Verificação de modelo de ondas com dados de ADCP-Waves no Lago de Promissão - SP. Evandro F. Cunha evandrofernandes@yahoo.com.br, Gustavo B. Lima gu_barbosa@yahoo.com.br, Eduardo B. Oliveira eduardo.boisa@gmail.com, Breno M Oliveira breno.unesp@yahoo.com.br, Juliano A. D. Malaquias jjmalaquias@yahoo.com.br, Clésio de Mattos Ferreira clesioferreira@yahoo.com.br, Antúlio Alves Júnior antulio.alves@uol.com.br, Milton Dall Aglio Sobrinho milton@dec.feis.unesp.br, Luiz Roberto Trovati 1 trovati@dfq.feis.unesp.br 1 Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - Unesp. Av. Brasil Centro 51- Ilha Solteira SP email: trovati@dfq.feis.unesp.br. ABSTRACT: This paper aims to present the premilinaries results of a data aquisition work to measure wind and waves at the Tietê Paraná waterway for validation of a wave forecasting model. The data acquisition was performed with an ADCP-Waves and a 2D Wind Sonic anemometer in Lake of Promissão SP. Palavras-chave: Relação vento ondas, modelo de previsão de ondas. 1. INTRODUÇÃO A geração de ondas em águas rasas é decorrente da ação do vento sobre a superfície, pois está condicionada a troca de energia, obedecendo, evidentemente, o princípio da conservação. Em síntese, é a energia cinética produzida pela velocidade do vento ( ) deslocando-se sobre a superfície de um lago que produz a rugosidade no espelho d água e, conseqüentemente, causa o processo de ondulação. O conhecimento dessa troca de energia sobre os lagos que compõem a hidrovia Tietê-Paraná ganha, a cada dia, maior relevância face a questão de se prover a segurança da navegação hidroviária, especialmente agora, na eminência de movimentação de cargas perigosas (Transpetro corredor do etanol). Neste contexto Maciel et al (2009) apresentaram trabalho sobre automação do cálculo de ondas em reservatórios, capaz de gerar dados de onda em qualquer ponto da hidrovia a partir de ventos observados. Entretanto os modelos utilizados necessitam de aferição com dados de campo, etapa que se inicia com o levantamento de dados apresentados neste trabalho. Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados preliminares de uma campanha de estudo envolvendo medição de vento e ondas na Hidrovia Tietê Paraná, associada a verificação de um modelo de previsão de ondas. O propósito final deste estudo de relações entre ventos e ondas é estruturação de um sistema de alerta para a segurança da navegação hidroviária. 2. MATERIAL E MÉTODOS Este estudo foi realizado no reservatório da Usina Hidrelétrica de Promissão SP, localizada na bacia do médio Tietê, e faz parte do projeto ONDISA 5, que visa o desenvolvimento de modelos de relação vento versus ondas para fins de segurança à navegação. A coleta dos dados foi efetuada com uma torre de anemômetros com 6 metros de altura e um perfilador acústico ADCP-Waves (Acoustic Doopler Current Profile). A torre
possui anemômetros convencionais, tipo conchas, dispostos nas alturas de 0.3, 0.6, 1.2, 2,4 e 4,8 metros e no topo um anemômetro 2D sônico digital. Os dados foram registrados num datalogger da Campbell Scientific, modelo CR1000. Os anemômetros tipo concha foram utilizados para medir a velocidade do vento enquanto o anemômetro 2D digital media a velocidade e a direção do mesmo. Estes dados foram obtidos a cada minuto, com médias armazenadas a cada 5 minutos. O ADCP waves foi utilizado na configuração Waves Gauge, fundeado a 15 metros de profundidade, configurado para resolução de 40 células de 50 cm cada. Os dados foram amostrados a cada meio segundo durante 20 minutos a cada hora. A campanha de medição abrangeu o período de 15 abril até 20 de maio de 2010. Este trabalho foca especificamente o dia 17 de maio, que apresentou os maiores eventos de onda e vento do período observado. Os dados fornecidos pelo