras fixas, ao mesmo tempo que podem promover o alargamento de um trecho de praia abrigada, também provocam erosão num trecho a sotamar;
Os QMD, como todas as obras fixas, não permitem resolver o problema de défice sedimentar responsável pelo processo erosivo num determinado trecho (e neste, em particular), mas apenas proporcionam uma proteção local onde ela possa ser mais necessária (e.g., num núcleo urbano);
C. Numa perspetiva de multifuncionalidade, os exemplos de projetos de QMD ou de recifes artificiais para o surf bem-sucedidos são escassos ou inexistentes, ao que acresce que grande maioria de QMD ou recifes artificiais já construídos insere-se em locais com amplitudes de maré inferiores às da costa ocidental portuguesa;
D. Um dos motivos para o insucesso dos QMD, deve-se a problemas de erosões localizadas e de afundamento nos solos arenosos. O facto de se projetar a construção de uma estrutura sobre fundos móveis lança desafios relacionados com a estabilidade das fundações, sendo os fundos em frente à Praia da Vagueira predominantemente arenosos e apresentando elevado dinamismo, verificando-se a presença de uma barra longitudinal;
E. São de antecipar assentamentos da estrutura e erosões localizadas, com a eventual necessidade de intervenções de manutenção mais frequentes ou a redução do desempenho da estrutura;
F. O setor em estudo tem uma elevada dinâmica sedimentar, também traduzida pela movimentação (transversal, longitudinal e vertical) das barras submersas. A localização do QMD c300d400 está claramente na zona de desenvolvimento daqueles elementos morfológicos. Este facto aponta para um potencial conflito entre a implantação do QMD e a mobilidade natural do sistema de barras submersas que podem ter uma elevada expressão vertical;
G. Qualquer estrutura marítima exige manutenção de forma a manter a sua eficácia para o cumprimento dos objetivos para que foi projetada. No caso de um QMD prevê-se que as operações de manutenção tenham de ser efetuadas por via marítima, o que dadas as condições locais teria vários entraves (por ex., a “janela temporal” para execução da obra) e elevados custos;
H. Devido à diversidade de parâmetros intrínsecos à obra, à escolha dos materiais e métodos de construção, à disponibilidade de materiais de pedreira em regiões próximas, à previsível dificuldade de execução de operações de manutenção e a outros fatores, considera-se que existe elevada incerteza nas estimativas usadas na análise custo-benefício efetuada, quanto aos custos de investimento e de manutenção do QMD.
12. Proposta de atuação
Face ao exposto e atendendo à grande incerteza associada aos resultados (sobretudo nos que se referem à análise custo-benefício e modelação da evolução da linha de costa), ao reduzido acréscimo do areal na praia da Vagueira promovido pelo QMD, à amplificação da erosão a sotamar da Vagueira, à reduzida atenuação dos galgamentos (atualmente já quase inexistentes) sobre a obra aderente, bem como a grande dificuldade e custo associado à realização de obras de manutenção, considera-se que no momento presente e no médio prazo não se deverá avançar com este processo.
Em alternativa, será dada continuidade à política de reposição total ou parcial do balanço sedimentar a norte, na zona da Costa Nova, com dragados provenientes das operações de manutenção do Porto de Aveiro ou recorrendo-se às manchas de empréstimo off-shore identificadas no âmbito do projeto CHIMERA desenvolvido pela APA. No presente Estudo verificou-se que a zona central da Praia da Vagueira adjacente à defesa longitudinal aderente tem evoluído no sentido de acreção e de ganho de volume da praia emersa. Esta tendência está em linha com os resultados da monitorização efetuada pela APA (Programa COSMO) e Universidade de Aveiro, que mostram uma clara atenuação do processo erosivo neste setor costeiro (redução de 80 % no longo prazo para 30 % no curto prazo), em resultado das sucessivas intervenções de alimentação artificial promovidas maioritariamente pela APA, S.A e mais recentemente pela APA,SA e APA, I.P. (cerca de 7 M m3 nos últimos 10 anos).
Caso se venha a verificar no futuro uma tendência para o agravamento da tendência erosiva neste setor costeiro, ponderar-se-á o reforço sedimentar na Praia da Vagueira ou um aumento da magnitude das alimentações artificiais de areia a norte.
O presente estudo foi cofinanciado pelo Programa Operacional Sustentabilidade e Eficiência no Uso de Recursos.
Para saber mais
