ANÁLISES DE CIRCULAÇÃO HIDRODINÂMICA E DE TRANSPORTE DE SAL

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COPPE/UFRJCOPPE/UFRJ
 
ANÁLISES DE CIRCULAÇÃO HIDRODINÂMICA E DE TRANSPORTE DE SAL 
EM UM ESTUÁRIO HIPERSALINO: LAGOA DE ARARUAMA - RJ 
Nathalie Fonseca Gomes 
Dissertação de Mestrado apresentada ao 
Programa de Pós-graduação em Engenharia 
Oceânica, COPPE, da Universidade Federal do 
Rio de Janeiro, como parte dos requisitos 
necessários à obtenção do título de Mestre em 
Engenharia Oceânica. 
Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Julho de 2009 
 
 
 
 
 
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ANÁLISES DE CIRCULAÇÃO HIDRODINÂMICA E DE TRANSPORTE DE SAL 
EM UM ESTUÁRIO HIPERSALINO: LAGOA DE ARARUAMA - RJ 
 
Nathalie Fonseca Gomes 
 
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO 
LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA 
(COPPE) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE 
DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE 
EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA OCEÂNICA. 
 
Aprovada por: 
_______________________________________________ 
Prof. Paulo Cesar Colonna Rosman, Ph.D. 
 
 
 _______________________________________________ 
Prof. Julio César de Faria Alvim Wasserman, Ph.D. 
 
 
_______________________________________________ 
Profª. Susana Beatriz Vinzon, D.Sc. 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL 
JULHO DE 2009
iii 
 
 
 
 
 
 
Gomes, Nathalie Fonseca 
Análises de Circulação Hidrodinâmica e de Transporte 
de Sal em um Estuário Hipersalino: Lagoa de Araruama - 
RJ/ Nathalie Fonseca Gomes. – Rio de Janeiro: 
UFRJ/COPPE, 2009. 
X, 137p.: il.; 29,7 cm. 
Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman 
Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de 
Engenharia Oceânica, 2009. 
Referencias Bibliográficas: p. 126-137. 
1. Modelagem computacional. 2. Lagoa de Araruama. 
3. Estuário Hipersalino. I. Rosman, Paulo Cesar Colonna. 
II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, 
Programa de Engenharia Oceânica. III. Titulo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
“O coração do homem dispõe o seu caminho, mas é o Senhor quem dirige seus passos” 
(Provérbios 15:16) 
“Entrega o teu caminho ao Senhor, confia nele, e ele tudo fará” 
(Salmos 37:5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabalho é dedicado ao meu avô Miguel, por mostrar com seu exemplo que a 
grande sabedoria reside nas coisas simples da vida. 
v 
AGRADECIMENTOS 
 
A Deus. 
A minha mãe Nádia, pelo amor e dedicação incondicionais, compartilhando comigo 
cada etapa da minha vida. 
A meu pai, Eduardo, pelo apoio nos momentos decisivos, sempre me incentivando a 
olhar mais longe. 
A minha irmã, Natasha e meu cunhado, Everton, pelas conversas, o carinho, as idéias, e, 
especialmente, por alegrarem a nossa família com a chegada do nosso anjinho Gabriel. 
A meu irmão Rafael e minha cunhada Patrícia, pela torcida e o carinho. 
A meus queridos Tios Maria e Walter (in memorian), pelo exemplo de amor e alegria. 
As queridas Luciene, Paulinha, Clarissa, Rita, Flávia, Janaína e Manuela, pela amizade 
preciosa. 
A meus novos amigos Bernardo e Ricardo, por compartilharem comigo suas 
experiências e pelas palavras de incentivo. 
A Tia Alice e Fernandinha, por me receberem com tanto carinho nas visitas à Iguaba, 
pela torcida e pelo apoio nos momentos mais importantes. 
A Vó Therezinha, Regina, Zezé, Anita e todos os familiares e amigos que estão sempre 
torcendo por mim. 
A meu orientador, Paulo Cesar Colonna Rosman, pela oportunidade, a amizade e o 
conhecimento transmitido. 
Aos colegas da COPPE: Valéria, Gustavo, Teodósio, Ricardo, Daniel, Guilherme, 
Carla, Luana e todos aqueles que contribuíram para os momentos de agradável 
convivência. 
Em especial agradeço o Marcelo Cabral, pela ajuda tão importante com o modelo 
numérico, e a Sonia Cavalcante, pelas discussões sobre modelagem, que enriqueceram o 
meu trabalho. 
A Marise, pela atenção e carinho de todos os dias. 
A CAPES, pelo suporte financeiro durante o desenvolvimento deste trabalho. 
E, com muito carinho, a meu querido Daniel, pelo amor, a doçura, a compreensão e o 
apoio desde o início do nosso relacionamento. E também pela infinita paciência nos 
últimos meses do curso, as revisões e as discussões sobre o trabalho. 
vi 
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos 
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) 
 
ANÁLISES DE CIRCULAÇÃO HIDRODINÂMICA E DE TRANSPORTE DE SAL 
EM UM ESTUÁRIO HIPERSALINO: LAGOA DE ARARUAMA - RJ 
 
 
Nathalie Fonseca Gomes 
 
Julho/2009 
 
Orientador: Paulo Cesar Colonna Rosman 
Programa: Engenharia Oceânica 
O estudo dos processos que controlam a qualidade de água em sistemas 
estuarinos é de grande importância para fundamentar e orientar as políticas de gestão 
desses recursos. Este trabalho apresenta uma análise do sistema lagunar de Araruama - 
uma laguna hipersalina localizada no sudeste do estado do Rio de Janeiro - sob a ótica 
da circulação hidrodinâmica e da salinidade. O trabalho tem por objetivo avaliar alguns 
dos principais agentes que interferem na dinâmica da Lagoa, tanto de cunho ambiental 
quanto antrópico. São abordados os seguintes aspectos: caracterização do padrão de 
circulação hidrodinâmica e de salinidade em cenários típicos de verão e de inverno; 
avaliação da influência do balanço hídrico negativo; avaliação da influência do 
gradiente horizontal de densidade e investigação das mudanças relacionadas à 
implantação do Programa de Revitalização da Lagoa de Araruama. 
A metodologia consiste na aplicação de simulações computacionais, com a utilização do 
modelo SisBaHiA, de forma a representar o comportamento da Lagoa sob diversos 
cenários. Os resultados encontrados mostram que a salinidade sofre grande influência 
do aporte fluvial e da descarga de efluentes, tornando-se esta uma questão de grande 
relevância na definição das ações de recuperação ambiental da Lagoa. 
Por fim, conclui-se que a revitalização da Lagoa de Araruama pressupõe um conjunto 
de ações, entre elas, a interrupção do despejo de efluentes (tratados e in natura) e a 
remoção de pontos de interrupção do fluxo no canal que conecta a Lagoa ao mar, 
aumentando a troca de massas d’água. 
vii 
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the 
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) 
 
HYDRODINAMICS AND SALT TRANSPORT ANALYSES IN AN HYPERSALINE 
ESTUARY: ARARUAMA LAGOON – RJ 
 
 
Nathalie Fonseca Gomes 
 
July/2009 
 
Advisor: Paulo Cesar Colonna Rosman 
Department: Ocean Engineering 
The study of the processes that control water quality in estuarine systems are 
extremely important to support and guide the policies for managing these resources. 
This work presents an analysis of the Araruama Lagoon – an hypersaline lagoon on the 
southeast of Rio de Janeiro - from the viewpoint of hydrodynamic circulation and 
salinity. The study aims to examine some of the factors involved in the dynamics of the 
lagoon, both environmental and human nature. The following aspects are presented: 
characterization of the hydrodynamics and salinity patterns in typical scenarios of 
summer and winter; evaluation of the influence of negative water balance; evaluation of 
the influence of the horizontal gradient of density; and the research of the changes 
related to the Revitalization Program of Araruama Lagoon. 
The methodology consisted of applying computational simulations, using SisBaHiA 
model, to represent the behavior of the Lagoon in several scenarios. 
The results show that thesalinity is large influenced by river inflow and discharge of 
effluents, which becomes a matter of extreme importance to specify the actions of 
environmental recovery of the lagoon. 
Finally, it is concluded that the revitalization of the Araruama Lagoon presupposes a set 
of actions, including stopping the dumping of sewage (treated and in natura), and the 
removal of hydrodynamics restrictions in the channel that connects the lagoon with the 
sea, increasing the exchange of water masses. 
viii 
Sumário 
 
