Mestrado em Engenharia CivilDiversas ações antropogénicas têm enfraquecido o caudal sólido afluente ao
litoral, reduzindo a alimentação de sedimentos nas praias e conduzindo a um
recorrente e generalizado recuo da posição da linha de costa. Perante este
cenário, diferentes alternativas de intervenção de defesa costeira têm sido
efetuadas em zonas de maior sensibilidade, sendo uma das mais frequentes, a
construção de obras longitudinais aderentes. No entanto, a falta de
monitorização destas estruturas, conjugada com o agravamento do grau de
exposição das frentes costeiras urbanizadas à erosão, têm conduzido a um
aumento da frequência de ocorrência de danos em diversas localidades, não
só nas próprias estruturas, mas também nas zonas marginais às obras
aderentes (infraestruturas, estabelecimentos comerciais e habitações).
No âmbito deste trabalho, o estudo dos diversos fenómenos de propagação de
ondas possibilitou a obtenção das características de agitação marítima locais,
o que, juntamente com a análise do espraiamento das ondas, permitiu a
avaliação do limite máximo de espraio em estruturas de defesa costeira. Foi
desenvolvida uma metodologia de cálculo para estimar a frequência de
galgamentos de obras longitudinais aderentes, em função da profundidade de
fundo à frente da obra e do desnível entre a cota de coroamento e o nível
médio do mar. Tendo em conta que o clima de agitação marítima e o
comportamento do perfil de praia estão intrinsecamente associados à evolução
da frequência de galgamentos ao longo do tempo, identificaram-se os fatores
que conduzem a uma tendência de abaixamento do perfil de praia.
Analisaram-se diversas formulações para estimar a profundidade máxima de
erosão, permitindo antecipar o aumento da frequência dos eventos de dano e
dos custos associados ao longo do tempo. Face a este problema,
estimaram-se as frequências de galgamento no caso de estudo (praia do
Furadouro) e avaliou-se a eficiência de várias abordagens de intervenção para
reduzir a frequência de galgamentos existente (aumento da cota de
coroamento, alimentação artificial do perfil de praia e construção de um
patamar intermédio no talude da obra). Para tal, procedeu-se a uma análise
custo-benefício das diversas soluções de intervenção, tendo em conta os
custos de reabilitação das obras, os encargos de limpeza da via pública e
reparação de infraestruturas e os danos devido às inundações.
Por outro lado, é fulcral avaliar os custos diretos e indiretos da construção e
manutenção de obras aderentes comparativamente ao valor económico, social
e histórico do património que protegem. Para isso, com o auxílio do modelo
numérico LTC, foi simulada a evolução da posição da linha de costa para
vários cenários de prolongamento da obra longitudinal aderente sul do
Furadouro para fazer face ao problema da erosão. Novamente, procedeu-se a
uma análise custo-benefício de forma a estudar a viabilidade económica da
construção destas estruturas para fazer face ao recuo da linha de costa.Several anthropogenic actions have been weakening the sediment supplies to
the coastal zones, reducing the amount of sediments available on the beaches
and leading to a general and recurrent retreat of the shoreline position. Given
this scenario, different coastal defence interventions, oftentimes longitudinal
revetments, have been made in the past decades in certain areas with high
erosion rates. However, the lack of monitoring of these coastal defence
structures, combined with the degree of exposure of the urban areas to erosion,
have led to an increased frequency of damage events in several locations, not
only on the rubble mound revetments, but also in the marginal areas (damaging
infrastructures, commercial establishments and housing).
The study of wave propagation phenomena allows the prediction of the local
wave characteristics, which, along with the analysis of the wave induced setup,
enables the evaluation of the maximum run-up heights. A calculation
methodology was developed in order to assess the overtopping frequency of
longitudinal revetments, depending on the bottom depth at the toe of the
structure and on the height difference between the mean water level and the
crown level. Given that the wave climate and the beach profile are intrinsically
associated with the evolution of the overtopping frequency over time, the
causes for the lowering of the beach profile were identified and various
formulations were analysed in order to estimate the maximum scour depth, to
anticipate the frequency of damage events and the evolution of flood costs over
time. Due to this problem, an estimative of overtopping and flooding events was
applied to a case study (Furadouro beach) to evaluate the effectiveness of
different intervention pathways to reduce wave overtopping (crown elevation,
artificial beach nourishment and construction of an intermediate berm). A
cost-benefit analysis was performed to assess the economic viability of each
scenario based on the rehabilitation costs of the revetments and the flood
damage costs over time (assessment of damaged property and buildings,
cleaning up marginal areas and repairing infrastructures).
Moreover, it is crucial to evaluate if the direct and indirect costs of construction
and maintenance of longitudinal revetments compared with to the economic,
social and historical value of the protected areas. Therefore, the numerical
model LTC was used to simulate the shoreline evolution for different scenarios
of increasing the extension of the longitudinal revetment located south of
Furadouro. The economic viability of the construction of these coastal defence
structures to prevent erosion was evaluated using a cost-benefit analysis taking
into consideration the construction and maintenance costs of longitudinal
revetments, the numerical modeling results for each scenario, the land cover
values and the real estate values of urban areas
