A morphodynamic model for cohesive sediments transport

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos Vol. 22
• Main Authors: Peixoto, Rodrigo dos Santos, Rosman, Paulo Cesar Colonna, Vinzon, Susana Beatriz
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Associação Brasileira de Recursos Hídricos 01.01.2017
• Subjects: Cohesive sediments; ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Environmental modeling; Erosion and sedimentation; Sediments transport; Transporte de sedimentos; Erosion and sedimentation; Environmental modeling; Modelagem ambiental; Sediments transport; Erosão e sedimentação; Sedimentos coesivos; Cohesive sediments
• ISSN: 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.0217170066

ABSTRACT The dynamics of cohesive sediments in natural water bodies is of great importance for coastal engineering. Quite often, it is necessary to assess sedimentological processes in regions where cohesive sediments are prevalent, such as in many harbors. Such assessments poses challenges, especially in quantitative evaluations, as the physics involved in the transport, sedimentation and erosion of cohesive sediments is rather complex. For that, by all means, it is important to have analysis tools capable of computing cohesive sediments dynamics. This paper presents the development of a vertically averaged eulerian transport model for suspended cohesive sediments. Such model is currently available on SisBaHiA®, which is a computational modeling system developed and maintained in COPPE/UFRJ. After describing the model implementation, we present a discussion on consistency and validation tests, for each implemented mechanism within the sedimentological process, with a focus in the erosion and sedimentation fluxes. In sequence, we compare model results with the theoretical results and, for some tests, with the results of the simulations performed with the Delft3D® and Telemac® modeling systems. These models are similar to the one presented in this paper, and are well accepted and widely used on professional projects and studies. The tests showed that the developed model results were consistent for all the evaluated mechanism, and hence it’s positively verified. RESUMO A dinâmica de sedimentos coesivos em corpos d’água naturais é um tema de grande importância na prática da engenharia costeira, sendo recorrente a necessidade de serem feitos prognósticos sobre esses fenômenos. Devido ao fato da física que envolve o transporte desses sedimentos ser relativamente complexa, o desenvolvimento de estudos e avaliações em projetos de engenharia se mostram um desafio. Assim, é importante que existam ferramentas de análise capazes de descrever os processos sedimentológicos para sedimentos coesivos. Nesse sentido, este artigo apresenta o desenvolvimento de um modelo euleriano 2DH de transporte advectivo-difusivo de sedimentos coesivos em suspensão. Tal modelo está disponível no SisBaHiA®, um software computacional de modelagem, desenvolvido e mantido na COPPE/UFRJ. Após a implantação, procedeu-se a etapa de verificação dos mecanismos implementados. Os resultados do modelo foram confrontados com resultados teóricos e, para alguns testes, com os resultados das mesmas simulações feitas com o Delft3D® e o Telemac®, que são modelos similares ao desenvolvido neste trabalho. Os testes confirmaram que o modelo desenvolvido apresenta resultados consistentes para todos os mecanismos avaliados, sendo assim positivamente verificado.