1. Introdução ........................................................................................................ 1 
1.1. Objetivos ............................................................................................................... 3 
1.2. Escopo do trabalho ............................................................................................... 3 
2. Caracterização da Área de Estudo ................................................................... 5 
2.1. Localização e Descrição ....................................................................................... 5 
2.2. Características Ambientais ................................................................................... 6 
2.2.1. Aspectos Estuarinos .................................................................................... 7 
2.2.2. Características Hidrológicas ....................................................................... 8 
2.2.3. Características Meteorológicas ................................................................. 10 
2.2.4. Balanço Hídrico ........................................................................................ 13 
2.2.5. Sedimentos de Fundo ............................................................................... 14 
3. Urbanização e Qualidade da Água da Lagoa de Araruama ........................... 16 
3.1. Urbanização ........................................................................................................ 16 
3.1.1. Principais Obras e Intervenções ............................................................... 20 
3.2. Evolução da Qualidade da Água da Lagoa de Araruama ................................... 23 
3.3. Recuperação Ambiental da Lagoa de Araruama ................................................ 26 
3.3.1. Dragagem do Canal de Itajuru .................................................................. 26 
3.3.2. Sistema de Esgotamento Sanitário ........................................................... 29 
4. Metodologia ................................................................................................... 34 
4.1. Considerações sobre o Sistema de Modelos Adotado ........................................ 34 
4.1.1. Modelo de Circulação Hidrodinâmica 2DH para Corpos D’água Rasos 
ix 
com Variação de Densidade ........................................................................................... 35 
4.2. Cenários de Simulação ....................................................................................... 44 
4.2.1. Influência da Sazonalidade ....................................................................... 44 
4.2.2. Efeito do Balanço Hídrico Negativo ........................................................ 45 
4.2.3. Influência do Gradiente de Densidade...................................................... 45 
4.2.4. Efeitos do Programa de Revitalização da Lagoa de Araruama ................ 46 
5. Desenvolvimento dos Modelos ...................................................................... 48 
5.1. Domínio de Modelagem e Batimetria ................................................................ 48 
5.2. Discretização espacial......................................................................................... 50 
5.3. Ventos ................................................................................................................. 51 
5.4. Evaporação e Precipitação .................................................................................. 54 
5.5. Sedimentos do Fundo ......................................................................................... 55 
5.6. Condição de Contorno ........................................................................................ 56 
5.7. Vazões Afluentes ................................................................................................ 58 
5.8. Condição Inicial .................................................................................................. 63 
6. Apresentação e Análise dos Resultados ......................................................... 64 
6.1. Caracterização da Circulação Hidrodinâmica .................................................... 65 
6.2. Distribuição Horizontal de Salinidade ................................................................ 80 
6.3. Comparação com Dados Medidos ...................................................................... 86 
6.4. Sobre o Balanço Hídrico Negativo ..................................................................... 89 
6.4.1. Influência do Balanço Hídrico Negativo na Hidrodinâmica .................... 89 
6.4.1. Influência do Balanço Hídrico Negativo na Salinidade ........................... 94 
x 
6.5. Sobre o Gradiente Horizontal de Densidade ...................................................... 99 
6.5.1. Influência do Gradiente Horizontal de Densidade na Hidrodinâmica ...... 99 
6.5.1. Influência do Gradiente Horizontal de Densidade na Salinidade ........... 103 
6.6. Sobre o Programa de Revitalização da Lagoa de Araruama ............................ 106 
6.6.1. Influência do Sistema de Esgotamento Sanitário na Revitalização da 
Lagoa de Araruama ...................................................................................................... 107 
6.6.2. Influência da Obra de Dragagem do Canal de Itajurú na Revitalização da 
Lagoa de Araruama ...................................................................................................... 111 
7. Conclusões ................................................................................................... 121 
8. Sugestões ...................................................................................................... 125 
Referências Bibliográficas .................................................................................. 126 
 
1 
1. Introdução 
O estudo dos processos que controlam a qualidade de água em sistemas estuarinos é de 
grande importância para fundamentar e orientar as políticas de gestão desses recursos. A 
gestão integrada dos recursos hídricos abrange a região costeira e a bacia hidrográfica, 
visando conciliar os múltiplos usos, garantindo a disponibilidade e a qualidade da água 
da bacia. 
Os estuários estão em uma zona de transição entre a bacia hidrográfica e a zona costeira, 
sendo caracterizados por um delicado equilíbrio hidrológico, resultado da interação 
entre águas fluviais, atmosféricas e oceânicas, que ocorrem dentro de seus limites 
geográficos. Qualquer alteração neste equilíbrio acarreta alterações importantes na 
qualidade de água destes ambientes (SCHETTINI, 1994 apud COLLIER, 1970). 
As lagunas costeiras são estuários semifechados, rasos, onde os processos físicos 
determinantes da circulação são o vento, a descarga fluvial e, em menor intensidade, a 
maré. Estes ambientes estão frequentemente sujeitos a impactos, tanto por influências 
naturais – resultantes de variações das condições ambientais – quanto antrópicas, em 
função de aterros, dragagens, construção de pontes, recebimento de efluentes 
domésticos, entre outros (KJERFVE, 1996). 
As lagunas costeiras, do tipo sufocada, são particularmente mais sensíveis, em função 
da pequena e lenta renovação de suas águas. O semisolamento da bacia interior conduza uma grande acumulação de nutrientes, poluentes ou qualquer substância que venha a 
ser lançada nesse sistema. Dependendo do saldo do balanço hídrico, as lagunas costeiras 
podem apresentar tendência a concentração de sal, gerando lagunas hipersalinas 
(KJERFVE, 1994). 
Uma das componentes da circulação hidrodinâmica em um estuário é mantida pelas 
diferenças de densidade produzidas pelo contraste de salinidade entre a água doce, 
oriunda do escoamento fluvial e a água salgada advinda do mar. Tanto a circulação 
estuarina quanto os processos de mistura são influenciados pelas diferenças de 
densidade e pela interação entre as massas d’água presentes. Em estuários hipersalinos, 
particularmente, esta componente é mais importante, devido aos altos gradientes de 
densidade. 
 
2 
Modificações no aporte de água doce, decorrentes do acréscimo do lançamento de 
efluentes, alteram, portanto, o balanço hídrico, e, consequentemente, os gradientes de 
densidade, gerando mudanças significativas na dinâmica destes ambientes. 
O estado do Rio de Janeiro possui uma série de lagoas costeiras, inseridas entre os 
costões rochosos e cordões arenosos de seu litoral, formadas a partir de variações em 
escala geológica do nível do mar. Entre elas, destaca-se a Lagoa de Araruama por suas 
grandes dimensões e uma característica peculiar: a hipersalinidade. A salinidade média 
da Lagoa é de 52 (SOUZA, 1993), a qual é resultado da interação entre o clima 
semiárido, a pequena bacia de drenagem e a ligação restrita com o mar. 
A Lagoa de Araruama está situada na Região dos Lagos, uma área intensamente 
explorada por atividades de turismo e veraneio. A expansão habitacional esteve sempre 
à frente dos investimentos, fazendo com que a infra-estrutura, sobretudo, no que tange 
ao saneamento, permanecessem sempre aquém da demanda. Segundo (MUEHE e 
VALENTINI, 1998), a especulação imobiliária foi desfigurando a região e acarretando 
graves danos ambientais. Entre os principais fatores destacam-se os grandes aterros – 
causadores de estrangulamentos no fluxo e, consequentemente, da diminuição da troca 
de massas d’água – e o lançamento de esgotos sanitários sem tratamento, que 
comprometeu a qualidade da Lagoa e de seus rios afluentes. Como consequência, 
episódios de explosão de algas e mortandade de peixes tornaram-se frequentes nas 
últimas décadas. 
Os estudos baseados em levantamentos de campo sobre a Lagoa de Araruama apontam 
para um contínuo processo de eutrofização, decorrente do acréscimo do lançamento de 
efluentes, com salinidade menor que a da Lagoa, ricos em matéria orgânica e em 
nutrientes (SOUZA, 1993, SHETTINI, 1994, KJERFEVE, 1996, SOUZA, 1997 e 
MELLO, 2007). 
Dentro deste contexto, destaca-se a importância da realização de estudos que forneçam 
uma visão dinâmica dos complexos processos que regem esses sistemas ambientais, 
viabilizando testar e levantar novas hipóteses a respeito das interações que ocorrem no 
estuário, simulando cenários, fornecendo prognósticos de situações futuras e 
possibilitando avaliar o impacto de intervenções no ambiente (LAVRADO, 1998). 
 
3 
1.1. Objetivos 
Face ao exposto, o presente estudo tem como objetivo realizar uma análise do sistema 
lagunar de Araruama – sob a ótica da circulação hidrodinâmica e da salinidade –, 
examinando alguns dos principais agentes que interferem na dinâmica deste corpo 
lagunar, sejam eles de cunho ambiental ou antrópico. 
Os objetivos específicos do estudo desenvolvido são: 
� caracterizar o padrão de circulação hidrodinâmica e de salinidade em cenários 
típicos de verão e de inverno; 
� analisar a influência do balanço hídrico negativo no processo de hipersalinização 
da Lagoa; 
� analisar a influência do gradiente horizontal de densidade e 
� investigar as mudanças decorrentes da implantação do Programa de 
Revitalização da Lagoa de Araruama. 
1.2. Escopo do trabalho 
Dando continuidade ao texto desta dissertação, no capítulo 2 será feita uma 
caracterização da área de estudo, incluindo considerações sobre o tipo de estuário, as 
características hidrológicas e meteorológicas, o balanço hídrico e os sedimentos de 
fundo. 
No capítulo 3 descrever-se-á o processo de urbanização da Região dos Lagos, 
relacionando-o aos problemas encontrados na qualidade da água da Lagoa de Araruama 
e às ações de recuperação, que vêm sendo conduzidas através do Programa de 
Revitalização da Lagoa de Araruama. 
A metodologia será apresentada no capítulo 4, no qual será também descrito o sistema 
de modelos utilizado neste estudo. Discutir-se-ão, ainda neste capítulo, algumas 
particularidades a respeito da modelagem da Lagoa de Araruama e apresentar-se-ão os 
cenários de simulação determinados para a abordagem do problema. 
O capítulo 5 será dedicado ao desenvolvimento dos modelos, especificando-se as 
considerações seguidas no tratamento dos dados de entrada. 
 
4 
No capítulo 6, serão apresentados e discutidos os resultados obtidos, no capítulo 7, as 
conclusões e, por fim, no capítulo 8, as sugestões para trabalhos futuros. 
 
5 
2. Caracterização da Área de Estudo 
Neste capítulo é realizada uma breve descrição da Lagoa de Araruama, abordando 
algumas das principais características ambientais da região em que está situada. 
2.1. Localização e Descrição 
A Lagoa de Araruama está localizada no sudeste do estado do Rio de Janeiro, 
compreendida geograficamente entre os limites 22º 49'S, 22º 57'S, 42º 00'W e 42º 23'W. 
Seu espelho d’água se estende pelos municípios de Saquarema, no extremo oeste, 
Araruama, Iguaba Grande, São Pedro da Aldeia, Cabo Frio e Arraial do Cabo. A laguna 
está situada na Mesorregião das Baixadas Litorâneas, Microrregião dos Lagos, 
integrando o sistema de lagunas costeiras do sul do estado do Rio de Janeiro, conforme 
ilustrado na Figura 1. 
A Lagoa possui uma área de 220 km² e profundidade média de 3,0 metros, com pontos 
que atingem até 19 metros, configurando um volume de 636 milhões de m³. Sua largura 
máxima é de 14 km por 33 km de comprimento, com um perímetro de 190 km. A 
ligação com o mar se dá através de um único canal natural, de embocadura estável, 
localizado na extremidade leste da Lagoa, no município de Cabo Frio. O Canal de 
Itajuru é um canal estreito (de 100 a 300 metros de largura) e meândrico, com 6 km de 
extensão. O canal compreende a região entre a entrada da Enseada das Palmeiras e a 
boca do estuário (BIDEGAIN e BIZERRIL, 2002). 
 
