Barra de boca - Mouth bar
Uma barra de foz é um elemento de um sistema deltaico , que se refere à deposição típica do meio do canal do sedimento transportado pelo canal do rio na foz do rio .
Mecanismo de formação
As barras da foz do rio se formam porque a área da seção transversal do fluxo de saída carregado de sedimentos em expansão aumenta e, conseqüentemente, a taxa de transporte de sedimentos para baixo da linha central do jato diminui em direção à bacia conforme o fluxo progride de confinado para não confinado. Mais especificamente, quatro estágios da formação da barra da foz do rio são: (1) Jato turbulento , expandindo-se em uma bacia rasa e inclinada, primeiro cria diques subaquáticos paralelos que se estendem para a bacia e iniciando uma bacia da barra da foz do rio em direção às pontas do dique devido à diminuição em fluxo de impulso do jato e resultando em alta taxa de sedimentação nesta região; (2) Os diques subaquáticos estendem-se para a bacia e a barra da foz do rio se agrega e prograde, uma vez que sua presença causa aceleração do fluxo nas linhas de fluxo sobre a barra e, subsequentemente, essa aceleração altera o gradiente de transporte de sedimentos sobre a barra, desencadeando erosão na face da barra a montante e deposição na esteira de barra a jusante ; (3) A progradação da barra da foz do rio para e estagna quando a profundidade sobre a barra é rasa o suficiente para criar uma pressão de fluido no lado a montante da barra, forçando o fluxo ao redor da barra e, consequentemente, diminuindo a velocidade e a tensão de cisalhamento sobre o topo da barra; (4) Finalmente, como os diques continuam a crescer e se espalhar devido à presença da barra, o aumento das descargas de água e sedimentos ao redor da barra causa o alargamento e a criação de uma barra triangular clássica na foz do rio em vista plana.
Controles na evolução da barra de boca
A erosão dos sedimentos e a dinâmica de deposição na região estuarina , consequentemente a formação e crescimento das barras de apoio, são afetadas por diversos fatores naturais e artificiais. As atividades humanas, como a construção de reservatórios , recuperação em grande escala e construção de aterros, perturbam completamente o equilíbrio hidrodinâmico do sistema e interferem permanentemente na morfologia das barras de apoio. Além disso, fatores hidrodinâmicos como escoamento da água , flutuações de descarga dos rios, ou seja, condições de fluxo não uniformes ligadas ao hidrograma do rio , fluxo de sedimentos, características dos sedimentos, geometria da foz do rio, vegetação, existência de marés e ondas, desempenham um papel vital na erosão de sedimentos e dinâmica de deposição na foz dos rios e ativar controles geomorfológicos sérios no desenvolvimento da barra da boca.
Em relação às características dos sedimentos, a massa e a coesão desempenham papéis importantes na evolução da barra da foz do rio. Como os sedimentos mais grossos não estão bem suspensos pelo jato, eles provavelmente se depositarão perto da foz do rio e levarão à construção de uma barra de foz. Por outro lado, uma vez que sedimentos finos são geralmente transportados em uma forma suspensa, eles podem ser carregados mais longe e amplamente dispersos, e na maioria das vezes, levam à construção de diques. Além disso, a coesão dos sedimentos e, da mesma forma , a vegetação , desempenham um papel na morfologia dos depósitos da foz do rio, aumentando a estabilização, alterando consequentemente a geometria hidráulica da foz e alterando a hidrodinâmica do jato. O tamanho do grão , que controla a velocidade de sedimentação das partículas, também influencia a localização da barra da foz do rio na direção da saída. Além disso, os resultados do modelo sugerem recentemente que a largura do canal do rio, profundidade, velocidade de escoamento e declive da bacia são as variáveis mais importantes que influenciam a distância até a barra da foz do rio.
Além dos controles relacionados aos processos fluviais , os efeitos dos controles marinhos, como a atividade das ondas e marés, na foz dos rios são significativos na evolução da barra de foz. As ondas têm um efeito duplo no crescimento da barra da boca; enquanto ondas pequenas e geradas localmente favorecem a formação da barra , aumentando o espalhamento do jato, ondas grandes e onduladas suprimem o desenvolvimento da barra. Os efeitos complexos das marés, por outro lado, dependem da força relativa da inércia do rio em relação à energia das marés. Quando a energia das marés é muito superior à fluvial, a hidrodinâmica do jato que sai da foz do rio, dominando a deposição de sedimentos, é altamente afetada. A velocidade da onda de maré continuamente alterada, a largura do jato de propagação, a profundidade da água e, portanto, a fricção do fundo ao longo do ciclo da maré, causam o desenvolvimento de morfologias distintas da barra de boca. A descarga do rio , as marés e as ondas também podem afetar simultaneamente a dinâmica do escoamento dependendo da flutuabilidade, que desempenha um papel importante na evolução das barras de apoio.
Importância das barras de boca
Quando um delta dominado por um rio é considerado, a formação e evolução dos canais distributivos terminais do delta, que são as partes mais ativas da rede de canais distributivos, estão intimamente relacionadas à formação da barra de foz. A bifurcação do fluxo do canal devido à formação inicial da barra de boca forma novos canais distributivos e eles se estendem à medida que a barra de boca migra. O crescimento lateral e a montante da barra de boca reduz a velocidade do escoamento e o fluxo de sedimentos, ou seja, a capacidade do escoamento para transportar sedimentos, através desse canal, resultando no enchimento e abandono do canal distributivo terminal. O canal ativo, para onde o fluxo é desviado, bifurca-se novamente, seguindo a formação de outra barra de boca, e cria outra unidade de canais.
