USO DO MODELO RIVERFLOW 2D PARA ESTUDO DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS E ASSOREAMENTO EM RESERVATÓRIOS - CASO DA UHE AIMORÉS

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1 USO DO MODELO RIVERFLOW 2D PARA ESTUDO DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS E ASSOREAMENTO EM RESERVATÓRIOS - CASO DA UHE AIMORÉS Roberto Rangel Pinto Silva - Engenheiro Civil UFMG Aloysio Saliba - Doutor em Recursos Hídricos Professor da UFMG Joel Raimundo Cortez - Engenheiro Hídrico, M. Sc. Pimenta de Ávila Consultoria Ltda.

2 INTRODUÇÃO Na escala planetária, os rios são ecossistemas de dimensões reduzidas, mas que, juntamente com suas áreas associadas, englobam boa parte da biodiversidade global, desempenham papel-chave nos ciclos biogeoquímicos, e proporcionam serviços essenciais à humanidade, como, por exemplo, a produção de energia hidrelétrica. Entender como o equilíbrio entre escoamento e sedimentos se processa em um corpo d água natural é tarefa complicada. Quando esse equilíbrio é alterado, sejam por processos erosivos ou de sedimentação, esse trabalho se torna ainda mais complexo. Nesse sentido, surgem cada vez mais modelos matemáticos e numéricos que busquem entender e prever essa dinâmica.

3 Fonte: CARVALHO, 2008 apud CORTEZ, 2013

4 OBJETIVOS 1. Avaliar o desempenho do programa RiverFlow 2D para a determinação de vida útil de reservatórios, fazendo uso de uma série de dados já consolidada para a Usina Hidrelétrica de Aimorés, em Minas Gerais. 2. Comparação do desempenho da modelagem em face da utilização do programa HEC-RAS 1D.

5 RIVERFLOW 2D RiverFlow 2D é um modelo hidráulico de conservação de volume que combina análises hidrológicas e hidrodinâmicas, transporte de sedimentos e poluentes diversos para modelagem de rios, estuários, planícies de inundação e corpos d água. O modelo é utilizado através da interface do software SMS (SurfaceWater Modeling Solution), que fornece as funcionalidades necessárias para a geração e refinamento da malha para modelagem hidráulica.

6 UHE AIMORÉS De acordo com CBDB (2009), o projeto de Aimorés pode ser considerado como duas partes separadas: Barragem principal de terra, com 18 m de altura e 565,0 m de comprimento a partir da margem direita, contígua ao sistema extravasor, formado por 10 comportas com capacidade total m³/s, que se estende até a Pedra Lorena, na margem esquerda. Um circuito de adução, que inclui um canal de 12 km de comprimento escavado na margem esquerda, e no final uma casa de força que abriga três turbinas do tipo Kaplan, tem capacidade instalada de 330 MW. Fonte: CBDB, 2009 apud CORTEZ, 2013

7 METODOLOGIA 1. Processamento e definição dos dados a serem utilizados para o desenvolvimento das simulações; Dados Topográficos Condições de Contorno de Montante e Jusante Dados sedimentológicos Calibração dos modelos 2. Definição de cenários representativos para a realização das simulações; 3. Discussão sobre limitações da modelagem com o modelo RiverFlow 2D.

8 CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO 1. Cenário 1: Simulação realizada durante todo o período de análise 2. Cenário 2: Simulação realizada em período restrito a aproximadamente 2 vezes o tempo de Detenção do Reservatório.

9 RESULTADOS E DISCUSSÕES CENÁRIO 1 O cenário 1 se mostra inexequível para as limitações atreladas ao desenvolvimento desse trabalho tempo de simulação estimado em 140 dias (computador utilizado para a simulação possui 8.00 GB de RAM, Processador Intel Core i GHz e um sistema operacional de 64 bits). Simulações 2D fornecem maior detalhamento dos resultados, mas exigem maior poder computacional que modelos 1D.