6 
 
Figura 1. Mapa de localização da Lagoa de Araruama. FONTE: Adaptado de REIS (2006). 
A face norte da Lagoa é a mais ocupada, compreendendo as zonas urbanas dos 
municípios de Araruama, Iguaba Grande e São Pedro da Aldeia. Essa região é formada 
por diversas enseadas separadas por penínsulas, em sua maioria de natureza rochosa. Na 
porção leste, localiza-se o município de Cabo Frio, cortado pelo Canal de Itajuru. A orla 
sul é formada por quatro esporões arenosos, que se projetam rumo ao interior da laguna, 
a partir da Restinga da Massambaba. As porções sudeste e sul integram o município de 
Arraial do Cabo e, o extremo oeste, o município de Saquarema. 
Sob o ponto de vista econômico-social, trata-se de uma região voltada para o turismo e 
o veraneio, onde alguma atividade de pesca não-industrializada ainda persiste, tendo 
ocorrido intensamente extração de sal e de conchas (MUEHE e VALENTINI, 1998). 
2.2. Características Ambientais 
A seguir serão descritas algumas das características ambientais da região, abordando os 
aspectos estuarinos, características hidrológicas, características meteorológicas, balanço 
hídrico e sedimentos do fundo. Estas informações compõem elementos para a definição 
dos dados de entrada dos modelos aplicados neste estudo. 
Praia Seca 
Saquarema 
Enseada das 
Palmeiras 
 
7 
2.2.1. Aspectos Estuarinos 
Uma das principais característicasda Lagoa de Araruama é a de estuário negativo, onde 
o somatório das vazões afluentes (fluviais e pluviais) é inferior à vazão de evaporação. 
Essa circunstância é resultado da associação entre o clima da região e a pequena bacia 
de drenagem, que promove a característica de hipersalinidade. 
A Lagoa de Araruama, assim como toda a região do litoral do Brasil, compreendida 
entre o estado do Rio Grande do Sul e o estado de Alagoas, está submetida ao regime de 
micromaré (MUEHE, 2005). No Porto de Arraial do Cabo, região de estudo, a 
amplitude da maré de sizígia é de 0,8 metros. 
Quanto à propagação da onda de maré, trata-se de um estuário hipossíncrono, com 
acentuada perda de energia no canal de ligação como mar. A onda de maré no Canal de 
Itajuru é predominantemente progressiva, com níveis e correntes praticamente em fase. 
Dentro da Lagoa, a onda tende a ser estacionária. 
Quanto à formação, a Lagoa de Araruama pode ser classificada, segundo DYER (1973), 
como um estuário de restinga frontal. Esse tipo de estuário é caracterizado por ter 
dimensões em planta (x e y) muito maiores que a profundidade (z), apresentar um ou 
mais canais de maré, que podem ser estáveis ou não, e possuir vazão de água doce 
muito menor que a vazão de água salgada. Geralmente, são formados em regiões de 
micro-maré, sendo separados do oceano por grandes cordões arenosos. São estuários 
comumente encontrados em regiões tropicais, onde os ventos exercem maior influência 
na hidrodinâmica do que a maré. 
Segundo classificação sugerida por PHELEGER (1969) e KJERFVE (1994) , a Lagoa 
de Araruama é uma lagoa costeira do tipo sufocada. 
As lagunas sufocadas são geralmente formadas por uma série de células elípticas, 
ocorrem ao longo de linhas de costa com alta energia de ondas, possuem um ou mais 
canais estreitos e apresentam troca d’água restrita com o oceano. As lagunas, 
principalmente as do tipo sufocada, podem evoluir, conforme as condições 
hidrometeorológicas, para sistemas marinhos de concentração ou diluição. No primeiro 
caso, o balanço hídrico negativo (precipitação + descarga fluvial - evaporação < 0) dá 
origem a um corpo d’água mais salino que a região costeira adjacente, de forma que o 
 
8 
balanço precipitação-evaporação desempenha papel importante na circulação 
hidrodinâmica e na concentração de constituintes. Por conseguinte, são ambientes que 
respondem rapidamente a variações de condições meteorológicas sinóticas e sazonais, 
tornando-se também bastante vulneráveis a ações antrópicas (MIRANDA et al, 2002). 
2.2.2. Características Hidrológicas 
A Bacia Hidrográfica da Lagoa de Araruama, ilustrada na Figura 2, compreende os 
centros urbanos dos municípios de Araruama, Iguaba Grande, São Pedro da Aldeia e 
Cabo Frio, além de parte dos municípios de Saquarema e Arraial do Cabo, totalizando 
uma área de 440 km2. Ao leste e ao sul estão as restingas da Massambaba e de Cabo 
Frio, que drenam para o mar. A bacia hidrográfica é composta por vinte sub-bacias que 
são apresentadas na Figura 3. 
 
Figura 2. Municípios integrantes da Bacia do Complexo Lagunar da Lagoa de Araruama 
BIDEGAIN e BIZERRIL (2002). 
 
Limite da Bacia 
Rio Bonito 
Saquarema 
Araruama 
São Pedro 
da Aldeia 
Cabo 
Frio 
Arraial do 
Cabo 
Iguaba 
Grande 
 
Restinga da 
Massambaba 
Restinga 
de Cabo 
Frio 
 
9 
 
Figura 3. Bacia Hidrográfica da Lagoa de Araruama destacando as 20 sub-bacias da região. 
FONTE: BIDEGAIN e BIZERRIL (2002). 
Os únicos cursos d’água que apresentam alguma vazão perene são os rios das Moças e 
Mataruna, que deságuam no município de Araruama, e o Rio Salgado, cuja foz está 
situada em Iguaba Grande (SHETTINI, 1994). Estes três corpos d’água representam de 
80% a 99% do aporte fluvial à Lagoa. Os demais rios não apresentam vazões 
significativas e permanecem estagnados em grande parte do ano. Destaca-se ainda a alta 
correlação existente entre a descarga de água doce medida e a precipitação ocorrida nos 
dez dias anteriores, mostrando que, por se tratar de uma região semi-árida, as vazões 
fluviais são muito reduzidas nos meses de seca, concentrando-se nos períodos chuvosos 
(SOUZA, 1997). 
Além da vazão fluvial, contribui para o aporte de água doce à Lagoa de Araruama a 
vazão transposta da bacia do Rio São João, transportada principalmente pela adutora de 
Juturnaíba. Essa vazão, destinada ao abastecimento da população, chega posteriormente 
à laguna, através da descarga de esgotos in natura e de efluentes das estações de 
tratamento. As águas resultantes da transposição da bacia representam um adicional de 
mais de 50% no aporte de água doce. Por se tratar de uma das principais regiões de 
veraneio do Estado, há uma grande flutuação na população e consequentemente, na 
vazão. 
O gerenciamento de recursos hídricos é conduzido pelo Subcomitê das Bacias 
Hidrográficas da Lagoa de Araruama e do Rio Una, ligado ao Comitê da Bacia Lagos 
São João, criado em 2005, em conjunto com o Consórcio Intermunicipal Lagos São 
João. 
 
 
10 
2.2.3. Características Meteorológicas 
As características meteorológicas da região da Lagoa de Araruama são fundamentais 
para a compreensão da dinâmica deste sistema lagunar. O regime de ventos, principal 
forçante hidrodinâmico do maior recinto da laguna, e o balanço entre precipitação e 
evaporação são determinantes na variação da concentração de sal e demais nutrientes 
deste corpo d’água. 
A região é caracterizada por um baixo índice pluviométrico e por altas taxas de 
evaporação, associadas a registros de intensa incidência solar e temperaturas elevadas. 
Tais características se destacam em meio a um contexto regional úmido do litoral 
sudeste brasileiro. Estudos apresentados por BARBIÉRI em 1975, 1984 e 1985 relatam 
uma possível distinção entre dois microclimas na região, fator sugerido pela alta 
disparidade, em termos de produção de sal, entre os municípios de Araruama, São Pedro 
da Aldeia e Cabo Frio. 
BARBIÉRI (1975) analisou uma série de dados meteorológicos medidos pela 
Companhia Nacional de Álcalis, em Arraial do Cabo (estação considerada em Cabo 
Frio por BARBIÉRI), entre 1971 e 1980 e pela UFF no campus de Iguaba Grande, 
validando, posteriormente, os dados através de uma sequência de 50 anos de medições 
em Cabo Frio (1931-1980). A partir dessa análise, o autor identificou diferenças 
sensíveis em relação aos índices de precipitação (altura média anual 20% superior em 
Iguaba), evaporação (média anual 53% maior em Iguaba), umidade relativa (sempre 
inferior em Iguaba) e temperaturas máximas e mínimas absolutas (mais extremas e 
variáveis em Iguaba). As diferenças entre essas duas estações, distantes entre si não 
mais do que 20 km, configuram, na porção oeste (Araruama), o domínio do clima 
tropical, com chuvas intensas no verão e seca no inverno, e, na parte leste (Cabo Frio), 
uma semelhança maior com o clima semi-árido quente, situando-se a Lagoa de 
Araruama nessa zona de transição. 
Segundo esses estudos, a precipitação anual média em Iguaba Grande é de 
aproximadamente 900 mm/ano, enquanto em Cabo Frio chega a apenas a 750 mm/ano. 
Apesar da desigualdade quantitativa, em relação à distribuição das chuvas o regime 
pluviométrico é semelhante, seguindo um padrão sazonal. O período de maior índice 
 
11 
pluviométrico estende-se de novembro a janeiro e o período seco ocorre entre junho e 
agosto. 
Assim como a precipitação, a evaporação é maior em Iguaba Grande. A taxa média 
anual de evaporação é de aproximadamente 1400 mm/ano, em Iguaba e de 900 mm/ano, 
em Cabo Frio, valores esses que superam em até 500 mm/ano os totais de precipitação. 
A Figura 4 apresenta a diferença entre as médias mensais de precipitação e evaporação 
em Arraial do Cabo e Iguaba Grande (os mesmos dados analisados por BARBIÉRI, 
1975), na qual se observa na maior partedo período a diferença negativa. Contudo, 
notam-se alguns períodos em que esse valor se torna positivo, especialmente nos meses 
de verão (KJERFVE, 1996). 
 