Além disso, as barras da foz do rio são importantes reservatórios de hidrocarbonetos e têm sido amplamente interpretadas no registro geológico . As análises das condições hidráulicas e sedimentológicas da formação da barra da foz do rio, progradação e agregação , e a previsão de sua forma, tamanho e espaçamento são incrivelmente valiosas para a previsão do reservatório.
Eventualmente, em regiões estuarinas, há uma interação mútua entre a morfologia e a dinâmica do fluxo. Enquanto a morfologia da barra de boca é moldada e afetada pela dinâmica de fluxo e sedimento ou padrões de ondas e correntes, as barras de boca também modificam essa dinâmica e mudam a morfologia dos estuários. Portanto, o entendimento da evolução da barra de foz é fundamental para uma maior e melhor quantificação das mudanças na hidráulica e morfodinâmica do rio devido à existência de barra de foz.
Tipos diferentes
As barras de apoio são categorizadas com base nas forças primárias que dominam sua formação: (1) inércia de saída, (2) fricção turbulenta do leito, (3) flutuabilidade do efluente , (4) induzida por ondas e, finalmente, (5) forças de maré.
Barras da foz do rio dominadas pela inércia
Processos ligados a altas velocidades de escoamento na saída de águas profundas e dispersão de sedimentos devido ao jato turbulento produzem barras lunares estreitas e alongadas com uma parte traseira plana ou suavemente ascendente, que também são chamadas de barras de boca "tipo Gilbert", comumente em águas profundas áreas do delta .
Barras na foz do rio dominadas por fricção
O espalhamento lateral do jato turbulento, reforçado pelo aumento da resistência à fricção em águas costeiras rasas, também associado à alta carga de leito, produz uma “barra intermediária” quase triangular na foz do rio, causando a bifurcação do canal. Conforme a progradação continua, novas barras se desenvolvem na boca dos canais bifurcados e aumentam o crescimento do delta na direção da bacia . O Delta do Mississippi é composto de tipos dominados por fricção em águas rasas no leste (Northeast Pass).
Barras na foz do rio dominadas por flutuabilidade
A dominância dos processos de flutuação na foz do rio associada a forte estratificação de densidade de vazão e carga de sedimentos de granulação fina ao invés de carga de leito , produz barras radiais estreitas e restritas lateralmente com declives suaves em áreas de águas rasas do delta. O delta do Mississippi é composto de tipos de barra de boca dominados por flutuabilidade amplamente separados no sul ( Southwest Pass e South Pass).
Barras na foz do rio dominadas por ondas
A energia das ondas poderosa e persistente e os processos correspondentes, como retrabalho das ondas, refração do fluxo de saída, mistura devido à quebra das ondas , dispersão longshore e cross-shore de sedimentos geram barras crescentes regulares, comumente cheias de areia, localizadas a curtas distâncias da foz. A forma e a localização da barra de boca também mudam com a incidência de onda normal ou oblíqua.
Barras da foz do rio dominadas pela maré
O desenvolvimento de barras de foz de rios dominadas pelas marés depende muito do transporte bidirecional de sedimentos pelas correntes de maré, causando um retorno significativo de sedimento a montante do canal. Os transportes de sedimentos dominados por enchentes e vazantes geram uma barra radial ampla e descontínua dominada por grandes cristas de maré separadas por canais profundos.
Implicações para o manejo estuarino
A evolução da barra da foz do rio é extremamente significativa na paisagem costeira. Na maioria das vezes, eles são subaquáticos e inacessíveis. No entanto, depois que emergem e sua porção subaérea torna-se visível, eles evoluem para ilhas deltaicas. Consequentemente, ao promover a expansão da terra, eles restauram as linhas costeiras modificadas artificialmente e mitigam a erosão costeira , protegem as comunidades costeiras, promovem o crescimento da vegetação, fornecem habitat para ecossistemas estuarinos ricos e produtivos e podem ser utilizados para agricultura, vida e engenharia. Além disso, os depósitos da barra da foz oferecem uma localização estratégica para os projetos de pesquisa sobre restauração de estuários e delta, o que os torna ideais para estudar os efeitos da redução de sedimentos do rio e do aumento relativo do nível do mar e para estimar a evolução, incluindo perda de terra e inundação, do rio deltas.
Um exemplo sério é o Delta do Rio Mississippi, onde as áreas úmidas costeiras estão desaparecendo a uma taxa de aproximadamente 1% da terra por ano. No Delta do Mississippi, a fim de eliminar a perda de terra e mitigar a erosão costeira , foram construídos desvios artificiais, religando o rio à zona úmida do deltaico . Essencialmente, espera-se que esses desvios gerem barras de apoio na extremidade a jusante. Portanto, os planos e estudos de restauração por muitos cientistas e engenheiros visam, em última instância, promover a deposição da barra de boca, selecionando estrategicamente os locais de desvio e geometrias de desvio e, consequentemente, estabilizando o jato, aumentando a fricção do fundo e as eficiências de retenção de sedimentos. Este exemplo mostra como é extremamente essencial compreender a dinâmica das barras da foz do rio e a física por trás de sua formação para futuras discussões sobre o desenvolvimento de novos terrenos, restauração de estuários, bem como medidas de mitigação para a perda de zonas úmidas deltaicas.