10 RESULTADOS E DISCUSSÕES CENÁRIO 2 Fixou-se a equação de Bagnold para o equilíbrio do transporte em suspensão e a equação de Meyer-Peter e Müller para o transporte de leito. Tempo de simulação: 10s (HEC-RAS 1D) x 2h (RiverFlow 2D). Saídas dos modelos se diferem: HEC-RAS 1D tem abordagem focada no desenvolvimento do perfil longitudinal do leito do rio, baseado nas seções transversais que foram definidas e carregadas no modelo. RiverFlow 2D tem abordagem focada no desenvolvimento da própria calha do reservatório.

11 RESULTADOS E DISCUSSÕES

12 RESULTADOS E DISCUSSÕES

13 CONCLUSÕES Definição do tipo de modelagem (1D, 2D, 3D) depende do problema a resolver: modelos 1D são mais limitados, mas são mais ágeis; Modelos 1D avaliam o assoreamento na forma de perfil ao longo do reservatório, com níveis igualmente distribuídos nas seções transversais;

14 CONCLUSÕES Modelos 2D permitem avaliar como se daria a distribuição lateral dos sedimentos: Em reservatórios de forma mais alongada não seriam necessários na avaliação apenas da vida útil do reservatório; Porém, para avaliar os efeitos desse mesmo assoreamento em uma tomada d água, por exemplo, seriam necessários.

15 REFERÊNCIAS Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil). Atlas de energia elétrica do Brasil, 3º ed. Brasília, 2008, 236 p. Disponível em: < Acesso em out. de BAPTISTA, Márcio Benedito & LARA, Márcia, Fundamentos de Engenharia Hidráulica, 3ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, BAPTISTA, Márcio Benedito & PÁDUA, Valter Lúcio de, Restauração de Sistemas Fluviais, 1ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, CORTEZ, Joel Raimundo, Desempenho de Modelo numéricos em estudos de assoreamentos de reservatórios Caso UHE Aimorés. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Saneamento, Meio Ambiente e Recurso Hídricos), Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Setembro Disponível em: < Acesso em set. de 2016.

16 REFERÊNCIAS COUTO, José Luiz Vianna do. Lições de Hidrologia, Limnologia: Parâmetros. Notas de Aula. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, p. Disponível em < Acesso em out. de EPA - Environmental Protection Agency. An introduction to environmental accounting as a business management tool: key concepts and terms. Office of Pollution Prevention And Toxics. Washington, D.C, Disponível em < Acesso em out. de MELLO, Nélio Cunha, CONHECENDO A LIMNOLOGIA. Número 2, Ano I. Setembro- Novembro, Disponível em: < Acesso em nov. de MOSS, Brian R. Ecology of freshwaters. Man and medium, past to future. 3 º Ed. Londres: Blackwell, p.

17 REFERÊNCIAS NAGHETTINI, Mauro. Engenharia de Recursos Hídricos: departamento de hidráulica e recursos hídricos UFMG. Notas de Aula. Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 1999, 252 p. PALU, Marcos Cristiano, Uma revisão sobre descargas de limpeza em reservatórios. In: - II Congresso Internacional de Hidrossedimentologia, Foz do Iguaçu. Anais do I Congresso Internacional de Hidrossedimentologia Porto Alegre, 2015, v. 1 p1-2. PINHEIRO, Mário Cicareli, Diretrizes para elaboração de estudos hidrológico e dimensionamentos hidráulicos em obras de mineração, 1º ed. Porto Alegre: ABRH, 2011, 308 p. SABATER, S. Alterations of the global water cycle and their effects on river structures, function and services. Freshwater Reviews, n. 1, p , Disponível em: < Acesso em out. de 2016 VIANNA, Marcos Rocha, Mecânica dos Fluidos para Engenheiros, 5º ed. Nova Lima: Imprimatur, 2009, 582 p.