Figura 4. Médias mensais de precipitação, evaporação e precipitação - evaporação, medidas na 
antiga estação da Companhia Nacional Álcalis, próxima a Arraial do Cabo. FONTE: KJERFVE, 
(1996). 
A insolação, por sua vez, difere dos parâmetros anteriores no que se refere à 
diferenciação entre os valores observados nas duas estações, onde se destacam a 
coincidência no número de horas e na evolução rítmica sazonal. Os picos são 
observados no verão, com registros de 250 a 300 horas mensais, o que corresponde a 
Pr
ec
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-
 
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(m
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(m
m
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1970 1980 1990 
 
12 
cerca de 8,5 a 10 horas de sol, por dia. Nos meses de inverno, esse valor cai para cerca 
de 200 a 220h/mês, que representa de 6,5 e 7h diárias. 
As médias das temperaturas máximas variam entre 29ºC (no verão) e 24,5ºC (no 
inverno), em Cabo Frio, e entre 31ºC e 25ºC, em Iguaba. A umidade relativa se mantém 
próxima aos 80%, variando em Cabo Frio entre 82% (no verão) e 80% (no inverno) e 
entre 75% e 77%, em Iguaba Grande. 
O clima de ventos é caracterizado por ventos reinantes e dominantes1 de nordeste, na 
área compreendida entre o limite norte do estado do Rio de Janeiro e o sul da Lagoa de 
Araruama. Os ventos do quadrante nordeste, apresentam intensidades médias de 4 a 7 
m/s, seguidos dos ventos do quadrante norte, alternando sua frequência ao longo do ano. 
Nos meses de verão, o nordeste chega a atingir frequências de 58%, em Cabo Frio, 
reduzindo ligeiramente, no outono e no inverno, e voltando a se destacar na primavera. 
Apresentam também boa expressividade os ventos do quadrante sul, em especial nos 
períodos de outono e inverno, quando a frequência dos fluxos de sudoeste chega a 
14,7%, em Iguaba Grande, podendo atingir velocidades de mais de 10 m/s, quando 
associados à passagem de frentes frias (MUEHE e VALENTINI, 1998). 
A atuação dos ventos intensos do quadrante nordeste promove o fenômeno da 
ressurgência, observado nas proximidades da Ilha de Cabo Frio, onde ocorre uma 
mudança do alinhamento da linha de costa, passando de nordeste - sudoeste para leste-
oeste. A ressurgência, caracterizada pelo afloramento de águas mais profundas e frias no 
litoral (nesta região dada pela Água Central do Atlântico Sul - ACAS), ocorre devido à 
atuação de ventos intensos ao longo da costa, associada ao efeito de coriolis, os quais 
causam o deslocamento da água superficial em direção ao oceano, possibilitando a 
ascensão das águas mais profundas. Essa ressurgência, entretanto, é marcadamente 
sazonal, ocorrendo com maior frequência no verão do que no inverno (IO/USP, 2009). 
 
1
 Ventos reinantes são os mais frequentes. Ventos dominantes são os de maior força, avaliados por um 
fator dado pelo produto da frequência de ocorrência do vento, multiplicado pelo quadrado de sua 
intensidade (MUEHE e VALENTINNI, 1998). 
 
13 
2.2.4. Balanço Hídrico 
O baixo aporte de águas pluviais e fluviais, em contraposição à alta taxa de evaporação, 
configura um déficit hídrico que, associado à condição do estuário de laguna sufocada, 
promove a condição de hipersalinidade permanente no corpo principal da Lagoa de 
Araruama. 
Os dados da CNA de 1965 a 1991 destacam esse déficit e sua relação com a salinidade 
da laguna. Apesar das médias mensais (Figura 4) indicarem meses com balanço 
positivo, os acumulados anuais, apresentadas na Figura 5, demonstram o predomínio da 
evaporação sobre a precipitação, com exceção dos anos de 1987 e 1988, na estação 
Iguaba Grande (KJERFVE, 1996). Nota-se que, de uma forma geral, o padrão de 
salinidade acompanha a tendência da diferença evaporação/precipitação. 
 
 
Figura 5. Acumulado anual de precipitação, de evaporação e a diferença (precipitação – 
evaporação) em Arraial do Cabo ( ----- ) e Iguaba Grande ( - - - ), e, médias de salinidade e de 
densidade junto à praia do Figueira. FONTE: KJERFVE, (1996). 
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14 
2.2.5. Sedimentos de Fundo 
Os sedimentos de fundo da Lagoa de Araruama foram estudados e mapeados pela 
Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais – CPRM entre 1980 e 1984. A Tabela 1, 
resume as características dos cinco tipos de sedimentos identificados pela CPRM, e, a 
Figura 6, mostra a disposição espacial. 
Tabela 1. Características dos sedimentos da Lagoa de Araruama. FONTE: BIDEGAIN e BIZERRIL 
(2002). 
Tipo de Sedimento Descrição 
Areias de fundo de 
laguna 
Cores claras, encontram-se entre profundidades de 2,5 a 6,0 metros e contêm 
alta concentração de conchas. A espessura estimada é de 4 metros. 
Areias mistas flúvio-
lagunares 
Cores cinza e marrom. Silte e argila presentes de 5 a 10%. Situam-se junto à 
orla norte até a profundidade de 4 metros com espessura máxima de 3 metros. 
Vaza orgânica de 
fundo de lagoa 
Lama fluída de cor escura. Por diferença de compactação passa em 0,5 metros 
a um fluído viscoso. Composta por matéria orgânica coloidal e argilas, rica 
em carapaças de algas diatomáceas e/ou cianofíceas. Deposita-se nas partes 
mais profundas da lagoa, em bacias ou canais com mais de 6 metros de 
profundidade. 
Areias de enseada 
rasa 
Cores claras, com alguma presença de conchas. As profundidades vão até 2,5 
metros, predominando em áreas muito rasas, com menos de 1 metro de 
lâmina de água. Ocorre somente na parte sul da lagoa. 
Areias de cúspides de 
laguna 
Cores claras. Material fino como argila e silte praticamente ausentes. O teor 
de concha é variado. Alcançam a espessura de 6 metros e constituem a parte 
submersa dos esporões. 
 
Figura 6. Distribuição espacial dos sedimentos na Lagoa de Araruama. FONTE: BIDEGAIN e 
BIZERRIL (2002). 
Iguaba Grande 
Araruama 
São Pedro 
da Aldeia 
Cabo Frio 
Arraial do Cabo 
 
 
 
15 
Além do levantamento realizado pela CPRM, LESSA efetuou, em 1990, um 
levantamento granulométrico do fundo do Canal de Itajuru. Segundo esse estudo, no 
Canal predominam areias que variam de muito finas a grossas, conforme observado na 
Figura 7. 
 
Figura 7. Distribuição granulométrica dos sedimentos do Canal de Itajuru. FONTE: LESSA 
(1990). 
Areia grossa (1.00 – 0.50 mm) 
Areia média (0.50 – 0.25 mm) 
Areia fina (0.25 – 0.125 mm) 
Areia muito fina (0.125 – 0.062 mm) 
 
 
16 
3. Urbanização e Qualidade da Água da Lagoa de Araruama 
Este capítulo apresenta uma descrição do processo de urbanização ocorrido na Região 
dos Lagos, relacionando-o aos problemas de qualidade da água observados na Lagoa de 
Araruama. Incluem-se nesta abordagem o histórico das intervenções mais relevantes ─ a 
fim de demonstrar como se deu a influência dessas nos problemas de qualidade da água 
─ e as ações mitigadoras que vêm sendo realizadas. Dessa forma, serão 
contextualizados os objetivos deste trabalho, evidenciando assim sua motivação. 
3.1. Urbanização 
A Região dos Lagos apresentou uma urbanização rápida e pouco planejada, 
caracterizada por escassos investimentos em infra-estrutura (PEREIRA, 2004). O ritmo 
e a evolução do uso do solo estiveram vinculados a programas governamentais de 
incentivo à ocupação e à construção das vias de acesso. Dados demográficos da 
Fundação Centro de Informações e Dados do Estado do Rio de Janeiro – CIDE –, 
apresentados no Gráfico 1, mostram essa evolução, destacando-se doismomentos 
importantes. 
O primeiro, nos anos 50, corresponde à abertura da rodovia litorânea (atual Amaral 
Peixoto) e à implantação de um projeto estatal, que visava à transformação da região em 
área especializada no turismo-veraneio. O segundo se inicia a partir de 1974 e foi 
caracterizado por uma enorme explosão urbana, a qual está diretamente relacionada aos 
efeitos da criação do Sistema Financeiro de Habitação e da construção da Ponte 
Presidente Costa e Silva (Rio-Niterói) (COSTA, 1993). 
Os municípios do entorno da Lagoa de Araruama fazem parte da Mesorregião das 
Baixadas Litorâneas, que compreende também Arraial de Búzios, Cachoeiras de 
Macacu, Casimiro de Abreu, Rio Bonito, Rio das Ostras e Silva Jardim. Contudo, os 
municípios integrantes da Bacia Hidrográfica da Lagoa representam de 53% (1940) a 
65% (2000) da população residente na Região das Baixadas Litorâneas. 
 
