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Mecnica Computacional Vol. XXIII a G.Buscaglia, E.Dari, O.Zamonsky (Eds.) Bariloche, Argentina, November 2004

ESTURIO DO RIO MACA: MODELAGEM COMPUTACIONAL COMO FERRAMENTA PARA O GERENCIAMENTO INTEGRADO DE RECURSOS HDRICOS ENIEF 2004Karen Juliana do Amaral*, Paulo Cesar Colonna Rosman, and Jos Paulo Soares de Azevedo*

Coordenao dos Programas de Ps-Graduao de Engenharia, COPPE Programa de Engenharia Civil, rea de Recursos Hdricos Centro de Tecnologia, Bloco I, Sala 206, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. e-mail: [email protected] Coordenao dos Programas de Ps-Graduao de Engenharia, COPPE Programa de Engenharia Costeira Centro de Tecnologia, Bloco C, Sala 203, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. e-mail: [email protected]

Palavras-chave: Rio Maca, modelagem computacional, gerenciamento integrado. Resumo. Este trabalho mostra, atravs de um exemplo prtico, a necessidade da integrao entre o Gerenciamento de Recursos Hdricos e o Gerenciamento Costeiro. No caso utilizouse a modelagem computacional como uma ferramenta de auxlio do gerenciamento integrado. A regio de estudo compreende o trecho inferior da bacia do rio Maca, incluindo a parte final, estritamente fluvial, toda zona estuarina da bacia, bem como a zona costeira adjacente. Atravs da modelagem computacional simulou-se a hidrodinmica do trecho e a intruso salina para cinco diferentes cenrios. Em funo dos resultados obtidos e anlises efetuadas, reafirma-se a importncia da utilizao da modelagem computacional como ferramenta de gesto integrada, identificando lacunas de informao no sistema da bacia, e recomendandose medidas para san-las, bem como para melhorar a gesto integrada da bacia do rio Maca.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo1 INTRODUO As costas e os esturios so ambientes nos quais os impactos humanos tm causado uma grande variedade de mudanas. Eles so considerados como locais ideais para o desenvolvimento industrial ou porturio, devido quantidade abundante de gua que dispem, por serem regies de ligao para transporte e abrigo de navios. Assim, essas regies sofrem intensas presses e demandas dos vrios setores da sociedade, podendo ser essa presso a causadora de mudanas e degradaes ambientais, que podem se tornar irreversveis se no forem gerenciadas adequadamente. Os prximos 10 ou 20 anos sero decisivos na implantao de planos de gesto ambiental. Estima-se que nesse perodo, a populao da zona costeira mundial ter quase dobrado, o que exige um esforo dentro desse espao de tempo, a fim de se criar a base para uma sociedade sustentvel1. Cenrios prevem que a populao total atinja 11 bilhes de habitantes em um sculo, sendo que 95% desse crescimento deve ocorrer nos pases em desenvolvimento, aos quais o Brasil pertence. Dessa populao que habita os pases em desenvolvimento, estima-se que dois teros (3,7 bilhes) vivero ao longo das reas costeiras1. Dentro dessas perspectivas, observa-se que o aumento populacional da zona costeira constitui-se num grande problema de gesto ambiental, pois segundo a AGENDA 21 (1992), seis em cada dez pessoas vivem dentro de um raio de 60km da orla litornea e dois teros das cidades do mundo, com populaes de 2,5 milhes de pessoas ou mais, localizam-se prximas dos esturios2. A regio de estudo adotada compreende o trecho inferior da bacia do Rio Maca, incluindo a parte final estritamente fluvial, toda zona estuarina da bacia, bem como a zona costeira adjacente. Embora pouco extenso, esse trecho incorpora reas de grande interesse social (abastecimento de gua, pesca e agricultura) e industrial (abastecimento da Usina Termeltrica Norte Fluminense, cujas instalaes encontram-se em andamento). Esta regio, dotada de um alto potencial de riquezas naturais e uma grande variedade de unidades biolgicas, principalmente no trecho estuarino, tambm tem sido impactada pelo desenvolvimento das atividades petrolferas a desenvolvidas. A escassez de estudos na regio do rio Maca vem dificultando, em um plano mais amplo, a formao de um Sistema de Informaes de Recursos Hdricos, imprescindvel para o incio da cobrana pelo uso da gua no rio Maca, que trar recursos para a revitalizao do rio e posterior otimizao dos seus usos mltiplos. Portanto, o presente trabalho contribui para o enriquecimento dos conhecimentos sobre o comportamento hidrodinmico de um corpo dgua estuarino, alm de avaliar a intruso salina no interior do esturio com a apresentao de cinco cenrios de modelagem. Esse tipo de informao permite a otimizao e racionalizao do uso dos recursos hdricos, acompanhando a tendncia mundial rumo a um desenvolvimento sustentvel, j que o atual modelo de crescimento econmico gerou enormes desequilbrios, assim, uma conciliao entre o desenvolvimento econmico e a preservao ambiental essencial para o bem estar da nossa gerao e das futuras. 2 OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho mostrar, atravs de um exemplo prtico, a necessidade da integrao entre o Gerenciamento de Recursos Hdricos e o Gerenciamento Costeiro1, principalmente em regies estuarinas, que so reas de1O termo Recursos Hdricos foi utilizado aqui com o sentido de guas interiores, ficando assim o gerenciamento dissociado em Gerenciamento de Recursos Hdricos e Gerenciamento Costeiro

