As simulações hidráulicas foram realizadas em regime permanente, com coeficientes de rugosidade de Manning 0,12 para o canal e 0,20 para as planícies. A condição de contorno, declividade da linha de energia, foi adotada como sendo a declividade do canal, sendo esta 0,002 m/m. Os coeficientes de expansão e contração entre as seções do canal foram 0,3 e 0,1 respectivamente.
Para avaliação dos resultados determinou-se a mancha esperada para o evento ocorrido em 02/01/2012, Figura 34.
Figura 34 - Área inundada em 02/01/2012.
Para analisar a representatividade do terreno TIN 30 e TIN 1, assim como o traçado das seções transversais sobre o rio Xopotó e o município de Guidoval, ST 1 e ST 2, comparou-se os resultados gerados entre si e com a mancha de inundação gerada pelas simulações com o esperado para o ocorrido.
Como parte dos resultados das simulações observam-se os perfis do terreno submerso, na Figura 35 com ST 1 e na Figura 36 com ST 2, para a vazão de 1.576,0 m³/s correspondente
à reconstituição do evento de 02/01/2012 realizada no HEC-HMS, sendo perceptível a diferença entre as representações da lâmina d’água.
Na Figura 35 a representação do terreno com o TIN 30 se difere do TIN 1, sendo a identificação do terreno pelo TIN 30 um pouco mais grosseira. Observa-se que, os Levees não foram colocados de maneira suficiente devido a carência de seções transversais que não puderam ser traçadas pela qualidade do MDE. Isso fez com que água ocupasse lugares que, pela simples inspeção do terreno por imagens espaciais, não seriam atingidos. Tal fato se deve também às seções traçadas que não conseguiram descrever o terreno de forma satisfatória, as depressões assim como, as altitudes mais elevadas não foram identificadas corretamente. No caso do TIN 30, em especial, o traçado das seções não abrangeu de forma suficiente o alcance máximo da água.
Na Figura 36 observa-se que pelo segundo traçado das seções transversais foi possível representar melhor o terreno, além do mais, não houve nenhum ponto em que a água atingiu os limites da seção, ou seja, toda a planície inundável foi identificada. Observa-se, porém que, na representação do TIN 30 a área inundada é relativamente maior que no TIN 1. Tal fato se deve, mais uma vez, à quantidade e posicionamento dos Levees que foram comprometidos pela rasa detecção de menores e maiores altitudes no MDE, e, mesmo com a interpolação do projeto TIN 30 não foi possível melhorar os resultados dessa representação.
As Figura 37, Figura 38, Figura 39 e Figura 40 comparam as manchas simuladas no HEC-RAS com a mancha esperada para a inundação para cada caso anteriormente descrito. Constata-se grande semelhança em todos os casos. Observa-se que as manchas geradas pelo TIN 30, Figura 37 e Figura 38 são maiores que a esperada, enquanto as do TIN 1, Figura 39 e Figura 40 podem ser consideradas menores. Acredita-se que isso seja resultado do perfil do terreno mais profundo identificado pelo TIN 1, o que fez com que a calha do rio comportasse maiores vazões, resultando em uma mancha sensivelmente menor que a esperada.
Figura 35 - Perspectiva 3D simulação ST 1.
Figura 37 - Mancha simulada, TIN 30, ST 1.
Figura 39 - Mancha simulada, TIN 1, ST 1.
Figura 40 - Mancha simulada, TIN 1, ST 2.
Após análise dos perfis do terreno, seções transversais e manchas de inundação, excluíram-se das possibilidades de simulação subsequentes as representações TIN 30 ST 1 e
TIN 1 ST 1 devido à não abrangência da planície de inundação e à ocupação da água em regiões espúrias.
Nos apêndices deste documento encontram-se as tabelas geradas no HEC-RAS para interpretação do escoamento segundo projeto de ST 2. Nota-se que, o TIN 1, Apêndice B, identificou profundidades do terreno maiores e a lâmina d’água apresentou amplitude máxima de 15 metros. Neste projeto a calha do rio teve variação de cota entre 306,2 e 289,0 metros. No TIN 30, Apêndice C, foi registrado profundidade constante de 300 metros no que seria a calha do rio, tendo a lâmina d’água atingido 13,7 metros. As velocidades do escoamento nesta representação foram maiores, assim como o número de Froude, comparados aos resultados obtidos com o TIN 1.
Analisando-se o formato das manchas e os resultados tabulares das simulações, pode- se concluir que a melhor representação do ocorrido deu-se nas condições de TIN 1 e ST 2, Figura 40, principalmente pelo fato das cotas do terreno terem atingido profundidades maiores, ficando mais próxima da realidade esta representação.
A partir desta conclusão, utilizou-se o perfil TIN 1 e ST 2 para as simulações de escoamento das vazões de recorrências 50, 100 e 500 anos, cujas áreas inundáveis são visíveis nas Figura 41, Figura 42 e Figura 43 respectivamente.
Figura 42 - Mancha simulada Tr= 100 anos.
Figura 43 - Mancha simulada Tr= 500 anos.
A análise das manchas simuladas para os diferentes períodos de recorrência e a mancha esperada para o evento de 02/01/2012, permite avaliar a forma como a lâmina d’água
tende a se propagar nos casos em que a vazão aumenta. Por esta avaliação é possível interferir em um provável crescimento da cidade, sugerindo áreas que não devem ser ocupadas.
As vazões para os diferentes períodos de retorno criam na interface do HEC-RAS diferentes perfis a serem simulados em um mesmo projeto. Na Figura 44, tem-se PF 1 = evento do dia 02/01/2012, PF 2 = Tr 50 anos, PF 3 = Tr 100 anos e PF 4 = Tr 500 anos.
Figura 44 - Perfis de simulação no HEC-RAS.
Os perfis das velocidades do escoamento podem ser avaliados na Figura 45. Observa- se que, a velocidade aumenta proporcionalmente à vazão e o maior aumento da velocidade ocorre nos pontos onde há estrangulamento da geometria do terreno, sendo mais visíveis entre 0 e 1.000 metros e entre 4.000 e 5.000 metros da foz.
Os perfis de energia do escoamento podem ser avaliados na Figura 46. Observa-se que, entre 4.000 e 5.000 metros da foz há pontos onde a superfície da água está abaixo da profundidade crítica, sinalizando que naquela seção o escoamento é supercrítico. Esta análise é complementada pela velocidade elevada que ocorre neste mesmo intervalo, sinalizado na Figura 45.
Figura 46 - Perfis de energia do escoamento.
Por fim, tem-se a representação gráfica na Figura 47 da relação vazão – nível d’água. Esta relação representa a curva chave do rio e pode ser adotada como fonte de informação no auxílio à tomada de decisão em projetos de engenharia, no intuito de garantir a segurança no caso de ocorrência de eventos extremos de precipitação que culminem na inundação do município.
Figura 47 - Vazão x Nível d’água
As tabelas geradas no HEC-RAS que permitem a melhor avaliação do escoamento para os diferentes períodos de retorno encontram-se no Apêndice D deste documento.