Avalia˘c~ao do Sistema de Modelagem MOHID na delimita˘c~ao ...
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Avalia¸ c˜ ao do Sistema de Modelagem MOHID na delimita¸c˜ ao de bacias hidrogr´ aficas Wagner R. Telles , Antˆonio J. Silva Neto, Pedro P. G. W. Rodrigues Instituto Polit´ ecnico, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 28625-570, Nova Friburgo, RJ E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]. Palavras-chave: Modelagem Matem´atica, MOHID, Rede de Drenagem, Bacia Hidrogr´afica, Rio Bengalas Resumo: Neste trabalho ´ e aprensetado o sistema de modelagem MOHID na determina¸c˜ao da rede de drenagem do munic´ ıpio de Nova Friburgo-RJ, bem como a delimita¸c˜ao da bacia hi- drogr´afica do rio Bengalas, a qual abrange a ´area mais urbanizada da referida cidade. Para isso foram utilizados dados topogr´ aficos do IBGE e disponibilizados pela prefeitura ap´os a elabora¸ c˜ao do Plano de ´ Aguas Pluviais da regi˜ao de interesse. Os resultados obtidos indicam uma forte possibilidade de utiliza¸c˜ao deste software em an´alises mais detalhadas do perfil de escoamento da bacia do rio Bengalas e seus afluentes. 1 Introdu¸c˜ ao Em estudos envolvendo a modelagem de sistemas h´ ıdricos ´ e fundamental uma boa estimativa da ´ area das bacias hidrogr´aficas e de seu sistema de drenagem. Uma das maneiras utilizadas para realizar essa estimativa ´ e o levantamento topogr´afico por meios anal´ogicos da ´area de interesse. No entanto, segundo [9], essa t´ ecnica apresenta tempo de execu¸c˜ ao elevado, bem como grande probabilidade de erros. Alternativamentes˜aousados Sistemas de Informa¸c˜ oesGeogr´aficas(SIG). Acria¸c˜ ao e consolida¸c˜ ao dos Sistemas de Informa¸c˜ oes Geogr´aficas teve como consequˆ encia o surgimento de formas digitais consistentes de representa¸c˜ ao do relevo, como por exemplo, os Modelos Digitais de Eleva¸c˜ ao (MDEs), gerando o desenvolvimento de m´ etodos autom´aticos para delimita¸c˜ ao de bacias [4]. Alguns autores como [2], salientam que existem v´arios modelos matem´aticos para diferentes ´ areas de aplica¸c˜ ao, como os estu´arios, rios, albufeiras, oceanos, bacias hidrogr´aficas e aqu´ ıferos. Dentre esses modelos matem´aticos podemos citar o MOHID Water Modelling System, o qual pode ser aplicado em qualquer corpo h´ ıdrico superficial, bem como a bacias hidrogr´aficas com um todo. Neste trabalho ´ e apresentada a modelagem da rede hidrogr´afica do munic´ ıpio de Nova Fri- burgo, localizada no Estado do Rio de Janeiro, Brasil e a delimita¸c˜ ao da bacia hidrogr´afica do rio Bengalas, a qual abrange a ´area mais urbanizada desta cidade utilizando, o MOHID Water Modelling System e sua interface gr´afica MOHID GIS. 2 Metodologia 2.1 ´ Area de Estudos O munic´ ıpio de Nova Friburgo est´a localizado na regi˜ao serrana do Estado do Rio de Janeiro, limitado pelas coordenadas geogr´aficas dos paralelos sul 22 ◦ 11’ e 22 ◦ 24’ e os meridianos de 589 ISSN 2317-3297
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Avaliacao do Sistema de Modelagem MOHID na delimitacao debacias hidrograficas
Wagner R. Telles, Antonio J. Silva Neto, Pedro P. G. W. RodriguesInstituto Politecnico, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,
28625-570, Nova Friburgo, RJ
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected].
Palavras-chave: Modelagem Matematica, MOHID, Rede de Drenagem, Bacia Hidrografica,Rio Bengalas
Resumo: Neste trabalho e aprensetado o sistema de modelagem MOHID na determinacao darede de drenagem do municıpio de Nova Friburgo-RJ, bem como a delimitacao da bacia hi-drografica do rio Bengalas, a qual abrange a area mais urbanizada da referida cidade. Para issoforam utilizados dados topograficos do IBGE e disponibilizados pela prefeitura apos a elaboracaodo Plano de Aguas Pluviais da regiao de interesse. Os resultados obtidos indicam uma fortepossibilidade de utilizacao deste software em analises mais detalhadas do perfil de escoamentoda bacia do rio Bengalas e seus afluentes.