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedotransio entre o rio e o mar e que, portanto, sofrem influncia direta de aes antrpicas e naturais ocorridas na bacia hidrogrfica a montante. O estudo tem com objetivo tambm mostrar como a modelagem computacional pode se tornar uma ferramenta de grande valia dentro nessa iniciativa, principalmente no processo de tomada de deciso. Atravs da modelagem computacional de cinco diferentes cenrios pretende-se descrever os padres de circulao hidrodinmica e a intruso salina no complexo estuarino fluvial, em situao de mar usual sem vento e com posterior incluso de mar meteorolgica, para perodos de sizgia e quadratura. Enquanto com a modelagem hidrodinmica busca-se avaliar o comportamento do trecho sob a influncia da mar, com o modelamento da intruso salina pretende-se determinar o alcance da frente de sal dentro do esturio, j que esse um fator limitante dentro do processo de outorga do uso da gua, cujas diretrizes esto contidas na Lei 9433/973. A incluso da mar meteorolgica em um dos cenrios em condio de sizgia buscou simular o limite mximo de intruso. Com as informaes sobre a regio reunidas e os resultados obtidos atravs da modelagem tem-se por fim contribuir para a formao do Sistema de Informaes de Recursos Hdricos da bacia do rio Maca, identificar as lacunas de informao no sistema da bacia, recomendando-se medidas para san-las, a fim de contribuir para a melhora da gesto integrada da bacia do rio Maca. Atravs das anlises dos resultados tem-se como objetivo a identificao das lacunas de informao no sistema da bacia e a recomendao de medidas para san-las, bem como medidas para melhorar a gesto integrada da bacia do Rio Maca. 3 MODELAGEM COMPUTACIONAL Aa necessidade da aplicao de modelos para estudos, projetos e auxlio gesto de recursos hdricos inquestionvel, face complexidade do ambiente de corpos de gua naturais, especialmente em lagos, reservatrios, esturios e zona costeira adjacente das bacias hidrogrficas4. Modelos so ferramentas integradoras, sem as quais dificilmente se consegue uma viso dinmica de processos nestes complexos sistemas ambientais. A gesto e gerenciamento de corpos dgua naturais requer dados ambientais, os quais, devido ao alto custo para seu levantamento, geralmente so escassos. Atravs de modelos calibrados, bem capazes de reproduzir valores nos pontos onde se fez medies, podem-se interpolar e extrapolar espacial e temporalmente as informaes obtidas nos poucos pontos onde os dados foram medidos para toda a rea de interesse, o que permite uma melhor interpretao das medies isoladas, como por exemplo, fornecendo uma noo do trajeto das plumas de contaminantes4. Alm disso, a aplicao de modelos numricos para a estimativa de padres de circulao e transporte fluido em corpos dgua costeiros de importncia fundamental, tanto no que se refere sua poderosa contribuio na avaliao de impactos ambientais como na identificao e definio das estratgias para a operacionalizao e gerenciamento de programas de monitoramento ambiental4. ROSMAN4 ainda enfatiza que o entendimento e bom uso das informaes pelo modelador depende do conhecimento por parte deste, do fenmeno de interesse. Modelos conceptuais dos fenmenos de interesse so fundamentais ao modelador, para que este possa fazer pleno uso das informaes apresentadas, julgando a qualidade das informaes recebidas e rejeitando-as, se necessrio.