Como já falamos nos posts “Modelos Reduzidos – Brincando de Maquete“, “Modelos – Musicais e Matemáticos” e “Calibrando e validando modelos matemáticos“, usamos modelos matemáticos na área de recursos hídricos para auxiliar na elaboração de projetos, em rios, redes de drenagem, lagos, barragens… Com esses modelos, podemos prever como irá se comportar um desses sistemas em uma grande cheia ou em outro evento extremo.
Para cada tipo de sistema (rio , lago, rede de drenagem, etc), e para cada pergunta que fazemos (vai funcionar?; Vai alagar?; etc), teremos um tipo diferente de modelo que responderá essas perguntas de maneira mais eficiente.
Nesse post vamos ver os modelos certos para as perguntas certas…
Modelos hidrológicos
O que são: São procedimentos de modelagem utilizados para simular parte do ciclo hidrológico entre a precipitação e a vazão, podendo simular efeitos de armazenamento em calha.
Quais perguntas respondem:
– Se chover o dobro, quanta água vai passar pelo rio?
– Qual é a vazão de cheia desse rio?
Modelos Hidrodinâmicos 1D
O que são: Esses modelos usam as equações de Saint-Venant, completas ou simplificadas, para realizar uma simulação através do tempo e do espaço.
São modelos adequados para o fluxo de longo alcance e longos períodos de tempo, onde os vetores velocidade podem ser assumidos como aproximadamente paralelos à direção do fluxo. Traduzindo: são modelos adequados para simular rios, onde o escoamento é praticamente em uma única direção.
Funcionam bem enquanto o escoamento está dentro da calha do rio, mas ocorrendo um transbordamento deste para as planícies marginais, onde o escoamento pode ter mais de uma direção simultaneamente, esses modelos falham.
Quais perguntas respondem:
– Qual o tamanho que a calha do rio deve ter para que ele não transborde?
– Como vai funcionar um desvio no rio?
– Qual o nível máximo de alagamento que um rio atingirá para uma certa chuva, aproximadamente?
Modelos Hidrodinâmicos 2D
O que são: São modelos de escoamento que resolvem as equações de Navier-Stokes, e que são resolvidas nas dimensões X e Y para uma profundidade h promediada. Esses modelos têm sido utilizados para modelagem hidráulica fluvial e costeira, e, mais recentemente, tornou-se uma opção para a modelagem de inundações.
Traduzindo: São modelos que permitem ver o escoamento sobre uma superfície. Assim, funcionam bem não só enquanto o escoamento está dentro da calha do rio, mas também reproduzem o escoamento em várias direções, quando o rio transborda para as planícies marginais. Também são usados para enxergar correntes em mais de uma direção em regiões costeiras
Quais perguntas respondem:
– Qual o efeito do transbordamento do rio ?
– Como vai funcionar o amortecimento do rio em sua planície alagavél?
– Exatamente, qual o nível de alagamento que o transbordamento de um rio atingirá para uma certa chuva?
Modelos Quasi-2D
O que são: São modelos híbridos. Eles representam canais e células de inundação que trocam água entre si por uma rede no plano horizontal, onde os caminhos do fluxo são pré-definidos e a troca de água é calculada por equações unidimensionais.
Esquema de um modelo Quasi-2D
Traduzindo: São modelos que permitem ver o escoamento sobre uma superfície, como os modelos 2D. Como usam as equações unidimensionais, necessitam de menos dados e são mais “robustos” que os Modelos 2D. Por transformar as regiões urbanas em células, podem representar bem a paisagem urbana, onde cada rua ou quarteirão é representado por uma célula.
Quais perguntas respondem: Praticamente as mesmas dos modelos 2D, mas com uma necessidade menor de dados e com maior vocação para regiões urbanas.
– Se o rio transbordar, como ocorrerá o escoamento pelas ruas?
– Como vai funcionar um reservatório de detenção ou retenção?
Qual o modelo hidrodinâmico que simula o enchimento de reservatório para a manutenção da vazão viável para UHEs? Softwares, equações?
Buscando responder a pergunta: qual o efeito que o enchimento do rio para a formação de um reservatório para uma UHE tem para com as planícies alágaveis?
Prezado Eliézer,
Para observar os efeitos do enchimento de um reservatório sobre as cheias de um rio é adequado que você use um modelo 2D ou um modeleo Quasi-2D. Em ambos os tipos de modelos, quando bem elaborados, o erro da resposta será da mesma ordem de grandeza do erro das informações que você dispõem para o estudo.
Para entender melhor qual modelo usar, dê uma checada no “Ebook – Modelagem de Sistemas Hidricos” da AquaFluxus.