1 Introducao
Em estudos envolvendo a modelagem de sistemas hıdricos e fundamental uma boa estimativa daarea das bacias hidrograficas e de seu sistema de drenagem. Uma das maneiras utilizadas pararealizar essa estimativa e o levantamento topografico por meios analogicos da area de interesse.No entanto, segundo [9], essa tecnica apresenta tempo de execucao elevado, bem como grandeprobabilidade de erros. Alternativamente sao usados Sistemas de Informacoes Geograficas (SIG).
A criacao e consolidacao dos Sistemas de Informacoes Geograficas teve como consequenciao surgimento de formas digitais consistentes de representacao do relevo, como por exemplo, osModelos Digitais de Elevacao (MDEs), gerando o desenvolvimento de metodos automaticos paradelimitacao de bacias [4].
Alguns autores como [2], salientam que existem varios modelos matematicos para diferentesareas de aplicacao, como os estuarios, rios, albufeiras, oceanos, bacias hidrograficas e aquıferos.Dentre esses modelos matematicos podemos citar o MOHID Water Modelling System, o qualpode ser aplicado em qualquer corpo hıdrico superficial, bem como a bacias hidrograficas comum todo.
Neste trabalho e apresentada a modelagem da rede hidrografica do municıpio de Nova Fri-burgo, localizada no Estado do Rio de Janeiro, Brasil e a delimitacao da bacia hidrografica dorio Bengalas, a qual abrange a area mais urbanizada desta cidade utilizando, o MOHID WaterModelling System e sua interface grafica MOHID GIS.
2 Metodologia
2.1 Area de Estudos
O municıpio de Nova Friburgo esta localizado na regiao serrana do Estado do Rio de Janeiro,limitado pelas coordenadas geograficas dos paralelos sul 22◦ 11’ e 22◦ 24’ e os meridianos de
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longitude oeste 42◦ 37’ e 42◦ 27’ [3]. Alem disso, possui area superficial de aproximadamente933 km2.
Ja a bacia hidrografica do rio Bengalas possui area em torno de 192 km2 e esta situada nazona mais urbanizada da cidade, tendo como principal curso d’agua o rio que da nome a mesma.Este rio e formado pela confluencia dos rios Santo Antonio e Conego e estende-se por 12,3 kmate o seu desague no Rio Grande, considerado o exutorio da bacia [5]. Seu principal afluente ocorrego D’Antas. A Figura 1 apresenta o mapa de localizacao de Nova Friburgo e da bacia dorio Bengalas.
Figura 1: Mapa de localizacao de Nova Friburgo e da bacia do rio Bengalas. Fonte: Adaptado de [3].
2.2 O Sistema de Modelagem MOHID
O MOHID e um sistema de modelagem matematica que comecou a ser desenvolvido em 1985na linguagem FORTRAN pela MARETEC (Marine and Environmental Technology ResearchCenter), no Instituto Superior Politecnico (IST), pertencente a Universidade Tecnica de Lisboa.
Basicamente, o MOHID trabalha com duas interfaces graficas para os usuarios: MOHID GUIe MOHID GIS. A primeira, contem as ferramentas numericas MOHID Water, MOHID Land eMOHID Soil, as quais sao utilizadas para realizar simulacoes e analises envolvendo estuarios,bacias hidrograficas, rios, etc. No entanto, para a utilizacao dessas ferramentas, sao necessariosdados criados e/ou editados pela interface MOHID GIS, a qual, de acordo com [1], e um sistemade informacao geografica capaz de gerir os dados das variaveis de tempo e espaco requeridos ouproduzidos pelos programas numericos do MOHID.
Dentre essas ferramentas, o MOHID Water vem sendo amplamente utilizado em diversasareas, como por exemplo, na avaliacao do comportamento de parametros ambientais num corpod’agua lacustre impactado [8], analise de aguas balneares [7], derrames de petroleos [6].
Porem, no que se refere a ferramenta MOHID Land, a mesma nao paresenta a maturidadedo MOHID Water, uma vez que sua implementacao e recente e as aplicacoes estao mais voltadaspara bacias hidrograficas costeiras, como a bacia do Trancao e as bacias da Ribeira da Pradiela,levando a necessidade de estudos mais variados para demonstrar sua consistencia [2].
Baseado nisso, este trabalho apresenta uma abordagem envolvendo a delimitacao da baciahidrografica de um rio de montanha, o rio Bengalas, realizada atraves do MOHID GIS para queem um estudo posterior, possa ser realizada uma analise do perfil de seu escoamento utilizandoa ferramenta MOHID Land. Os dados topograficos de Cartas Planialtimetricas vetorizadasna escala 1:50.000 do IBGE necessarios a modelagem foram disponibilizados pela PrefeituraMunicipal de Nova Friburgo por meio de arquivos digitais no formato DWG.
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3 Resultados e Discussoes
Antes de iniciar a criacao do Modelo Digital do Terreno (MDT) necessario para a construcao darede de drenagem e o polıgono delimitador da bacia do rio Bengalas, foi realizada a conversaodo arquivo DWG contendo as curvas de nıvel para o formato raster por meio do software ArcGis10. Posteriormente, este arquivo raster foi convertido para o formato XYZ.
