Modelagem hidrológica e hidrodinâmica a fim de auxiliar na definição de um critério para o fechamento da Trilha do Rio do Boi

Abstract

O crescimento acelerado das cidades e a vida caótica dos grandes centros urbanos fazem com que a procura pela prática de atividades em ambientes naturais seja cada vez maior. Normalmente, essas estão relacionadas à realização de trilhas, sendo que muitas vezes os trajetos percorridos se localizam próximos a corpos d’água. É nesse contexto que se insere a Trilha do Rio do Boi, objeto desse estudo. A trilha em questão se localiza no Parque Nacional Aparados da Serra e é aberta à visitação somente com acompanhamento de um guia. O trecho percorrido durante o passeio situa-se no interior do cânion Itaimbezinho e acompanha na maior parte do tempo o leito do Rio do Boi. Dependendo do nível em que o rio se encontra, não é possível realizar esse percurso, já que a força do fluxo de água pode arrastar as pessoas, ocasionando situações de perigo. Sendo assim, nos dias em que os valores do nível observado superam os estipulados como limites, ocorre o fechamento da trilha, não sendo possível a visitação. Atualmente, o critério para o fechamento da trilha utilizado pelo parque não considera quaisquer variáveis hidrometeorológicas que possam influenciar na variação das condições de escoamento do corpo hídrico. O sistema toma como base para a definição da abertura ou fechamento somente o nível medido por réguas instaladas nos dois principais trechos de drenagem da bacia. Se pelo menos um desses valores observados for superior a um determinado limiar estabelecido, a trilha é fechada. Do contrário, ela permanece aberta sendo liberada para realizar o passeio. Nesse sentido, o presente trabalho buscou auxiliar na definição de critérios para o fechamento da Trilha do Rio do Boi que levassem em consideração essas variações climáticas existentes. Para realizar essa análise, foram utilizados os dados da série histórica da estação meteorológica instalada na sede do parque e do sensor fluviométrico instalado no Arroio Perdizes que possuem elevada resolução temporal. Tomando como base essas e outras informações relativas às características físicas da bacia, foi desenvolvido, primeiramente, um modelo hidrológico que possibilitasse estimar as vazões ocorridas no Arroio Perdizes a partir dos eventos de precipitação observados. Dessa forma, o modelo foi desenvolvido no software HEC-HMS e passou por etapas de calibração e validação dos dados para que as variáveis determinadas com base nessas análises fossem o mais parecidas possível com as observadas. Após, os hidrogramas gerados pelo modelo chuva-vazão referentes ao Arroio Perdizes foram propagados para as seções de interesse localizadas no Rio do Boi, através do desenvolvimento de um modelo hidrodinâmico no software HEC-RAS. Os resultados obtidos a partir dessa segunda modelagem, que são referentes à velocidade do fluxo de água e sua profundidade, permitiram determinar o índice de perigo aos quais os turistas estão sujeitos ao realizar a trilha. Tomando como base referências especializadas, foi estabelecido como limite para esse parâmetro o valor de 0,6 m²/s, que garante a segurança das pessoas no decorrer do percurso. Dessa forma, nos dias em que o valor do índice de perigo superou esse limiar, a trilha foi considerada como fechada pelo modelo. Por fim, os dados referentes à abertura ou fechamento da trilha obtidos a partir dos resultados dos modelos desenvolvidos foram comparados com os registros do parque através da metodologia ROC (Relative Operative Characteristics). Isso permitiu classificar o desempenho e a qualidade do modelo desenvolvido como satisfatórios.

The accelerated growth of cities and the chaotic life of large urban centers resulted in an increase in the demand for the practice of activities in natural environments. Usually, these are related to the realization of trails, where often the paths traveled are located near water. It’s in this context that Trilha do Rio do Boi, the object of this study, is inserted. The trail in study is located in the Parque Nacional dos Aparados da Serra and is open to visitors only with the assistance of a guide. The section covered during the tour is located inside the Itaimbezinho canyon and accompanies most of the time the bed of the Rio do Boi. Depending on the level of the river, it is not possible to carry out this route, since the force of the water flow can drag people, causing dangerous situations. Thus, on days when the values of the observed level exceed those stipulated as limits, the trail closes and it is not possible to visit. Currently, the criterion for the closure of the trail used by the park does not consider any hydrometeorological variables that may influence the variation of the water body flow conditions. The system takes as a basis for the definition of opening or closing the track only the level measured by rules installed in the two main water bodies of the basin. If at least one of these observed values exceeds a set threshold, the track is closed. Instead, it remains open being released to take the tour. Thus, the present work sought to help define the criteria for the closure of the Trilha do Rio do Boi that take into account these existing climatic variations. In order to perform this analysis, data from the historical series of the meteorological station installed in the park was used along with the data from the fluviometric sensor installed in the Arroio Perdizes that have high temporal resolution. Based on these information and other sources of data related to the physical characteristics of the basin, a hydrological model was first developed to estimate the flows in Arroio Perdizes due to the observed rainfall events. The model was developed in the HEC-HMS software and underwent calibration and validation of the data so that the variables determined based on these analyzes were as similar as possible to those observed. Afterwards, the hydrograms generated by the rain-flow model for Arroio Perdizes were propagated to the sections of interest located in the Rio do Boi, through the development of a hydrodynamic model in the HEC-RAS software. The results obtained from this second modeling, which are related to the water flow velocity and its depth, allowed to determine the index of danger to which the tourists are subject when they perform the trail. Based on specialized references, a limit of 0.6 m²/s was established as the limit for this parameter, which guarantees the safety of people during the path. Thus, on days when the hazard index value exceeded this threshold, the trail was considered to be closed by the model. Finally, the data related to the opening or closing of the trail obtained from the results of the developed models were compared with the park records through the ROC methodology (Relative Operative Characteristics). This allowed to classify the performance and the quality of the developed model as satisfactory.