17 
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
1940-1950 1950-1960 1960-1970 1970-1980 1980-1991 1991-2000
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Metropolitana Noroeste Flu min en se Norte Flu min ense Serrana
Médio Paraíba Cen tro-Su l Flu minense Baía da Ilh a Gran de Baixadas Litorân eas
 
Gráfico 1. Taxas de crescimento populacional das regiões fluminenses. FONTE: FUNDAÇÃO CIDE. 
A Tabela 2 destaca esse crescimento, em termos de população absoluta, dos municípios 
do entorno da laguna. Nesta tabela chama-se atenção para o elevado percentual da 
população urbana residente em municípios localizados às margens da Lagoa de 
Araruama, a qual, por sua vez, é o destino final dos rejeitos desse contingente 
populacional. Dentre esses municípios, o único cujo centro não se situa às margens da 
Lagoa de Araruama é o de Saquarema, que se localiza junto a Lagoa de Saquarema, de 
modo que apenas uma parcela de sua população rural contribui para a descarga de 
esgotos na Lagoa. 
Tabela 2. População residente nos municípios do entorno da Lagoa de Araruama e percentual 
residente nos núcleos urbanos. FONTE: FUNDAÇÃO CIDE. 
Município 1940 1950 1960 1970 1980 1991 1996 2000 2007 
 % 
Urbano 
2007 
Araruama 25049 26242 30904 40031 49822 59024 66148 82717 98 268 93% 
Arraial do 
Cabo 2897 3195 7275 10974 15362 19866 21548 23864 25 248 100% 
Cabo Frio 8816 9750 16646 29297 50239 76311 101398 126894 162 229 78% 
Iguaba 
Grande 2877 2877 3528 4153 4131 8074 9221 15052 19 716 100% 
São Pedro 
da Aldeia 14340 16109 15868 23568 33371 42400 55926 63009 75 869 93% 
Saquarema 18970 18880 19865 24378 28194 37888 44017 52464 62 174 97% 
Total 72949 77053 94086 132401 181119 243563 298258 364000 443504 - 
 
Ta
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de
 
Cr
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cim
en
to
 
(%
) 
 
18 
O rápido crescimento populacional, entretanto, não foi acompanhado de infra-estrutura 
compatível, sobretudo no que tange ao saneamento. O abastecimento de água foi, 
durante muitos anos, um problema crônico na Região dos Lagos. Devido à falta de água 
potável canalizada, as alternativas costumavam ser a perfuração de poços subterrâneos 
─ que muitas vezes continham águas salobras ─ e a compra de água proveniente de 
outras bacias, em carros-pipa. 
No intuito de contornar essa deficiência, foi inaugurada em 1977 a adutora de 
Juturnaíba, ampliando-se a oferta de água na bacia e, consequentemente, o volume de 
esgotos, em uma vazão de aproximadamente 1000 l/s. Os problemas de abastecimento 
de água, porém, não foram solucionados, visto que a ocupação crescia em descompasso 
com os investimentos no setor, por parte dos governos e da então concessionária local, a 
Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Estado do Rio de Janeiro. Até o ano de 
1998, o abastecimento funcionava em sistema de rodízio em São Pedro da Aldeia, Cabo 
Frio, Arraial do Cabo e Iguaba Grande, sendo cada área abastecida por vez. A cidade de 
Cabo Frio era ainda dividida em quatro setores, que recebiam água, alternadamente, a 
cada quatro dias (PROLAGOS, 2005). 
A partir de 1998, a administração dos serviços de águas e esgotos, até então sob 
domínio do Estado, foi concedida à iniciativa privada. As empresas Águas de Juturnaíba 
SA e Prolagos SA assumiram o controle dos serviços e obras de implantação, 
ampliação, manutenção e operação dos sistemas de abastecimento de água, coleta e 
tratamento de esgotos sanitários. A Águas de Juturnaíba ficou responsável pela 
administração das áreas urbanas dos municípios de Araruama, incluindo Iguaba 
Pequena e São Vicente de Paula, Saquarema, juntamente com o distrito de Bacaxá, e 
Silva Jardim. À Prolagos couberam os serviços de água e esgoto dos municípios de 
Armação dos Búzios, Cabo Frio, Iguaba Grande e São Pedro da Aldeia, além da 
distribuição de água na cidade de Arraial do Cabo. O período das concessões é de 25 
anos, com vigência de 1998 a 2023. 
Entretanto, a prioridade dos editais de concessão foi o aumento da oferta de água, ainda 
grande problema na época, ficando o esgotamento sanitário para um segundo momento. 
Segundo os contratos, até o ano de 2006 83% da população deveria ser atendida por 
rede de abastecimento de água e apenas 40% por esgotos (PROLAGOS, 2005). As 
melhorias no abastecimento de água promovidas pelas concessionárias acabaram por 
 
19 
acarretar o aumento no volume de esgotos lançado na bacia. PEREIRA (2007) relata 
que apenas durante os três primeiros anos de concessão, de 1998 a 2001, a vazão de 
água aduzida subiu de cerca de 1000 l/s para 1800 l/s. 
A resposta da Lagoa às agressões sofridas, por sua vez, foi clara e os primeiros indícios 
de um avançado processo de eutrofização surgiram no verão de 1999, caracterizados 
pelo aparecimento de uma superpopulação de algas. O odor fétido das algas em 
decomposição, o aspecto amarronzado das águas, antes cristalinas, e episódios de 
mortandade de peixes afugentaram os turistas e veranistas, mostrando que providências 
urgentes deveriam ser tomadas (PEREIRA, 2004). A Figura 8 ilustra um desses 
episódios, ocorrido em julho de 2003. 
 
Figura 8. Acúmulo de algas na Lagoa de Araruama, na Enseada de São Pedro da Aldeia, em 
julho de 2003. Fonte: CILSJ, 2007. 
Em contrapartida, a sociedade começou a se organizar, o que gerou o surgimento, em 
dezembro de 1999, do Consórcio Intermunicipal Lagos São João – CILSJ, órgão que 
reúne as prefeituras dos municípios localizados às margens da Lagoa de Araruama, as 
empresas sediadas na região, as ONG’s e o governo do Estado. O CILSJ tem como uma 
de suas principais atribuições a consolidação da Política Nacional e Estadual de 
Recursos Hídricos na região, traduzida, entre outras, nas ações de criação do Comitê de 
Bacia Lagos São João (2005), de renegociação dos contratos de concessão e de 
instauração do Programa de Revitalização da Lagoa de Araruama. 
Com a renegociação dos contratos, as concessionárias se comprometeram a antecipar os 
investimentos em esgotamento sanitário, iniciando a construção de estações de 
 
20 
tratamento. A coleta, devido ao alto custo de implantação de redes coletoras, foi 
introduzida primeiramente através de captações em tempo seco (PEREIRA, 2007). 
Além da implantação do sistema de esgotamento sanitário, o Programa de Revitalização 
da Lagoa de Araruama incluiu também medidas corretivas para os problemas 
relacionados às diversas intervenções realizadas na Lagoa. 
3.1.1. Principais Obras e Intervenções 
A Lagoa de Araruama e o Canal de Itajuru sofreram, e vêm sofrendo, uma série de 
intervenções ao longo dos séculos, decorrentes dos processos de urbanização e 
exploração econômica da Região dos Lagos. 
LESSA (1990), que realizou um histórico das intervenções no Canal, relata que após a 
chegada dos portugueses, no início do século XVI, a boca da barra passou a ser usada 
como porto para o tráfico de pau-brasil, recebendo simultaneamente cinco navios de 
cento e cinquentatoneladas. Com base no exame da planta de uma nau de 120 
toneladas, estima-se que a profundidade mínima na baixa-mar de sizígia era, então, de 
quatro metros. Em 1615, os portugueses promoveram a obstrução da boca da barra, 
permanecendo assim por duzentos e cinquenta anos, até ser reaberta, em 1880. Esse 
período promoveu intenso assoreamento no interior do Canal, interferindo em sua 
dinâmica de sedimentos. Em 1988, sondagens feitas no Canal de Itajuru indicaram 
profundidades médias de apenas trinta centímetros. 
Com o avanço da ocupação, sucessivos aterros foram sendo realizados para a instalação 
de salinas, loteamentos, condomínios e marinas, reduzindo a profundidade e a superfície 
da Lagoa e do Canal. A Figura 9 ilustra o processo de ocupação das margens do Canal, 
onde é possível observar uma expressiva redução em sua seção, com a formação de um 
delta de enchente, cuja parte emersa deu origem à Ilha do Japonês (LESSA, 1990). 
 
21 
 
Figura 9. Modificações nas margens do Canal de Itajuru. FONTE: LESSA (1990). 
Atualmente, apesar da embocadura estável ─ devido a sua natureza rochosa ─, o Canal 
de Itajuru apresenta importantes pontos de diminuição em sua seção hidráulica. 
Seguindo da boca do canal para a montante, o primeiro ponto de destaque é junto à 
barra, ao redor da Ilha do Japonês, onde se observam grandes bancos de areia, 
apontados pelas setas na Figura 10. Seguindo para montante, nas imediações da ponte 
Feliciano Sodré, encontram-se, como resultado do insucesso de uma intervenção 
recente, os destroços, da estrutura de uma antiga ponte, deixados dentro do Canal. A 
batimetria nessa seção foi sensivelmente alterada, existindo cotas de 1 (um) metro junto 
às peças de concreto, com um buraco adjacente da ordem de seis metros. 
Além da ponte Feliciano Sodré, há outras três pontes na região: a ligação entre a Ilha do 
Anjo e a margem sul do Canal de Itajuru, a ponte sobre o Canal Palmer e a Ponte RJ-
140, a qual une São Pedro da Aldeia a Cabo Frio. Esta última, construída sobre um 
grande aterro, cujos detalhes serão descritos à frente, provocou um forte 
estrangulamento do fluxo. As obras representam um grande entrave à circulação 
hidrodinâmica no Canal de Itajuru, diminuindo a velocidade das correntes, 
proporcionando assoreamento nas porções mais internas e dificultando a troca de 
massas d’água entre a Lagoa e o mar. 
 
22 
 
Figura 10. Imagem do Canal de Itajuru. FONTE: GOOGLE EARTH - 27/12/08. 
Além do Canal de Itajuru, o corpo principal da laguna também apresentou grandes 
mudanças, em função da ocupação de suas margens. HANSEN (1993) faz um relato 
sobre os principais problemas ambientais da Lagoa, destacando a ocupação de terrenos 
mediante aterros de brejos, a invasão da faixa dinâmica de praia, a construção de 
espigões, a construção de marinas, o engordamento artificial de praias, a abertura de 
canais e as recorrentes dragagens. 
Entre as atividades mais impactantes estão a perda de grandes áreas marginais pelas 
salinas e marnéis (totalizando uma área de, aproximadamente, 65 km2) e o lançamento 
de esgotos in natura. A Figura 11 mostra as áreas da laguna tomadas por salinas e 
marnéis e a localização dos canais. 
 
