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1

Utilização de métodos acústicos em estudos de dinâmica costeira: exemplo na desembocadura lagunar de cananéia

Paolo, Fernando S.; Mahiques, Michel M.
2008-06-01

Resumo em português Em função de suas condições de interface entre águas doces e salinas, desembocaduras estuarinas e lagunares constituem sistemas geomorfológicos altamente complexos e dinâmicos. Como conseqüência da variabilidade espacial e temporal dos fluxos de maré, o leito responde com uma grande variabilidade nas características morfológicas e sedimentares. Neste sentido, é possível relacionar diretamente a circulação de fundo e o transporte sedimentar com as feições (mais) submersas geradas. Perfis de ecossondagem, sonar de varredura lateral e sísmica de alta resolução, executados na desembocadura lagunar de Cananéia, revelaram a existência de uma dinâmica de fundo extremamente complexa, caracterizada por marcas onduladas e ondas de areia de alturas métricas. As maiores ondas de areia, localizadas em uma depressão na desembocadura lagunar, apresentam inversão de polaridade em sua assimetria, com a presença de ondas simétricas de grande tamanho no ponto de inversão. Este padrão morfológico não apresenta variação temporal em escala anual, sugerindo a persistência de um padrão de fluxos sobre o leito. Esta dinâmica revela, também, a constância de fluxos convergentes que aparentemente independem das condições de maré enchente ou vazante. Os resultados permitiram o estabelecimento de um primeiro modelo qualitativo de circulação de fundo na área, com aplicações potenciais na navegação e estudos de proteção da costa. Resumo em inglês As a function of their interface conditions between fresh and saline waters, lagunar and estuarine mouths are highly complex and dynamic geomorphological systems. As a consequence of the spatial and temporal variability of tidal flows the bottom responds with a big variability in sediment characteristics and morphology. In this sense it is possible to directly relate the bottom circulation and sedimentary transport with the bedforms generated. Echosounding, sidescan sonar (mais) and high resolution seismic profiles, surveyed in the Cananéia lagoonal mouth revealed the existence of an extremely complex bed load dynamics, characterized by ripples marks and sand waves with metric heights. Bigger sand waves, localized in a depression of the lagoonal mouth, show a change of polarity in its asymmetry with a large symmetric form in the inversion point. This morphologic pattern did not present temporal variability in a yearly scale, suggesting the persistence of a pattern of bottom flows. This dynamic also presents constant convergent flows, apparently independent of the flood or ebb tide. The results allowed us to establish a first qualitative model of bottom circulation in the area, with potential uses in navigation and shore protection studies.

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Fonte sísmica de pequeno diâmetro para ensaios entre furos de sondagens ("Crosshole")/ Small size shear wave source for Crosshole tests

Taioli, Fabio
2001-04-01

Resumo em português Em aplicações ligadas à área de engenharia civil, o ensaio "crosshole" (entre furos) é o método mais utilizado para determinação das propriedades elásticas dos maciços por intermédio da medida das velocidades de propagação das ondas P e S. Por outro lado, seu uso tem sido limitado somente a grandes obras, devido principalmente, aos custos envolvidos na sua execução. Isto é devido, principalmente, à necessidade da perfuração de furos especiais para acomo (mais) dar os equipamentos utilizados. Com vistas a diminuir tais custos, foi desenvolvida uma fonte sísmica, de pequeno diâmetro e de baixo custo, possível de ser utilizada nos furos de sondagem normalmente executados para os ensaios SPT (Standard Penetration Test), durante a fase de investigação em solos. O diâmetro externo máximo desta fonte é de 40 mm, o que permite instalá-la em revestimentos com 50 mm de diâmetro externo (46 mm interno). Dessa forma, o revestimento pode ser facilmente instalado em furo com 75 mm (3") de diâmetro máximo, permitindo, também, o preenchimento do espaço anelar com calda de cimento. A fonte sísmica é fixada na parede do revestimento por meio de um sistema pneumático e, por meio de um êmbolo deslizante gera principalmente ondas S. O uso dessa fonte em diversas obras tem evidenciado sua praticidade devida mormente ao seu pequeno tamanho e baixo peso. Resumo em inglês In civil engineering applications, the crosshole test is the most utilized method to determine the propagation velocities of in situ P and S waves of the different strata and, consequently, to calculate the dynamic elastic parameters of rock or soil samples. Otherwise, its use has been limited just to very important studies since the associated cost is very high for smaller constructions such as residential and ordinary buildings. This is mainly due to the fact that the e (mais) quipment normally used to perform these tests needs special boreholes, with diameter uncommon in the investigation phase. In order to decrease the crosshole overall cost, a simple and inexpensive seismic source was developed. This source can be used in the same boreholes made during the standard penetration test (SPT). Its maximum external diameter is 40 mm, fitting in a PVC casing of 50 mm external diameter (46 mm internal). At the same time, the casing can be easily installed in a 75 mm (3") maximum diameter, leaving place to fill the annular space with mortar. The seismic source clamps on the borehole wall by a pneumatic system and, by means of a sliding piston, generates mainly S type waves. It has proven to be easy to use besides being lightweight and of small size.