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo3.1 Princpios da modelagem estuarina Modelos de circulao hidrodinmica As equaes gerais que representam os escoamentos naturais dos corpos dgua so no lineares e no possuem soluo analtica conhecida para os domnios e condies de contorno existentes. Para que seja possvel a soluo destas equaes, utiliza-se solues numricas, substituindo o domnio contnuo por um domnio discreto, o que resulta em equaes algbricas cujas solues podem ser obtidas atravs de algoritmos computacionais5. A modelagem hidrodinmica consiste na determinao de nveis e velocidades, o que permite definir os padres de correntes. No caso do rio Maca, a escolha do modelo foi feita antes de tudo por uma questo da relao custo/benefcio. De acordo com os perfis de salinidade obtidos para o esturio do Rio Maca, este pode ser classificado como bem misturado, ou seja, apresenta padres de quase homogeneidade ao longo da coluna dgua. Com base nessa informao, pode-se perfeitamente aplicar o modelo hidrodinmico 3D simples para fluidos homogneos ou mesmo o modelo promediado na vertical (2DH) para a avaliao do comportamento mdio das correntes e a previso das elevaes da superfcie livre no interior do esturio. Optou-se ento pela utilizao de um modelo 2DH, pois possvel reduzir a dimensionabilidade do problema e ainda a determinar o padro de circulao mdio na vertical no esturio do rio Maca, levando a uma economia de tempo e recurso computacional, sem prejudicar os resultados de interesse, j que no h necessidade de obteno dos campos de velocidade tridimensionais. A modelagem computacional foi realizada utilizando-se o programa SisBAHIA (Sistema Base de Hidrodinmica Ambiental), um sistema de modelos elaborado na rea de Engenharia Costeira e Oceanogrfica do Programa de Engenharia Ocenica da COPPE/UFRJ. Esse sistema utiliza para o seu mdulo 2DH as equaes governantes do modelo 3D integradas analiticamente na dimenso vertical. Modelo euleriano de transporte advectivo difusivo 2DH para transporte de sal Conforme as caractersticas hidrodinmicas do esturio do rio Maca, um modelo de transporte advectivo-difusivo mdio na vertical bastante adequado para a simulao da distribuio de salinidade. O modelo euleriano utilizado faz parte do sistema SisBAHIA e utiliza resultados do padro de circulao (U e V) obtidos no mdulo hidrodinmico 6,7. 4 CENRIOS SIMULADOS O estudo do padro de circulao no corpo dgua em estudo feito atravs de trs simulaes, caracterizando diferentes situaes de vazo fluvial e mar. Estas simulaes tm como objetivos principais o conhecimento da hidrodinmica da regio em estudo, bem como avaliar o comportamento do transporte de sal dentro do esturio. Para a modelagem do esturio do rio Maca so considerados cinco cenrios, oriundos das simulaes realizadas:

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de AzevedoTabela 1 Cenrios simulados

Cenrio quadratura 1 2 3 4 5 x x

Mar sizgia estiagem

Vazo cheia x x x x x x x x

+ meteorolgica

Foram simulados no modelo hidrodinmico perodos de 15 dias para todos os cenrios, a fim de representar um perodo de sizgia e outro de quadratura. Nos modelos eulerianos foram simulados perodos de 30 dias, atravs da introduo de ciclos dentro do modelo hidrodinmico acoplado, baseados nas elevaes de nvel dgua obtidas. Esses ciclos englobam perodos de quadratura e sizgia, tendo os tempos inicial e final do ciclo elevaes muito prximas. Em cada um dos cenrios foram identificados os perodos mais crticos, com base nos resultados obtidos na modelagem do transporte de sal. 5 CARACTERIZAO DA REA DE ESTUDO A regio de estudo adotada compreende o trecho inferior da bacia do rio Maca, incluindo a parte final estritamente fluvial, toda zona estuarina da bacia, bem como a zona costeira adjacente. A seguir apresentado um resumo das caractersticas da regio de estudo. Para maiores detalhes consultar [8].

Figura 1 Mapa da Amrica do Sul com destaque para o estado do Rio de Janeiro.

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Figura 2 Detalhe do domnio de estudo compreendendo o trecho desde a foz do rio Maca at a BR101, litoral do estado do Rio de Janeiro.

5.1 Caractersticas morfolgicas Baseado na campanha realizada em dezembro de 20019, pode-se afirmar que o rio Maca no apresenta grandes variaes de profundidade. A largura do rio fica entre 40 e 50m a montante da confluncia com o rio So Pedro e aumentando para, em mdia, 80m a jusante da confluncia, com uma seo mais larga prxima embocadura do esturio de aproximadamente 150m de largura. De acordo com o levantamento topobatimtrico realizado em 27 e 28 de dezembro de 2001, a profundidade mdia na parte fluvial antes da confluncia com o rio So Pedro de 2m. Aps a confluncia, essa profundidade passa a ser de aproximadamente 4m. A nica seo levantada no rio So Pedro indica profundidade de aproximadamente 2m. De acordo com a carta nutica n 1507, as profundidades mnimas na Enseada de Maca variam de 2,4 a 4m e no Porto de Imbetiba tem-se de 6 a 8m de profundidade.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo5.2 Caractersticas hidrolgicas O ensaio realizado em setembro de 2001, mostra que ocorreu uma intruso salina no trecho estuarino at uma distncia de 13100m a jusante da BR-101. Os perfis da salinidade mostram que o esturio pode ser considerado como bem misturado, pois o perfil vertical de salinidade praticamente homogneo. A temperatura mdia da gua medida neste perodo foi de 25,5. Os dados de vazo para a constituio dos Cenrios 1 e 2, correspondem ao levantamento topobatimtrico utilizado na modelagem computacional, os quais foram resultantes de duas medies realizadas no dia 28 de dezembro de 2001, com o auxlio de molinetes HEL79817, uma no rio Maca a jusante da ponte da BR-101 e outra no rio So Pedro a montante da ponte da BR-101. Essas vazes correspondem a 45,40 m3/s e 37,00 m3/s, para os rios Maca e So Pedro, respectivamente. Os dados de vazo para a constituio do Cenrio 3, 4 e 5 foram retirados do resumo das medies de vazo nos rios Maca e So Pedro, realizadas em pontos a jusante da BR-101 num perodo de aproximadamente dois anos e correspondem, respectivamente a 6,00 m3/s e 1,80 m3/s. Detalhes sobre os dados dos ensaios podem ser obtidos em [8]. 6 PARMETROS DO MODELO HIDRODINMICO

6.1 Parmetros ambientais Batimetria

Figura 3 Mapa com a localizao das sees levantadas em campo.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de AzevedoA batimetria do rio Maca foi obtida com auxlio de dados de campo levantados com a finalidade de realizar estudos hidrolgicos no rio Maca para subsidiar o projeto da tomada dgua da Usina Termeltrica Norte Fluminense. Nesse ensaio foram levantadas 12 sees topobatimtricas, das quais 4 (quatro) esto localizadas prximo ao local de instalao da Usina Termeltrica Norte Fluminense (ST1 a ST4), 7 (sete) distibudas a jusante desse ponto ao longo do rio Maca at sua foz (SM1 A SM7) e 1 (uma) localizada no rio So Pedro (SP1), principal afluente do rio Maca, como indicado na Figura 3. Para o trecho estuarino, alm dos dados do levantamento topobatimtrico, a batimetria foi obtida tambm atravs da carta nutica n 1507, que representa a Enseada de Maca e Proximidades e os detalhes contidos no verso da mesma. O arquivo contendo os pontos da batimetria e suas respectivas profundidades importado pelo modelo e este faz a interpolao dos valores de profundidade para cada ponto pertencente malha de elementos finitos, a partir das coordenadas (x, y, z) fornecidas. Para evitar que o nvel de gua durante o processamento do modelo alcance valores negativos, o que denominado secagem, foi preciso impor valores mnimos de profundidade aos registros batimtricos, obtidos a partir da srie temporal de elevao do nvel do mar na entrada do esturio. O valor calculado considerou as principais componentes harmnicas da mar astronmica no Porto de Maca. A amplitude encontrada para o intervalo de tempo inicial foi de 74,28 cm. Sendo assim, adotou-se este valor como valor inicial mnimo de profundidade dentro do canal.