Figura 11. Áreas ocupadas por salinas e marnéis. As regiões em destaque localizam os 
principais canais construídos na laguna. FONTE: BIDEGAIN e BIZERRIL (2002). 
Salinas 
Marnéis 
Canal Palmer 
Canal do Mossoró 
Canal da Cia.Álcalis 
Ponte Feliciano 
Sodré 
Ilha do 
Japonês 
 
23 
3.2. Evolução da Qualidade da Água da Lagoa de Araruama 
A qualidade das águas da Lagoa de Araruama tem sido objeto de estudo de diversos 
grupos de pesquisa. A rápida mudança no aspecto da laguna despertou o interesse de 
pesquisadores no intuito de explicar a evolução de seu estado trófico e propor soluções 
para a sua recuperação ambiental. 
Em 1977, um estudo da FEEMA mostrava que a Lagoa apresentava-se oligotrófica, 
característica confirmada por SOUZA (1993), ao analisar os resultados de medições 
realizadas no período de abril de 1991 a março de 1992. Segundo esse estudo, apesar do 
aporte estimado de fósforo e nitrogênio, associado às interferências antrópicas, ser 
superior ao de outras lagunas fluminenses de pior nível trófico, a Lagoa de Araruama 
mantinha-se oligotrófica, em função de seu grande volume e de mecanismos de 
remoção de fósforo da coluna d’água. O autor destaca que a produtividade primária 
seria limitada por esse nutriente e a coluna d’água se mostrava inteiramente fótica. A 
salinidade foi o fator de maior influência na variabilidade dos constituintes. O fosfato e 
a clorofila-a apresentaram relação inversamente proporcional à concentração de sal, 
ocorrendo menores concentrações em áreas mais salinas. 
SOUZA et al (2003), com base nos mesmos dados, relatam que o estado oligotrófico da 
coluna d'água, na maior parte do tempo, é resultado da combinação entre o grande 
volume d’água, o longo tempo de residência, a produtividade primária dominada por 
microfitobêntos e a remoção de fósforo por algas bentônicas. Entretanto, o autor 
enfatiza a existência de indícios de que essa capacidade estaria próxima a atingir um 
limite, de forma que o sistema poderia se tornar mesotrófico. 
Outra campanha, realizada em 1994, pelo Instituto Acqua, efetuou o monitoramento da 
laguna, realizando um total de 21 coletas, em 16 estações, ao longo do ano. SOUZA 
(1997) comparou as medições com dados pretéritos e identificou um aumento na 
produtividade primária, induzido pelo acréscimo do aporte de nutrientes. O autor 
classificou o sistema como oligo a mesotrófico, onde a limitação da produtividade 
primária (através do fósforo retido nas interfaces fluvio-lagunar, água-sedimento e mar-
lagoa) seria responsável pela manutenção do nível trófico e pelo retardamento da 
eutrofização. O autor desenvolveu ainda um modelo conceitual para essa mudança. De 
acordo com esse modelo, se ocorresse queda na salinidade, em função do aporte de água 
 
24 
doce e da descarga de efluentes, a turbidez e a demanda de oxigênio iriam aumentar, 
fazendo com que a produtividade primária passasse a ser comandada pelas comunidades 
fitoplanctônicas e não mais pelas fitobentônicas, estabelecendo, em um futuro próximo, 
condições eutróficas. 
MELLO (2007), a partir de dados medidos entre setembro de 2005 e janeiro de 2006, 
relata a alteração do sistema de meso para eutrófico, evidenciado por altas 
concentrações de fósforo e nitrogênio, grande turbidez, alta demanda por oxigênio e 
substituição da predominância dos produtores primários bentônicos por planctônicos. 
As concentrações de clorofila-a encontradas passaram de 2 µg/l em 1992 para 134µg/l. 
A Figura 12 mostra a Lagoa de Araruama em dois momentos. Uma quando as águas 
ainda eram cristalinas, com data estimada no início dos anos 90, e outra em 2008, onde 
a coloração se mostra amarronzada e observa-se um tapete de algas junto ao fundo. 
 
Figura 12. Fotos da Lagoa de Araruama retratando as mudanças na qualidade de água. À 
esquerda, quando as águas eram cristalinas (CILSJ, 2007), e, à direita, em 2008, em frente à 
Prefeitura de Iguaba Grande. 
Durante a realização deste estudo, por três anos consecutivos foram registrados grandes 
episódios de mortandade de peixes, todos nos meses de janeiro. O primeiro ocorreu nos 
dias 13 e 14 de janeiro de 2007, quando mais de 50 toneladas de peixes, siris e camarões 
apareceram boiando nas águas da laguna (Figura 13). Em decorrência do evento, o 
IBAMA, através da Instrução Normativa 155, de 7 de março de 2007, proibiu, por um 
período de 90 dias, qualquer atividade de pesca, coleta, beneficiamento e 
comercialização de organismos aquáticos, na Lagoa de Araruama. 
 
25 
 
Figura 13. Fotos publicadas na edição eletrônica do dia 17 de janeiro de 2007 do jornal O 
GLOBO, retratando a mortandadede peixes ocorrida nos dias 13 e 14 na Lagoa de Araruama. 
FONTE: O GLOBO, 2007. 
O evento mais recente aconteceu no dia 24 de janeiro de 2009. Segundo informações do 
jornal O GLOBO (2009a), estima-se que aproximadamente 200 toneladas de peixes 
morreram em toda a laguna (Figura 14). 
O município de São Pedro da Aldeia, mais uma vez, foi o mais atingido e decretou 
estado de emergência. A Enseada de São Pedro é especialmente vulnerável em função 
de sua localização. Ocorre que, em épocas de chuvas, os ventos típicos de nordeste se 
invertem, com a entrada de frentes frias, assumindo direção predominante de sudoeste. 
Essa condição favorece a advecção dos peixes ou algas que estiverem na superfície, 
rumo à enseada de São Pedro, localizada no extremo nordeste do corpo principal da 
laguna. 
 
Figura 14. Fotos publicadas na edição eletrônica do dia 26 de janeiro de 2009 do jornal O 
GLOBO, retratando mortandade de peixes ocorrida entre os dias 24 e 26 na Lagoa de Araruama. 
FONTE: O GLOBO, 2009a. 
Vários são os motivos do declínio da qualidade da água. Entre os principais fatores 
destaca-se o lançamento de esgotos sanitários sem tratamento, que comprometeu a 
 
26 
manutenção da qualidade da água da laguna e de seus rios afluentes (MUEHE e 
VALENTINI, 1998). Esse quadro é especialmente agravado durante o verão ─ período 
chuvoso e de férias ─, quando, naturalmente, a vazão dos rios tende a aumentar e 
concomitantemente ocorre um aumento da vazão de esgotos, devido ao incremento 
populacional. 
Nessa época, o aumento do nível dos rios imprime a necessidade de abertura das 
comportas para evitar inundações à montante, junto às margens dos córregos. O sistema 
de captação em tempo seco, então, deixa de atuar no barramento dos esgotos, 
proporcionando um grande despejo na laguna de água doce, rica em matéria orgânica, 
nutrientes e sedimentos. O acréscimo de nutrientes e de matéria orgânica promove o 
aumento da demanda por oxigênio e a proliferação de algas. A depuração dessa carga 
consome o oxigênio disponível na coluna d’água, ocasionando a morte dos peixes. 
3.3. Recuperação Ambiental da Lagoa de Araruama 
Após os inúmeros prejuízos causados pelo expressivo declínio da qualidade da água, 
teve início, no ano de 2003, o Programa de Revitalização da Lagoa de Araruama. O 
programa consiste basicamente em duas ações: 
� a dragagem do Canal de Itajuru e 
� a implantação de sistema de esgotamento sanitário. 
As ações têm por objetivo promover um acréscimo na troca de massas d’água, entre a 
lagoa e o mar, e diminuir a vazão de esgotos que segue diretamente para a laguna, 
possibilitando, assim, melhoria na qualidade das águas. 
3.3.1. Dragagem do Canal de Itajuru 
A obra de dragagem irá remover uma importante zona de obstrução no fluxo, 
caracterizada pelo aterro construído sob a antiga ponte RJ-140, além de diversos bancos 
de areia formados ao longo de seu eixo de dragagem. A área total dragada abrangerá a 
entrada do Canal de Itajuru, a Enseada das Palmeiras, o Canal Palmer e a Enseada 
Maracanã, até as proximidades do Boqueirão, incluindo pontos importantes, como a 
Ponta do Ambrósio. 
 
27 
De acordo com o projeto de dragagem realizado pela empresa Oriente Construção Civil 
LTDA, a seção transversal da calha principal será de 456 m2, com profundidade média 
de 2,5 metros em relação ao zero hidrográfico da DHN e taludes de 1:4 no Canal Palmer 
e 1:6 nos demais canais. O volume total dragado foi estimado em cerca de 1.800.000 
m³, correspondente a uma área de 744.000 m². As regiões de bota-fora de dragagem 
ocuparão áreas de antigas salinas nas enseadas das Palmeiras e Maracanã, além de 
disponibilizarem areia para obras da prefeitura e de outros empreendimentos 
particulares. A Figura 15 ilustra o traçado da região de dragagem e as áreas de bota-
fora. 
 
Figura 15. Croquis do projeto de dragagem e áreas de bota-fora. A faixa cinza destaca a área a 
ser dragada e as áreas em vermelho representam as regiões de bota-fora. FONTE: ORIENTE, 2006. 
Junto à dragagem do Canal de Itajuru, a construção de uma nova ponte sobre o Canal do 
Ambrósio constitui ação imprescindível para a desobstrução do fluxo entre a Lagoa e o 
oceano. A ponte antiga, erguida sobre um grande aterro, estrangulava a passagem da 
água entre as Enseadas das Palmeiras e Maracanã. Além da baixa altura, dificultando a 
navegação, o vão total era de apenas trinta metros. A situação era agravada, ainda, pela 
presença da adutora da Companhia Álcalis, que com seus cento e sessenta pilares, 
impedia o trânsito de embarcações e provocava grande assoreamento nesse trecho do 
Canal (CILSJ, 2007). A Figura 16 ilustra a adutora e a antiga Ponte RJ-140, com 
destaque para o pequeno vão, entre o aterro e a margem. 
Ponta do Ambrósio 
Ponte RJ-140 
 
28 
 
Figura 16. À esquerda, foto da antiga Ponte RJ-140 sobre o Canal do Ambrósio, onde se destaca 
o estreito canal sobre a ponte. À direita, destaca-se a adutora. FONTE: CILSJ, 2007. 
Com a construção da nova ponte e a conclusão da dragagem, esse trecho do canal de 
ligação lagoa-mar passará a ter trezentos e cinquenta metros de largura, além do 
aumento da profundidade, que subirá de pouco mais de um metro para dois metros e 
meio. 
A nova Ponte RJ-140 foi inaugurada oficialmente em novembro de 2007 e a realocação 
da adutora foi concluída no final de 2008. A dragagem foi paralisada inúmeras vezes e 
não foi finalizada até o momento da conclusão deste estudo. A Figura 17 ilustra 
imagens da construção da nova ponte. Já a Figura 18 mostra a ponte antiga e a projeção 
da nova ponte, quando toda a dragagem estiver sido concluída, ilustrando a 
desobstrução que ocorrerá no trecho. 
 