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3

O fundo marinho da baía da Ilha Grande, RJ: evidências da ação de correntes e de ondas no canal central com base em formas de fundo observadas em registros de sonar (100kHz)

Belo, Wellington Ceccopieri
2002-04-01

Resumo em português Com base em sísmica de alta resolução (perfilador de 7,0kHz e sonar de varredura lateral 100kHz), e amostras de sedimentos, foram investigados aspectos interessantes do fundo marinho na baía da Ilha Grande. Podem-se evidenciar efeitos combinados de ondas e correntes agindo sobre o fundo marinho, a partir dos índices de ripple (RI) e de paralelismo (PI2) de estruturas sedimentares (formas de fundo) observadas nos registros de sonar. Estruturas estas associadas a padr� (mais) �es sedimentares de fundo (ecofácies). Tais estruturas são predominantemente "mega ripples" localizadas em profundidades em torno de 16m, próximo à Enseada de Conceição de Jacareí onde ocorre uma transição textural de fundo de leste para oeste de um padrão de fundo grosso para um padrão fino. Suas cristas são orientadas a NE-SW e a ESE-WNW e bastante variáveis na forma (retas, onduladas, bifurcadas, descontínuas). Suas alturas variam de 0,2 a 0,55m, com valor médio em torno de 0.35 m. O comprimento de onda varia de 10 a 60m. Velocidades estimadas - unidirecionais para correntes de fundo e orbitais para ação de ondas - com base em parâmetros geológicos das estruturas observadas, sugerem uma possível gradação na magnitude das velocidades (35-80cm/s) na região dos padrões sedimentares de transição de fundo. Assim, as feições observadas (faciológicas e morfodinâmicas) do fundo marinho indicam que ondas e correntes ao interagirem com a geometria da baía podem provocar oscilações no nível de energia do meio, atuando no grau de selecionamento dos sedimentos e caracterizando diferentes tipos de fundo. Resumo em inglês Based on high-resolution seismic data (sub-bottom profiler 7,0kHz and side scan sonar 100kHz) and geological bottom samples, interesting aspects of the Ilha Grande bay seabed were investigated. The seabed along the eastern-central channel of the bay was characterized by eight bottom sedimentary patterns. Such patterns showed variations in the texture, in the bio-debris content and in the acoustic back-scattering of the sediments. Observed evidences of modern facies transi (mais) tions from sub-environments dominated by higher energy agents (waves) to facies dominated by lower energy agents (tides, bottom currents) were related to the complex submarine topography and to the coast line orientation. The boundary geometry among the ecofacies also suggests a hydrodynamic control by wave action and bottom currents. Evidences of these combined effects of waves and currents were approached based on the observed bedforms. Such sedimentary structures are predominantly "mega ripples" located in depths around 16 m, nearby Conceição de Jacareí. There is a textural transition of the bottom sedimentary patterns from westward to eastward. Their crests are NE-SW and ESE-WNW oriented and plenty variable in the form (straight line, wavy, forked, discontinuous). Their heights ranged from 0.2 to 0.55 m with medium value around 0.35 m. Based on the bedform parameters (wavelength and height) and by using diagrams relating the medium diameter of the grains, to the depth and to the type of the structure, the speed of the flow up to 1,0 meter from the bottom (U100) was estimated. It varied from 46 cm/s (medium sands) to 34 cm/s (very fine sands) - from eastward to westward. The medium speed of the stationary flow (U), differently, varied from 54 cm/s to 64 cm/s, respectively. Four studies concerning to wave action indicated that high-energy waves usually observed in the area can contribute to the genesis of the observed bedforms being a good evidence that they could be active. Besides, they could be subject to changes on their geometry along the year. The bottom in this area would be mobile during these events with speed of the oscillatory flows around 50 cm/s. Upon sporadic events of higher energy (~ 80 cm/s), mainly in the winter, there would be larger readiness of sediment for the bottom transport by currents. Therefore, all these observed characteristics of the eastern-central channel seabed of the bay indicate that waves and currents may act on the sediments sorting by an interplay to the geometry of the bay characterizing different bottom types. The resulting oscillations on the level of energy also can contribute to the bedforms generation, based on sporadic higher energy events.