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Figura 4 - Regio de interesse do complexo estuarino fluvial, mostrando a batimetria considerada no domnio modelado, aps interpolao realizada pelo modelo. Detalhe da batimetria na regio estuarina.

Rugosidade Equivalente de Fundo De acordo com a ficha descritiva do posto fluviomtrico instalado na margem direita do rio Maca, localizado 50m a jusante da ponte da BR-101, para realizao de campanhas de medio de vazo no ano de 2000 pela firma Engevix, a natureza do leito do rio arenosa. Com base nesta informao e devido falta de dados sedimentolgicos, o valor adotado para a rugosidade equivalente de fundo de = 0,03m 10. Mar A srie temporal de elevao do nvel dgua devido mar astronmica adotada neste estudo corresponde a registros obtidos no Catlogo de Estaes Maregrficas Brasileiras da Fundao de Estudos do Mar (FEMAR) para o Porto de Maca,

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedolocalizado no Terminal de Imbetiba da Petrobrs, que compreendem 17 componentes harmnicas. Devido falta de registros dos efeitos meteorolgicos considerados no Cenrio 5, optou-se por utilizar uma onda com perodo de 7 dias e com 0,50m de amplitude. Na Figura 5, tem-se a mar meteorolgica separadamente da mar astronmica e tambm a representao da variao temporal da elevao do nvel dgua decorrente da sobreposio das duas mars no perodo de sizgia, que foi denominada mar final.1.2

1.0

Mar Astronmica Mar Meteorolgica Mar Final

0.8

0.6

0.4 Amplitude (m)

0.2

0.0 0 -0.2 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408

-0.4

-0.6

-0.8 Tempo (h)

Figura 5 - Sries temporais da elevao do nvel dgua devido mar astronmica, meteorolgica e sobreposio no Porto de Maca.

Temperatura O rio Maca no apresenta variaes de temperatura ao longo da coluna dgua. Vento Os dados de vento no foram implementados no modelo, pois como a rea de estudo j possui um sentido escoamento bem definido, a influncia do vento pode ser considerada insignificante. Outros parmetros Alm dos parmetros e condies descritas anteriormente, na simulao do mecanismo de circulao hidrodinmica de um sistema estuarino fluvial so adotados a massa especfica da gua, com valor de 1025 kg/m (correspondente aos valores de salinidade atualmente observados), a massa especfica do ar, com 1,20 kg/m, e a acelerao da gravidade, com 9,81 m/s.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo6.2 Caractersticas da malha adotada A malha utilizada para a modelagem do esturio do rio Maca respeita os contornos limites do domnio a ser estudado, totalizando 457 elementos quadrticos e 2335 ns.

Figura 6 - Malha de discretizao dos rios Maca, So Pedro e parte estuarina, coordenadas em UTM. Os detalhes A e B representam a regio fluvial e estuarina, respectivamente.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo6.3 Condies de contorno No estudo do esturio do rio Maca foram consideradas como condies de contorno terrestres as margens impermeveis e o afluxo dos rios Maca e So Pedro, cujas vazes correspondentes so de 45,49 m3/s e 37,03 m3/s nos Cenrios 1 e 2 e 6,00 m3/s e 1,80 m3/s nos Cenrios 3, 4 e 5, respectivamente. Como a entrada de vazes no SisBAHIA feita por metro linear, nos Cenrios 1 e 2, para o rio Maca (com uma largura L = 41,41 m), a vazo de entrada igual a 1,10 m3/s.m e para o rio So Pedro (com uma largura L = 40,46 m), a vazo de entrada de 0,92 m3/s.m. J para os Cenrios 3, 4 e 5 a vazo de entrada no rio Maca (L = 38 m) de 0,16 m3/s.m e no rio So Pedro (L = 23 m), 0,08 m3/s.m. Nos pequenos canais prximos regio estuarina no foi considerado nenhum tipo de afluxo, pois os canais j encontram-se assoreados e sofrem somente o efeito da mar. Como condio de contorno na fronteira aberta utilizou-se, aps um prvio enchimento do modelo, as constantes harmnicas j mencionadas. Para o modelo de transporte euleriano, as condies de contorno impostas nos ns de fronteira aberta foi a salinidade de 35 e nos ns onde foi prescrita uma vazo nodal fluvial, salinidade de 0. 6.4 Condio inicial Para o caso em estudo, foi necessrio realizar um prvio enchimento do modelo. O resultado desse enchimento foi ento utilizado como condio inicial para simulao dos cenrios propostos. Nesta etapa prvia, foram criados arquivos especficos para os ns de entrada de vazo nos rios e para a fronteira aberta, procurando atingir elevaes de nvel dgua coerentes em cada fronteira. A condio obtida atravs do enchimento foi utilizada como condio inicial para o processamento do modelo hidrodinmico com a introduo das constantes harmnicas dadas para o Porto de Maca. Para facilitar a observao dos resultados foram distribudas algumas estaes ao longo da regio em estudo, de forma a contemplar todas as possveis variaes no escoamento, englobando o trecho fluvial, estuarino e martimo. As estaes em vermelho esto relacionadas ao modelo hidrodinmico.Tabela 2 - Identificao das estaes.

