ABSTRACT
RESUMEN El efecto del régimen de mareas y la descarga directa de aguas residuales en áreas estuarinas pueden incrementar los problemas de contaminación debido a la retención y transporte de cargas contaminantes. El uso de modelos matemáticos se ha convertido en una herramienta esencial para la gestión del recurso hídrico en estos ambientes. En esta investigación se modeló la incidencia del régimen de mareas y los vertimientos de aguas residuales en la calidad de agua en un ambiente estuarino urbano utilizando el modelo HEC-RAS. El modelo fue calibrado/validado utilizando el caudal medio de largo periodo (QMLT) y parámetros de calidad de agua medidos en campo, tales como: DBO, OD, N-O2 y N-O3. Los resultados evidenciaron que los niveles de agua, caudales y parámetros de calidad de agua medidos en campo fueron bien representados por el modelo. Las simulaciones mostraron que la calidad del agua en todos los trechos aguas abajo de la PTAR se encuentran eutrofizados. Adicionalmente, el régimen de marea provoca retención y transporte de contaminantes en áreas de baja pendiente. El abordaje propuesto se constituye en una valiosa herramienta para evaluar la calidad de agua en ambientes estuarinos urbanos y áreas circundantes con incidencia de régimen maregráfico.
ABSTRACT The effect of the tidal regime and sewage discharge on estuarine areas can cause pollution problems, due to the retention and transport of pollutants. The use of mathematical models has become an essential tool for the water resources management in these environments. In this paper, the incidence of tidal regime and sewage discharge on the water quality of an urban estuarine ecosystem was modeled using the HEC-RAS model. The model was calibrated / validated using the medium long-term streamflow (QMLT) and water quality parameters measured in field, such as: BOD, DO, N-O2 N-O3. The results showed that the water level, streamflow and the water quality parameters measured in field were well represented from the model. The simulations showed that the water quality for all the sections downstream of the Wastewater Treatment Plant are eutrophied. Additionally the tidal regime causes retention and transport of pollutants in areas of low slope. The proposed approach is a valuable tool for assessing the water quality in urban estuarine environments and surrounding areas with incidence of tidal regime.
RESUMO O efeito do regime de marés e a descarga directa de esgoto em zonas estuarinas pode aumentar os problemas de poluição devido à retenção e transporte de cargas poluentes. A utilização de modelos matemáticos tornou-se uma ferramenta essencial para a gestão dos recursos hídricos nestes ambientes. Nesta investigação, a incidência do regime de marés e descargas de esgoto na qualidade da água em um ambiente estuarino urbano foi simulada utilizando o modelo HEC-RAS. O modelo foi calibrado/validado utilizando o caudal médio de longo período (QMLT) e parâmetros de qualidade da água medidos no campo, tais como DBO, OD, N-O2 e N-O3. Os resultados mostraram que os níveis da água, vazões e parâmetros de qualidade da água medidos no campo foram bem representados no modelo. As simulações mostraram que a qualidade da água em todos os trechos a jusante da ETE estão eutrofizados. Além disso, o regime de maré causa retenção e transporte de poluentes em áreas de baixa declividade. A abordagem proposta é uma ferramenta valiosa para avaliar a qualidade da água em ambientes estuarinos urbanos e áreas circundantes com incidência de regime de marés.
ABSTRACT
RESUMO Este trabalho teve como objetivo analisar, por meio de simulações hidrológicas e hidráulicas, o desempenho de algumas medidas de controle de inundação, estruturais e não estruturais. Para tanto, os mapas e demais informações espaciais da bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, em São Carlos (SP), foram digitalizadas com auxílio do software de geoprocessamento ArcGIS(r) e imagens de satélite de alta resolução. Com base nessas informações, foram propostos cenários alternativos que incorporaram as medidas de controle. Através da utilização dos softwares HEC-HMS e HEC-RAS realizaram-se as modelações hidráulicas e hidrológicas, utilizando tempos de retorno de 25, 50 e 100 anos para a chuva de projeto. Com os resultados obtidos (hidrogramas de cheia e manchas de inundação referentes a cada tempo de retorno), foi possível analisar as medidas, comparando-se os diferentes cenários. Concluiu-se, para este caso, que os melhores resultados correspondem à associação das medidas estruturais e não estruturais. Contudo, também foi verificado que, mesmo com a concretização do cenário mais favorável, o problema das inundações não seria satisfatoriamente equacionado, o que revela a necessidade de se considerar outras medidas para minimizar os prejuízos decorrentes das inundações, tais como medidas de controle na fonte, seguros contra inundações e sistemas de alerta antecipados.
ABSTRACT The present study shows an analysis of the performance of some structural and nonstructural flood control measures by means of hydrologic and hydraulic simulations. The basin of the Gregório River, in São Carlos (SP), Brazil, was scanned and scenarios that incorporate the management measures were created, both with the aid of the GIS software ArcGIS and high-resolution satellite images. Hydraulic and hydrologic modeling were performed by HEC-HMS and HEC-RAS software using return periods of 25, 50 and 100 years for the design storm. The results (flood hydrographs and flooding areas for each return period) allowed analyzing the measures by comparing the different scenarios and the best results corresponded to the association of structural and nonstructural measures. However, even by implementing the best scenario, the problem of flooding would not be satisfactorily solved, revealing the need to consider other measures to minimize flood damage, such as runoff source control measures, flood insurance and early warning systems.
ABSTRACT
Aims: The impacts of catastrophic flooding have steadily increased over the last few decades. This work investigated the effectiveness of flood modeling, with low dimensionality models along with a wealth of soft (qualitative) and hard (quantitative) data. In the presence of very low resolution or qualitative data this approach has the potential of assessing a plethora of different scenarios with little computational cost, without compromise in prediction accuracy. Study Design: A flood risk modeling approach was implemented for the urbanized and flood prone region of Whitesands, at the Scottish town of Dumfries. This involved collection of a wide range of data: a) topographical maps and data from field visits were used to complement existing crosssectional data, for building the river’s geometry, b) appropriate hydrological data were employed to run the simulations, while historical information about the extent, depth and impacts of flooding were utilized for calibrating the hydraulic model, and c) a wealth of photographic data obtained during the most recent December 2013 flood, were used for the model’s validation. Place and Duration of Study: Desk study: School of Engineering, University of Glasgow; September 2013 to May 2014. Field study: Dumfries; November 2013 to January 2014. Methodology: The HEC-RAS 1D model has been used to represent the hydraulics of the system. Flood maps were produced considering the local topography and predicted inundation depths. Flood cost and risk takes further into account the type and value of inundated property as well as the extent and depth of flooding. Results: The model predictions (inundation depths and flood extents presented in the flood maps) were in fairly good agreement with the observed results along the studied section of the river. Conclusion: This study presented a flood modeling approach that utilized an appropriate range of accessible data in the absence of detailed information. As the level of performance was comparable to other inundation models the results can be used for identification of flood mitigation measures and to inform best management strategies for waterways and floodplains.