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Caracterização da ocorrência de padrões de sonar de varredura lateral e sísmica de alta freqüência (3,5 e 7,0 kHz) na porção sul da Baía de Guanabara - RJ/ Characterization of side-scan sonar and high resolution seismic (3.5 - 7.0 kHZ) reflection patterns along the Southern margin of the Guanabara Bay - RJ

Quaresma, V. S.; Dias, G. T. M.; Baptista Neto, J. A.
2000-08-01

Resumo em português A correlação de dados geofísicos (sonar de varredura lateral e perfilador de subfundo - 3,5 e 7,0 kHz) permitiu a caracterização da distribuição de sedimentos de fundo na porção sul da Baía de Guanabara. Foram reconhecidos quatro tipos de ecocaráteres: o tipo 1, onde não ocorre penetração do sinal acústico e está relacionado a um fundo arenoso e a um padrão de reflexão do sonar homogêneo cinza claro com sand wave e mega-ripples; (mais) o tipo 2A, onde é observada a penetração do sinal com refletores do embasamento acústico e um fundo predominantemente lamoso com alto teor de areia fina a muito fina e padrão homogêneo cinza claro de sonar; o tipo 2B, com penetração do sinal com refletores sendo observados junto a um fundo predominantemente arenoso, com alto teor de lama e padrões de sonar homogêneos cinza escuros; e o último ecocaráter observado, o tipo 3, com penetração do sinal com uma série de refletores múltiplos, observando-se um fundo lamoso com alto teor de areia fina a muito fina e reflexão homogênea cinza escuro nos sonogramas. Resumo em inglês The correlation of geophysical data (side-scan sonar and subbottom profiler - 3.5 and 7.0 kHz) has enabled the characterization of the sediment distribution along the southern portion of the Guanabara Bay (Rio de Janeiro - Brazil). Four distinct echocharacter types were recognized: type 1 shows no penetration of the acoustic signal, it is associated with a sandy bottom and with a light gray homogeneous sonograph pattern wi (mais) th sand waves and mega ripples; type 2A presents internal reflectors and the acoustic basement, it is related to a muddy bottom with high content (%) of fine sand and to light gray homogeneous sonograms; type 2B is marked by signal penetration and is related to a sandy bottom with high content (%) of mud and to dark grey homogeneous sonograms; and, finally, type 3 with signal penetration and multiples, it is associated with a muddy bottom with high content (%) of fine sand, and is related to dark gray homogeneous sonograph patterns.

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Aplicações do filtro de feixes gaussianos: migração e separação de ondas P-SV/ Applications of the gaussian beam filter: migration and separation of P-S waves

Pestana, R. da Cruz; Valença, R. M.
1997-03-01

Resumo em português O presente trabalho mostra aplicações práticas para o filtro de feixes gaussianos, proposto por Pestana (2º Congresso Int. da SBGf, Salvador, BA, 1991). Este filtro tem a propriedade de sintetizar feixes gaussianos a partir dos dados sísmicos registrados para qualquer ponto da superfície (z = 0) e qualquer direção angular. É composto por dois parâmetros, independentes do modelo sísmico, que aparecem quando se faz a posição da fonte e o tempo complexos na repr (mais) esentação clássica de uma fonte pontual. Assim, o filtro de feixes gaussianos é uma nova técnica para sintetizar feixes a partir de dados sísmicos e sugere várias aplicações práticas em sua utilização. Os feixes gaussianos são entidades no domínio da freqüência que combinam as propriedades direcionais das ondas planas com uma região de suporte finita; com isto, podemos tirar vantagens para a realização de procedimentos que são úteis no processamento de dados sísmicos. Depois de uma completa demonstração do filtro proposto, fazemos a primeira aplicação prática: migração de dados empilhados. Para tanto, o modelo a ser migrado é discretizado em uma malha regular, onde a extrapolação descendente se dá através de um operador baseado na função de Green para o espaço livre. A contribuição de cada feixe é somada, para valores de freqüências determinadas, e a seção migrada final é obtida após a aplicação da condição de imagem; os resultados deste método apresentam menores efeitos de borda e sensível redução dos ruídos de migração. Outra aplicação prática para o filtro de feixes gaussianos que apresentamos neste trabalho, é a separação do campo elástico de ondas em suas componentes P e SV. Para o método aqui apresentado é preciso que as velocidades das ondas P e SV sejam conhecidas na camada próxima à superfície. Novamente, usamos o filtro para decompor os dados sintéticos (registrados em duas componentes) nos respectivos feixes. Fazemos uma transformada tau - p e após a aplicação de uma matriz de rotação temos as ondas separadas em suas respectivas componentes. Resumo em inglês This work shows practical applications to the gaussian beam filter suggested by Pestana (1991). This filter can expand the seismic data, recorded in z = 0, into gaussian beams, for all offsets and all angular directions. It is formed by two parameters which are independents of the seismic model. These two parameters result from making both the source-point coordinate and the travel time complex in the classical representation of the point-source response. Gaussian beams a (mais) re frequency-domain entities which combine the directional properties of plane waves with a finite support. After a complete demonstration of the filter, we show the first practical application: migration of zero offset data. The model that will be migrated, must be discretized into a regular grid, where the downward extrapolation is performed by an operator based in the free-space Green's function. The contribution for each beam is summed in each frequency and the final migration is obtained after imaging. The results present little edge effect and reductions in migration noises. We also present another practical application, which is the separation of elastic wavefield. The velocities in the layer near the surface must be known. Again, we use the filter to expand two dimensional data into gaussian beams. Performing a tau - p transform and using a rotation matrix, we can get the wave field separated into the components P and SV.

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