Estao 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Identificao Estao Rio So Pedro Estao Rio Maca Estao Jusante Confluncia Estao Antes Ilha Menor Estao SM6 Estao Nova Holanda Malvinas Estao Montante Boca Estao Boca Estao Porto Estao Mar

Figura 7 Mapa base com identificao das estaes.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo7 ANLISE DOS RESULTADOS Neste artigo sero apresentados somente os resultados e anlises para o Cenrio 5, considerado como mais crtico dentro do gerenciamento de Recursos Hdricos, pois fornece o limite de intruso da cunha salina no esturio, informao essencial na determinao da vazo fluvial a ser outorgada. Os demais resultados e anlises se encontram em [8]. 7.1 Circulao hidrodinmica no esturio do rio Maca A apresentao dos resultados feita no instante em que a frente de sal se encontra mais avanada dentro do esturio. A determinao dos padres das correntes feita utilizando-se os resultados fornecidos pelo modelo 2DH, atravs de campos de vetores representativos da velocidade. Estes vetores so resultantes das componentes em x e y, promediada ao longo da coluna dgua, e tm como intensidade o mdulo destas componentes. Desta forma, a observao dos campos de vetores permite avaliar o escoamento mdio das guas no interior do esturio. Cenrio 5 (mar de sizgia com vazes fluviais de estiagem e incluso de mar meteorolgica) A Figura 8 contm as sries temporais no perodo de um dia das elevaes e velocidades para estaes distribudas ao longo da regio em estudo. De acordo com a Figura 8, pode-se concluir o efeito da mar meteorolgica no atinge o trecho do rio Maca localizado a montante da confluncia com o rio So Pedro, permanecendo este com as mesmas caractersticas do Cenrio 4 (mar de sizgia com vazes fluviais de estiagem). A jusante da confluncia ocorre um aumento significante na elevao da preamar em relao do Cenrio 4, passando de 0,90 m para 1,20 m. Nesta estao ocorre a inverso de correntes. As velocidades na enchente so muito prximas de zero e na vazante ficam em torno de 0,15 m/s. Na Estao SM6, as velocidades ficam em torno de 0,18 m/s como no Cenrio 4. A elevao mxima de preamar passa de 0,85 m no Cenrio 4 para 1,20 m neste cenrio. No perodo de inverso das correntes, o mdulo da velocidade se iguala componente Norte-Sul da velocidade. A estofa de enchente coincide com o instante de preamar, enquanto a estofa de vazante ocorre 0,5 h atrasada em relao baixa-mar. A montante da boca, as velocidades de enchente e vazante tm o mesmo mdulo (aproximadamente 0,35 m/s). No entanto, ocorre uma diferena significativa na elevao do nvel de gua em relao ao Cenrio 4, passando de 0,80 m para 1,20 m. A estofa de enchente coincide com o instante da preamar e a estofa de vazante acontece 1 h atrasada em relao baixa-mar.

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Figura 8 - Sries temporais de elevao do nvel dgua e velocidades para Cenrio 5.

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Figura 9 - A estampa de esquerda representa um detalhe da estao limite de inverso de correntes para o instante t = 634 h com as isolinhas de velocidade. A estampa da direita representa as isolinhas de velocidade para o mesmo instante prximo boca do esturio.

