Simulação de áreas de inundação dinâmicas : canais compostos e wetlands

Abstract

Este estudo se refere às técnicas usadas na modelagem de áreas de inundação dinamicamente ativas, abrangendo canais compostos e áreas de inundação extensas, incluindo uma extensão deste último caso à simulação e gerenciamento de wetlands ("banhados"). O trabalho está dividido em três partes: 1) a formulação de um método para incorporar em um modelo hidrodinâmico o efeito da interação entre o canal e a planície de inundação, em canais compostos; 2) a montagem de um modelo hidrodinâmico para a simulação de rios com planícies de inundação, e adaptado à aplicação em wetlands; 3) a modelagem do banhado do Taim, e a simulação do mesmo para melhor compreender seu funcionamento e determinar regras de operação que garantam a conservação do ecossistema. A interação entre o canal principal e a planície de inundação reduz a condutância hidráulica de um canal composto. Para quantificar esse efeito, foi desenvolvido um modelo que calcula a distribuição de velocidades em uma seção transversal. A aplicação desse modelo a um canal de laboratorio mostrou que os fluxos secundarios tem um papel fundamental nessa interação. O modelo foi também incorporado na metodologia de ajuste de um modelo hidrodinâmico, incluindo o tratamento automático das seções de um trecho de rio. A metodologia foi usada na análise da influência da barragem de Foz do Areia nas inundações em União da Vitória (SC). Na área de drenagem do banhado do Taim, mas fora da estação ecológica que protege o banhado, existem grandes áreas de cultivo de arroz. Para irrigar essas áreas é utilizada a água da lagoa que alimenta o banhado, colocando em risco o ecosistema. A solução frequentemente proposta consiste em fechar a saída do banhado, mantendo-o permanentemente inundado. Isto também destruiria o ecossistema, que necessita da alternancia de períodos secos é úmidos para manter seu ciclo biológico. Com um modelo matemático de celas foi simulado o escoamento no banhado do Taim, incluindo sua relação com a lagoa. Os resultados mostraram que o sistema não tem condições de suportar a atual demanda para irrigação. Foram então simuladas diversas alternativas para gerenciamento do sistema. A regra finalmente definida combina uma política de restrição da irrigação com alterações na estrutura que controla a saída de água do banhado.

This study deals with modelling techniques used for dinamically active floodplains, mainly compound channels and large floodplains. This last case was extended to the simulation and management of wetlands. The work has three major components: 1) a method to estimate the effect of the main channel-flood plain interaction ; 2) a cell model, for the simulation of rivers with large floodplains; 3) the modelling of the Taim wetland and its simulation, aiming a better understanding of its behaviour, and the definition of a management policy to guarantee its preservation. The main channel-floodplain interaction reduces the conveyance of the channel. A model that calculates the lateral velocity distribution was used to analise this effect. When applied to laboratory channel, the model showed that secondary flows are very important for the evaluation of the interaction effect. The model was also included in the calibration procedure of a hydrodinamic model, together with an automatic processing system of the section' s data. This methodology was used for the analysis of the influence of Foz do Areia dam on the flooding of União da Vitoria (SC). The drainage area of the Taim wetland includes large rice farms, that are out of the ecological protection area. Nevertheless they influence the wetland, extracting water from the lake that is the wetland' s main water source, thus being a rnenace to the ecosystem. The usually proposed solution, flooding the wetland by closing its water exit, is also dangerous, because the system needs the alternating wet and dry periods that drive its biological cycle. A mathernatical cell model was used to simulate the Taim' s internal flows, and its relation with the lake. The results showed that the system cannot support the present demand of water. Several alternatives were simulated to find a suitable management rule. The final rule is a comprornise between an irrigation constraint and a new hydraulic structure controlling the water exit from the wetland.