 
Figura 17. Foto da obra de construção na nova Ponte RJ-140. FONTE: CILSJ, 2007. 
Ponte nova 300 metros 
Ponte antiga 30 metros 
Cabo Frio 
São Pedro da Aldeia 
 
29 
 
Figura 18. Comparação entre a antiga Ponte RJ-140, à esquerda, e a projeção da nova ponte, à 
direita. FONTE: ORIENTE, 2006. 
3.3.2. Sistema de Esgotamento Sanitário 
A implantação do sistema de esgotamento sanitário foi alavancada pela revisão dos 
contratos de concessão e teve início em 2002, quando se iniciaram as construções de 
estações de tratamento de esgotos, estações elevatórias e do sistema de coleta dos 
esgotos. 
A seguir, é descrito o sistema de esgotamento sanitário implantado em cada município. 
Os croquis apresentados destacam os trechos contemplados pelo sistema de coleta, que 
serão considerados na modelagem dos cenários após a implantação do sistema de 
esgotamento sanitário. Eles foram obtidos na homepage da Prolagos, em 2008, portanto 
é possível que já existam alguns avanços. 
� Cabo Frio 
A estação de tratamento de esgotos de Cabo Frio foi inaugurada em novembro de 2003. 
A ETE opera com tratamento primário quimicamente assistido, no qual a remoção de 
sólidos em suspensão se dá por meio de processos físico-químicos de coagulação, 
floculação e sedimentação. A vazão nominal é de 400 l/s e os efluentes são descartados 
na Enseada Maracanã, nas imediações da estação. 
No ano de 2004, foi concluído um cinturão coletor na margem sul do Canal de Itajuru, 
para captar os esgotos que eram despejados no canal e encaminhá-los à estação de 
tratamento. O sistema de coleta, apresentado na Figura 19, conta com apenas seis 
quilômetros de rede separativa, no bairro do Braga. 
 
30 
 
Figura 19. Sistema de esgotamento sanitário de Cabo Frio. Fonte: PROLAGOS, 2007. 
� São Pedro da Aldeia 
O município de São Pedro da Aldeia foi um dos pioneiros em ações de tratamento de 
esgotos na região. Onde hoje funciona a ETE de São Pedro da Aldeia, existia um 
sistema de tratamento com lagoa de estabilização, lagoa de sedimentação e lagoa de 
maturação, além de dezoito quilômetros de rede coletora, operados pela prefeitura.A estação de tratamento de esgotos atual entrou em operação em abril de 2004 e possui 
sistema terciário, equipada com tanque de lodo ativado, remoção biológica de fósforo e 
nitrogênio e desinfecção por raios ultra-violeta. A vazão tratada é de aproximadamente 
60 l/s, com capacidade para 100 l/s e possibilidade de expansão para até 200 l/s. A 
Figura 20 apresenta o sistema de esgotamento de São Pedro da Aldeia. 
 
31 
 
Figura 20. Sistema de esgotamento sanitário de São Pedro da Aldeia. Fonte: PROLAGOS, 2007. 
� Iguaba Grande 
A estação de tratamento de esgotos de Iguaba Grande foi a última a entrar em operação, 
sendo inaugurada apenas em março de 2006. O sistema de tratamento é semelhante ao 
de São Pedro. A vazão atual é de aproximadamente 75 l/s, com possibilidade de 
expansão para até 155 l/s. 
O Município de Iguaba Grande possui cerca de dez quilômetros de rede coletora 
separativa no bairro de Iguabela, além de rede interceptora próximo ao centro e uma 
comporta no Rio Salgado, cujas vazões são bombeadas através das estações elevatórias 
para a ETE. A Figura 21 ilustra o sistema de coleta da região. 
 
32 
 
Figura 21. Sistema de esgotamento sanitário de Iguaba Grande. Fonte: PROLAGOS, 2007. 
O lodo das estações de tratamento é descartado em aterros sanitários dos municípios ─ 
conforme definição das prefeituras ─ e os efluentes lançados na Lagoa de Araruama. 
Dados da PROLAGOS (2006) informam que 91% da população dos municípios sob sua 
administração é atendida por rede de abastecimento de água e 46% por esgoto. Segundo 
as metas contratuais, o percentual da população atendida por rede de abastecimento de 
água, até 2022, já foi atingido: 90%. Quanto ao esgotamento sanitário, a empresa 
também está dentro do cronograma contatural, já que para 2010 a meta é de 50%, em 
2017, 65% e em 2022, 70%. Os projetos da companhia para os próximos anos são a 
expansão da rede separativa e a construção de uma nova ETE, em Jardim Esperança, 
Cabo Frio (CILSJ, 2009). 
� Araruama 
O sistema de tratamento de Araruama operou até o ano de 2005 com um conjunto de 
lagoas de estabilização, constituído de duas lagoas anaeróbias, uma facultativa e uma de 
maturação. Após obras de recuperação, o sistema foi ampliado para receber uma vazão 
de 150 l/s, sendo composto atualmente por gradeamento, desarenação, lagoa aerada e 
lagoa de sedimentação. 
Segundo informações da empresa Águas de Juturnaíba (2008), em 2008 o município de 
Araruama possuía 93% de sua população atendida por rede de abastecimento de água e 
55% por esgotos tratados e coletados, através de sistema de captação em tempo seco. 
 
33 
Atualmente, a prioridade da empresa é a melhora no sistema de tratamento da ETE 
Ponte dos Leites, com previsão de implantação de um wetland, aumentando assim a 
remoção de nutrientes (fósforo e nitrogênio). 
A Figura 22 ilustra a ETE Ponte dos Leites e uma barragem feita no Rio Mataruna, para 
a contenção dos efluentes. Nesta imagem pode-se observar nitidamente a diferença na 
coloração da água. À direita observa-se a porção a montante da barragem, com águas 
mais escuras, e à esquerda o trecho de jusante, conectado à Lagoa de Araruama. 
 
Figura 22. ETE Ponte dos Leites, em Araruama (esquerda) e barragem de nível no Rio 
Mataruna (direita) FONTE: CILSJ, 2007. 
 
 
 
34 
4. Metodologia 
A metodologia adotada baseia-se na aplicação de modelos computacionais, 
hidrodinâmicos e de transporte euleriano de sal, verificados através dos dados de campo 
disponíveis, de forma a representar qualitativamente o comportamento da Lagoa em 
diferentes cenários. 
A escolha do modelo computacional para simular as condições de qualidade de água de 
um corpo hídrico depende de suas características, dos parâmetros de interesse, do nível 
de precisão desejado em função dos objetivos do trabalho e dos dados disponíveis sobre 
o sistema TUCCI (1989). Uma solução eficiente deve apresentar resultados 
representativos do ambiente com boa acurácia e custo computacional oportuno. 
Os modelos desenvolvidos são bidimensionais promediados na vertical (2DH), 
considerando que a Lagoa de Araruama é um corpo d’água raso, com influência de 
ventos intensos e frequentes, onde a variação de salinidade e temperatura na coluna 
d’água não é significativa (SOUZA, 1993). Esta aproximação possibilita uma análise 
consistente da região e diminui significativamente o custo computacional da 
modelagem. 
Os modelos computacionais empregados neste estudo fazem parte do Sistema Base de 
Hidrodinâmica Ambiental – SisBaHiA –, desenvolvido na Área de Engenharia Costeira 
e Oceanográfica do Programa de Engenharia Oceânica da COPPE/UFRJ. O SisBaHiA 
vem sendo continuamente ampliado e aperfeiçoado na COPPE/UFRJ, desde 1987, 
através do desenvolvimento de inúmeras teses de mestrado e doutorado, além de ser 
largamente empregado em projetos de pesquisa na análise de problemas ambientais. 
4.1. Considerações sobre o Sistema de Modelos Adotado 
O SisBaHiA é um sistema de modelos numéricos com módulos hidrodinâmico, de 
transporte de escalares euleriano, de transporte de escalares lagrangeano, de qualidade 
de água, de geração e propagação de ondas, com representações tridimensionais, 
bidimensionais promediadas na horizontal ou na vertical. O sistema de arquivos é 
armazenado em um banco de dados Access, com interface amigável em ambiente 
Windows. Os dados de saída podem ser exportados em formato texto, permitindo o uso 
 