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Figura 10 - A estampa de esquerda representa as isolinhas de velocidade para um detalhe da estao limite de inverso de correntes no instante em que ocorreu o pico de salinidade na Estao SM6 (t = 635 h). A estampa da direita representa as isolinhas de velocidade para o mesmo instante prximo boca do esturio.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo7.2 Intruso salina no esturio do rio Maca Cenrio 5 Para o Cenrio 5 (mar de sizgia com vazes fluviais de estiagem e incluso de mar meteorolgica), o instante de tempo para anlise dos resultados aquele em que a intruso salina na Estao SM6 mxima. Nas estaes localizadas a montante da estao SM6 no foi detectada presena de sal para este cenrio. A Figura 11Error! Reference source not found. mostra as isohalinas no instante de intruso salina mxima t = 634,5 h. A salinidade mxima no limite da intruso para este cenrio foi de 2,7. A partir da Figura 9 conclui-se que apesar da inverso de correntes ocorrer na Estao Jusante Confluncia, a intruso salina tem seu limite na Estao SM6.

Figura 11 - Isohalinas obtidas no Cenrio 5 no instante t = 634,5 h com detalhe da Estao SM6 que representou o limite da intruso salina.

8 CONCLUSES A seguir so apresentadas algumas concluses importantes relacionadas a cada cenrio. Maiores detalhes podem ser encontrados em [8]. Em todos os cenrios simulados observou-se que a estao localizada no rio Maca a montante da confluncia com o rio So Pedro permaneceu estritamente fluvial, no sofrendo alteraes de velocidade e elevao. Isso se deve a uma forte declividade a montante dessa confluncia. Nos cenrios 1 e 2, que esto associados a vazo fluvial de cheia, no ocorreram inverses de correntes e no foi detectada uma concentrao de sal que caracterize gua salgada. Nos cenrios 3, 4 e 5, que esto associados a vazo fluvial de estiagem, observa-se a influncia da mar com inverses de corrente. No Cenrio 5 (mar de sizgia com vazes fluviais de estiagem e incluso de mar meteorolgica), cujos resultados foram apresentados neste artigo, a inverso avana at 11 km a montante da embocadura.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de AzevedoApesar de no existirem estaes intermedirias entre a do rio Maca e a da jusante da confluncia, pode-se afirmar que a influncia da mar no ultrapassa o ponto de encontro dos rios So Pedro e Maca. A incluso da mar meteorolgica no Cenrio 5 no causou um avano significativo da frente de sal, a qual permaneceu nas proximidades da Estao SM6. A concentrao de sal para esta mesma estao em relao ao Cenrio 4 (mesma situao de vazo e mar astronmica) sofre um aumento, passando de 1,8 para 2,7, como esperado. Variaes significativas no nvel de gua no Cenrio 5 em relao aos outros cenrios so verificadas. Quanto ao tipo de mar, o esturio do rio Maca apresenta uma mar mista, ou seja, uma combinao de mar progressiva com estacionria. De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que no estudo de caso do rio Maca a vazo do rio e a mar so forantes significativos na hidrodinmica e no transporte de sal. Essa influncia resulta de interaes entre foras advindas do escoamento fluvial e da variao do nvel do mar, as quais apresentam uma maior ou menor contribuio, de acordo com o caso a ser estudado. A modelagem comprovou que a parte fluvial e estuarina no funcionam como blocos separados, mas esto interligados, o que impossibilita a tomada de decises de forma fragmentada. No entanto, comparando-se os resultados fornecidos pelo modelo com os dados do levantamento topobatimtrico contido no Apndice A de [8], percebe-se que h uma diferena considervel entre os dados de nvel e velocidade obtidos no modelo e os dados de campo. A explicao para isso pode ser dada pela falta de dados de batimetria na parte fluvial, o que levou o modelo a interpolaes que no representam a realidade, alm da falta de um mapeamento em escala mais detalhada da parte fluvial modelada. O estudo foi realizado com base em campanhas de campo j existentes. As concluses obtidas no devem sofrer alteraes qualitativas, mas a preciso quantitativa dos resultados deve ser aprimorada atravs de campanhas que acrescentem os dados de batimetria fluvial e atualizem os dados contidos na Carta Nutica, cujo levantamento foi efetuado pela Marinha do Brasil em 1974, j que a batimetria consiste num parmetro de grande sensibilidade na modelagem estuarina e fluvial. Campanhas para a medio sintica da salinidade, mar e correntes em diferentes pontos fixos permitiro uma calibragem e validao do modelo hidrodinmico e de transporte de sal, trazendo mais confiabilidade aos resultados obtidos. Cabe ressaltar que quaisquer informaes adicionais obtidas a partir de campanhas podem ser facilmente incorporadas base de dados do modelo j existente. Alm da avaliao da intruso salina, estudos como do tempo de residncia do esturio, da disperso de plumas contaminantes e a quantificao da vazo slida so extremamente importantes para que se avalie previamente as conseqncias no esturio de outorgas a serem concedidas no trecho fluvial. Para isso, o passo inicial uma anlise quantitativa e qualitativa dos diversos usos existentes na bacia, para que seja possvel determinar a fronteira real entre a gua doce e a salgada. Com essa informao possvel uma prvia delimitao do trecho do rio para a concesso de outorgas. Embora no abordado neste estudo, sabido que ocorrem problemas de eroso a leste da embocadura do esturio do rio Maca, portanto, estudos futuros devem incluir o transporte e balano sedimentolgico dessa regio. O enfoque dado na anlise dos resultados do estudo foi o da Engenharia, no entanto, o ideal que a utilizao da modelagem no se restrinja a uma s rea quando da anlise de uma outorga, mas que ela seja feita por um grupo multidisciplinar, visando a identificao dos impactos sob as diversas reas que se interagem.

