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.
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.
Fonte: CARVALHO, 2008 apud CORTEZ, 2013
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.
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.
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 15.000 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
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.
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.
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 i7 CPU @ 2.00 GHz e um sistema operacional de 64 bits). Simulações 2D fornecem maior detalhamento dos resultados, mas exigem maior poder computacional que modelos 1D.
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.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
RESULTADOS E DISCUSSÕES
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;
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.
REFERÊNCIAS Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil). Atlas de energia elétrica do Brasil, 3º ed. Brasília, 2008, 236 p. Disponível em: < http://www2.aneel.gov.br/arquivos/pdf/atlas3ed.pdf>. Acesso em out. de 2016. BAPTISTA, Márcio Benedito & LARA, Márcia, Fundamentos de Engenharia Hidráulica, 3ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2010. BAPTISTA, Márcio Benedito & PÁDUA, Valter Lúcio de, Restauração de Sistemas Fluviais, 1ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2016. 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 2013. Disponível em: <http://www.smarh.eng.ufmg.br/defesas/656m.pdf>. Acesso em set. de 2016.
REFERÊNCIAS COUTO, José Luiz Vianna do. Lições de Hidrologia, Limnologia: Parâmetros. Notas de Aula. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1989. 12 p. Disponível em < http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/hid.htm>. Acesso em out. de 2016. 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, 1995. Disponível em < https://archive.epa.gov/p2/archive/web/pdf/busmgt.pdf>. Acesso em out. de 2016. MELLO, Nélio Cunha, CONHECENDO A LIMNOLOGIA. Número 2, Ano I. Setembro- Novembro, 2002. Disponível em: <http://www.revistaea.org/artigo.php?idartigo=56&class=20>. Acesso em nov. de 2016. MOSS, Brian R. Ecology of freshwaters. Man and medium, past to future. 3 º Ed. Londres: Blackwell, 1998. 572p.
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. 75-88, 2008. Disponível em: < https://www.fba.org.uk/journals/index.php/frj/article/viewfile/82/19>. Acesso em out. de 2016 VIANNA, Marcos Rocha, Mecânica dos Fluidos para Engenheiros, 5º ed. Nova Lima: Imprimatur, 2009, 582 p.