De posse desse arquivo XYZ, foram realizados os seguintes passos utilizando a versao MOHIDStudio:
1◦ Passo: Criacao de uma malha regular, cujas celulas medem 50 m x 50 m;2◦ Passo: Construcao do Modelo Digital do Terreno utilizando o arquivo XYZ e a malha
criada no primeiro passo;3◦ Passo: Remocao das depressoes existentes no Modelo Digital do Terreno;4◦ Passo: Criado o Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto, foi realizada a
determinacao da rede de drenagem do municıpio de Nova Friburgo;
No MOHID, a delimitacao da bacia hidrografica pode ser feita de duas formas: por meio dadeterminacao de um ponto (celula) de saıda na rede de drenagem, considerado o exutorio dabacia ou pela area mınima a partir da qual irao comecar a formacao dos canais. Neste trabalhooptou-se pela primeira opcao e, a partir dessa celula, pode ser realizado o quinto e ultimopasso, que consistiu na determinacao do delineamento da bacia, rede de drenagem, direcao dedrenagem, area drenada a montante e inclinacao da celula.
As Figuras 2(a) a (c) apresentam o Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto, arede de drenagem de Nova Friburgo e a bacia do rio Bengalas, respectivamente.
Figura 2: (a) Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto; (b) Rede de drenagem de Nova
Friburgo; (c) Bacia do rio Bengalas.
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4 Conclusoes e Trabalhos Futuros
Este trabalho teve o intuito de analisar o uso de Sistemas de Informacoes Geograficas na deli-mitacao de bacias hidrograficas e sua rede de drenagem, mais especificamente, foi verificada aviabilidade do sistema de modelagem MOHID, por meio do software MOHID Studio, na deli-mitacao da bacia do rio Bengalas, localizada em Nova Friburgo.
Ao se analisar os resultados apresentados pela Figura 2(b), verifica-se que o MOHID foicapaz de modelar a rede de drenagem de Nova Friburgo. Alem disso, comparando a Figura 1com os resultados mostrados na Figura 2(c), observa-se uma boa semelhanca entre os polıgonosque limitam a bacia hidrografica do rio Bengalas.
Diante dos resultados obtidos aqui, pretende-se, como expectativas para trabalhos futuros,realizar uma comparacao entre o MOHID e outros softwares no intuito de consolidar sua viabili-dade na construcao de um Modelo Digital de Terreno Hidrologicamente Consistente. Pretende-seainda, realizar uma analise do comportamento hidraulico do rio Bengalas utilizando a ferramentaMOHID Land.
Referencias
[1] F. Braunschweig, L. Fernandez, “MOHID: Manual do Usuario”, Essentia Editora, Camposdos Goytagazes, 2010.
[2] F. Braunschweig, R. Neves, P. Leitao, L. Fernandes, Modelacao integrada de sistemashıdricos, em “XII Congresso da Agua”, Lisboa, 2004.
[3] E.F.G. Correia, ”Modelagem Hidrologica da Bacia Hidrografica do Rio Bengalas, NovaFriburgo, RJ, Utilizando o Potencial de Geotecnologias na Definicao de Areas de Risco deInundacao”, Dissertacao de Mestrado, UERJ, 2011.
[4] J. Garbrecht, L.W. Martz, Digital elevation model issues in water resources modeling, em“XIX ESRI, Users Conference”, San Diego, 1999.
[5] F.C.T. Hidraulica, “Plano de Aguas Pluviais de Nova Friburgo-PAPNF. Volume 1 - Dadose Informacoes, Tomo I - Texto”, Sao Paulo, 2007.
[6] J.C. Leitao, P.C. Leitao, F. Braunschweig, R. Fernandes, R.J.J. Neves, P. Montero, Emer-gency activities support by an operational forecast system - The Prestige accident, em “IVSeminar of the Marine Environment”, Rio de Janeiro, 2003.
[7] R. Neves, C. Viegas, R. Fernandes, S. Nunes, P. Pina, C. Carvalho, G. Conceicao, Ferra-mentas matematicas de suporte a definicao de perfis de agua balnear: 2 casos de estudo,Associacao Portuguesa dos Recursos Hıdricos, 30, (2010) 80-90.
[8] C.H.O. Precioso, F.A. Kalas, P.P.G.W. Rodrigues, J. Lugon Jr., Avaliacao da variabilidadede parametros ambientais numa lagoa urbana (Campos dos Goytacazes, RJ) com auxıliodo sistema MOHID, Boletim do Observatorio Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, 4 (2010)185-204.
[9] E.J. Ramme, C.M. Kruger, Delimitacao de bacias hidrograficas com auxılio de geoproces-samento, em “XVII Simposio Brasileiro de Recursos Hıdricos”, Sao Paulo, 2007.
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