K. Amaral, P. Colonna Rosman, J. Soares de Azevedo9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS [1] MUOZ, H. R. (organizador), 2000, Interfaces da Gesto de Recursos Hdricos: desafios da Lei de guas de 1997,.2 ed, Braslia, Secretaria de Recursos Hdricos. [2] BEZERRA, M. C. L., FACCHINA, M. M., RIBAS, O. T., 2002, Agenda 21 Brasileira Resultado da Consulta Nacional, MMA/PNUD, Braslia. [3] BARROS, A. B., 2000, Na Gesto de Bacias Hidrogrficas, preciso respeitar o esprito da Lei 9433: a descentralizao das decises e a participao efetiva da sociedade civil, Revista da Secretaria de Recursos Hidricos (14/03/2000), Ministrio do Meio Ambiente. [4] ROSMAN, P. C. C., 2001, Os Modelos para Recursos Hdricos. In: Magrini, A.. dos Santos, M. A. (eds). Gesto Ambiental em Recursos Hdricos (Vol. 3), Captulo 2 (Parte III), Instituto Virtual Internacional de Mudanas Globais, COPPE/UFRJ. [5] ROSMAN, P. C. C., 1997, Subsdios para Modelagem de Sistemas Estuarinos. In: ROSMAN, P. C. C., MASCARENHAS, F. C. B., MIGUEZ, M. G., CAMPOS, R. O. G., EIGER, S., Mtodos Numricos em Recursos Hdricos 3, 1 ed., captulo 3, Rio de Janeiro, RJ, Associao Brasileira de Recursos Hdricos. [6] ROSMAN, P. C. C., 2001, Um Sistema Computacional de Hidrodinmica Ambiental. In: ROSMAN, P. C. C., MASCARENHAS, F. C. B., MIGUEZ, M. G. et al., Mtodos Numricos em Recursos Hdricos 5, 1 ed., captulo 1, Rio de Janeiro, RJ, Associao Brasileira de Recursos Hdricos. [7] BEDFORD, K., 1994, Diffusion Dispersion and Sub-Grid Parameterization. Chapter 4 in Coastal, Estuarial and Harbour Engineers Reference Book. Ed. By M.B. Abbot and W.A. Price. E&FN Spon. [8] AMARAL, K., 2003, Esturio do rio Maca: modelagem computacional como ferramenta para o gerenciamento integrado de recursos hdricos. Tese de M.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. [9] HICON ENGENHARIA LTDA, 2002, Estudos Hidrolgicos no Rio Maca. Relatrio de Estudos Hidrolgicos e Hidrulicos. [10] ABBOT, M. B., BASCO, D. R., 1989, Computational Fluid Dynamics, an Introduction for Engineers. Logan Group, UK Limited.

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