ADCP-Waves são compostos de altura das ondas significativas (H 1/3 ) e direção predominante, além de outros parâmetros não utilizados neste trabalho, como o período das ondas significativas (T 1/3 ), velocidades de correntes no perfil, etc. Para determinar a relação vento-onda foi utilizada a informação obtida pelo anemômetro sônico instalado a 6 m de altura, sobre a crista da barragem, produzindo uma altura efetiva de 10 m de altura em relação ao espelho d água. A figura 1 mostra a localização, no Lago de Promissão, dos equipamentos utilizados na campanha de medição em campo. Figura 01 Vista da região da barragem de Promissão com a localização da instrumentação. Os dados de ondas amostrados pelo ADCP-Waves foram comparados com os resultados previstos pelo modelo proposto pelo United States Department of the Interior Bureau of Reclamation, apresentado na equação 1. (1)
sendo altura de ondas significativas conforme definido por Bretschneider (1964). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 2 mostra as intensidades e direções do vento observadas no dia 17 de maio de 2010 sobre a barragem de Promissão, utilizadas para estabelecer a relação vento-onda. Figura 02 Diagrama de velocidade e direção do vento a 10m observado no dia 17.05.2010. Observa-se na figura 2 que a direção predominante dos ventos é em média cerca de 120, correspondendo à mesma direção predominante das ondas mostradas pelo ADCP Waves. Além disso mostra que os ventos sopraram no sentido da torre para o ADCP conforme a figura 1. Dessa forma, verifica-se que a pista efetiva foi da ordem de 1 km ( distância entre a torre e o ADCP). Portanto na equação 1 foi utilizado o fecth de 1 km. A figura 3 mostra a variação da intensidade média horária do vento ao longo do dia, a altura de ondas significativas medidas com a ADCP-Waves e a altura de ondas significativas determinadas pela equação 1, referente ao dia 17/05/2010 no Lago de Promissão.
Figura 03- Velocidade do Vento a 10 m, altura das ondas medidas com o ADCP e calculadas pelo modelo Bureau of Reclamation 4. CONCLUSÕES Em decorrência do curto período de observação, os ventos máximos não ocorreram na direção que poderia proporcionar as maiores ondas, qual seja, no sentido de montante para jusante, correspondente a fecths de dezenas de quilômetros. A análise da figura 3 mostra que, o comportamento das ondas medidas e calculadas, refletiu a oscilação da intensidade do vento. Observa-se ainda que para velocidades de vento menores que 6 m/s, o modelo superestima as alturas de ondas, enquanto que, para ventos superiores 6 m/s o modelo subestima as alturas de ondas. Provavelmente este comportamento se deve ao fato de que o modelo foi desenvolvido para pistas muito maiores que as verificadas neste trabalho. Essa questão necessita de maiores estudos e poderá ser melhor esclarecida com a continuidade das observações de campo. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a FINEP- Financiadora de Estudos e Projetos pelo apoio financeiro ao projeto, processo institucional CT-AQUA FINEP 01.07.0784.00. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MACIEL, G. F. ; TROVATI, L. R.; DALL AGLIO SOBRINHO, M. ; NEVES, C. F.; CUNHA, E. F.; MORAIS, V. S., (2009), Alerta de ventos e ondas para a segurança da navegação. In 6º Seminário de Transporte e Desenvolvimento Hidroviário Interior. Rio de
Janeiro RJ: Anais do 6º Seminário de Transporte e Desenvolvimento Hidroviário Interior, P.8-16. U.S. ARMY COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER, (1973), Shore Protection Manual, Third Edition, Volumes 1. Washington, D.C.: Departament of the Army Corps of Enginners. BRETSCHNEIDER,C. L.,1966. Wave Generation by Wind, Deep and Shallow Water, in: Ippen,Journal of Coastal Research, Special Issue /No/. 4, p.41-64.