35 
de diversos softwares de pós-processamento. O código é aberto, possibilitando maior 
compreensão sobre a forma como as equações são resolvidas pelo modelo numérico e 
facilitando eventuais ajustes, caso seja de interesse do modelador. A versão utilizada 
neste estudo é a 7.0, onde foram incluídos os termos de evaporação, precipitação e a 
variação do gradiente horizontal de densidade. 
O cálculo das variáveis no SisBaHiA é realizado por um modelo numérico denominado 
FIST (Filtered in Space and Time). No FIST a modelagem da turbulência é baseada em 
técnicas de filtragem semelhantes às empregadas na simulação de grandes vórtices 
(Large Eddy Simulation - LES). O sistema de discretização espacial é feito via 
elementos finitos, preferencialmente, quadrangulares biquadráticos. A discretização 
temporal se dá através de um esquema implícito de diferenças finitas, com erro de 
truncamento de segunda ordem. No desenvolvimento das equações governantes, no 
SisBaHiA, são consideradas as seguintes aproximações: meio contínuo, referencial 
euleriano, referencial não-inercial, aproximação hidrostática e aproximação de 
Boussinesq (ROSMAN, 2008). 
O processo de modelagem aplicado a este estudo seguiu o seguinte roteiro: 
� Modelagem geométrica: definição do domínio de modelagem, compreendido 
pelos contornos da fronteira aberta e da fronteira de terra, e discretização do 
domínio através da malha de elementos finitos. 
� Modelagem hidrodinâmica com variação de densidade: prescrição de batimetria; 
rugosidade equivalente do fundo; série de ventos; taxas de evaporação e 
precipitação; vazões afluentes; condições de contorno e condições iniciais. 
� Modelagem de transporte de sal: prescrição das condições de contorno e 
condições iniciais. Esta etapa foi aplicada apenas aos modelos de sal ligados aos 
modelos hidrodinâmicos sem variação de densidade. 
4.1.1. Modelo de Circulação Hidrodinâmica 2DH para Corpos D’água 
Rasos com Variação de Densidade 
A descrição do escoamento de fluidos em regime turbulento é dada pelas equações de 
Navier-Stokes. Tais equações representam o princípio da conservação da quantidade de 
 
36 
movimento que, associadas à equação da continuidade, a uma equação de estado e a 
uma equação de transporte para cada constituinte, compõem o modelo matemático 
fundamental para qualquer corpo de água (ROSMAN, 2001).Em termos de modelagem computacional, a variação da quantidade de movimento é 
simulada pelo modelo hidrodinâmico, que calcula as variáveis determinantes da 
circulação do corpo d’água, constituindo a base para os modelos de transporte. Os dados 
de elevação da superfície livre e de intensidade de correntes gerados pelo modelo 
hidrodinâmico são os dados de entrada dos modelos de transporte no cálculo da 
advecção e difusão dos escalares. Quando a concentração da substância exerce 
influência sobre a circulação hidrodinâmica, esta substância é considerada ativa e deve 
ser calculada junto ao modelo hidrodinâmico. Ao passo que, se a substância não exerce 
influência na circulação hidrodinâmica, pode ser modelada separadamente, como um 
escalar passivo. 
A modelagem de substâncias ativas impõe que o modelo hidrodinâmico esteja associado 
a um modelo de transporte que, através de uma equação de estado, converte a 
concentração da substância em densidade. Modelos que contabilizam a variação de 
densidade na determinação do gradiente de pressão serão aqui tratados como 
‘barotrópicos com componente baroclínico’ ou, simplesmente, ‘baroclínicos’. Os 
modelos nos quais a variação do gradiente de densidade é desconsiderada, 
contabilizando apenas o gradiente de pressão devido a elevação da superfície livre, 
serão chamados de ‘modelos puramente barotrópico’ ou ‘barotrópico’. 
Os modelos baroclínicos e barotrópicos podem ser tridimensionais ou bidimensionais. 
Os modelos tridimensionais se aplicam a corpos d’água com significativa variação 
vertical ou quando o movimento da substância de interesse está relacionado às correntes 
junto ao fundo, como é o caso de sedimentos, ou junto à superfície, por exemplo, no 
cálculo de deriva de corpos flutuantes. 
Quando o corpo d’água apresenta gradientes de densidade acentuados, é importante 
também considerar o termo baroclínico. Em sistemas estuarinos bem misturados, 
tendendo a verticalmente homogêneos, pode-se desprezar o termo baroclínico, e, 
dependendo do foco do estudo, adotar modelos bidimensionais. 
 
37 
Os modelos bidimensionais são aplicados a corpos d’água onde as variações num plano 
são muito maiores que ao longo do outro eixo. Estes modelos podem ser bidimensionais 
com variação na vertical (2DV), promediados na horizontal, ou bidimensionais com 
variação na horizontal (2DH), com valores médios ao longo da coluna d’água. Estes 
modelos podem contabilizar apenas o termo barotrópico, se a distribuição de densidade 
no plano não for significativa, ou, considerar também o termo baroclínico. No caso de 
estuários com grande variação horizontal de densidade, como é o caso da Lagoa de 
Araruama, o termo baroclínico é importante. 
Nos modelos hidrodinâmicos do SisBaHiA com variação do gradiente de densidade, o 
sal, a temperatura, ou ambos, podem ser modelados como escalares ativos. Neste caso, 
os modelos hidrodinâmico e de transporte rodam em paralelo, adotando a seguinte 
sequência: o modelo hidrodinâmico dá a partida; com base em seu resultado é iniciado, 
em seguida, o modelo de transporte, que calcula a concentração do constituinte passivo; 
o modelo hidrodinâmico, então, é recalculado, contabilizando, a partir da equação de 
estado, a variação de densidade da massa d’água, tornando o constituinte ativo. Este 
procedimento é repetido a cada passo de tempo, para todos os nós do domínio, até o fim 
do tempo de simulação estipulado pelo usuário. Na modelagem da Lagoa de Araruama, 
o gradiente espacial de densidade foi determinado em função da distribuição de 
salinidade, já que a variação de temperatura, tanto vertical quanto no plano horizontal, é 
pequena, em torno de 1ºC (SOUZA, 1997). 
4.1.1.1. Equações Governantes 
A Figura 23 ilustra o esquema de promediação das velocidades empregado no modelo 
2DH, onde: NR é o nível de referência adotado; Ui a velocidade promediada na vertical 
e ui o perfil de velocidades no modelo 3D. O índice i representa os eixos x e y. A 
profundidade instantânea H é igual à cota da superfície (z=ζ ) subtraída da cota do 
fundo (z=-h) para o NR estabelecido, chamada de altura da coluna de água. 
 
38 
 
Figura 23. Coordenadas do sistema de modelagem 2DH. FONTE: ROSMAN, 2001. 
As equações necessárias para determinar as incógnitas da circulação hidrodinâmica no 
módulo 2DH são descritas a seguir. 
� Equação da continuidade 2DH 
ζ
Σ
∂ ∂ ∂
+ + = + − +
∂ ∂ ∂ �������p e i
q
UH VH q q q
t x y
 (1) 
Onde: 
ζ = elevação da superfície livre; 
U,V = componentes da velocidade média na vertical, nas direções x e y; 
H = altura instantânea da coluna d’água (H = ζ + h); 
eq = fluxo de precipitação por unidade de área; 
 eq = fluxo de evaporação por unidade de área; 
iq = fluxo de infiltração por unidade de área. Os fluxos de infiltração podem 
ser afluentes ou efluentes, assumindo valores positivos ou negativos. 
 
Como na Lagoa de Araruama o balanço evaporação-precipitação é significativo e as 
taxas de evaporação superam as de precipitação, qΣ é negativo. Poderiam ainda ser 
considerados os fluxos de infiltração afluente e efluente. Entretanto, por falta de 
informações sobre estes valores, estas parcelas não foram contabilizadas. 
� Equação de conservação da quantidade de movimento 2DH na direção x 
( )
0
( )( )1 1
1 2 sen
∂ τ ∂ τ∂ ∂ ∂ ∂
+ + = − + + ∂ ∂ ∂ ρ ∂ ρ ∂ ∂ 
+ τ − τ + Ω θ − Σ
ρ
xyxx
o
S F
x x
o
HHU U U PU V
t x y x H x y
UV q
H H
 (2) 
 
39 
� Equação de conservação da quantidade de movimento 2DH na direção y 
( )
0
( ) ( )1 1
1 2 sen
∂ τ ∂ τ ∂ ∂ ∂ ∂
+ + = − + + ∂ ∂ ∂ ρ ∂ ρ ∂ ∂ 
+ τ − τ − Ω θ − Σ
ρ
yx yy
o
S F
y y
o
H HV V V PU V
t x y y H x y
VU q
H H
 (3) 
Onde: 
U,V = componentes da velocidade média na vertical, nas direções x e y; 
0ρ = densidade de referência; 
P = pressão; 
, , ,
τ τ τ τxx xy yx yy = resultante das tensões dinâmicas turbulentas; 
,τ τS F = tensão de atrito na superfície livre e no fundo; 
H = altura instantânea da coluna d’água (H = ζ + h); 
 
2 sen
2 sen
V
U
θ
θ
Ω
Ω
= 
termo relacionado a força de Coriolis, onde � representa a 
velocidade angular de rotação da Terra e θ é o ângulo de latitude; 
Σq = somatório dos fluxos de evaporação, precipitação e infiltração por 
unidade de área. 
 
Com o intuito de analisar os componentes do termo de pressão, este termo é 
desenvolvido na equação (4), escrita a seguir na forma de notação indicial. 
0 00
1 1
2
ζ ρ
ρ ρ ρ
∂ ∂∂ ∂ ∂
= + + +
∂ ∂ ∂ ∂ ∂
atm d
i i i i i
P PP gHH g H
x x x x x
 (4) 
Sendo: 
i = índice que varia de 1 a 2, representando os eixo x e y 
respectivamente; 
0
1
ρ
∂
∂
atm
i
P H
x
= parcela do gradiente de pressão devido à variação da pressão 
atmosférica; 
ζ∂
∂ i
g
x
= parcela do gradiente de pressão barotrópico, relacionado à 
diferença de nível; 
02
ρ
ρ
∂
∂ i
gH
x
= parcela do gradiente de pressão baroclínico, relacionado à 
diferença de densidade; 
0
1
ρ
∂
∂
d
i
P H
x
= parcela dinâmica do gradiente de pressão. 
 
 
40 
Em domínios relativamente pequenos, como baías e lagunas a pressão atmosférica pode 
ser considerada constante e, como seu valor é muito inferior à densidade de referência 
0ρ , este termo é desprezado. Já a pressão dinâmica só se torna relevante na modelagem 
de escoamentos cujas escalas horizontais sejam muito menores que a profundidade, 
podendo também ser desconsiderada no caso da Lagoa de Araruama. Reorganizando 
então a equação (4), chega-se a equação (5): 
0 0
1
2
ζ ρ
ρ ρ
∂ ∂ ∂
= +
∂ ∂ ∂i i i
P gHg
x x x
 (5) 
O primeiro termo, o componente barotrópico, representa a variação da pressão 
hidrostática devido à declividade da superfície livre, forçando o escoamento