Uso do modelo HEC-RAS com base em informações de LiDAR para avaliação de inundações urbanas / Use of the HEC-RAS model based on LiDAR information for urban flood assessment

RESUMO O crescimento desordenado das cidades e o excesso de impermeabilização são problemáticas dos grandes centros urbanos, tendo como consequência principal a ocorrência de inundações e alagamentos. Nesse contexto, a modelagem hidrodinâmica pode ser uma importante ferramenta para a determinação de áreas inundáveis, permitindo estimar as cotas de inundação para diferentes cenários de tempos de retorno (TR) e chuvas de projetos, permitindo, assim, representar mais fielmente a realidade e minimizar erros decorrentes de projetos hidráulicos. Trabalhando em conjunto com o Sistema de Informações Geográficas (SIG), em que a geometria do canal é extraída por meio do Modelo Digital do Terreno (MDT) de alta precisão gerado por levantamento com técnica LiDAR (Light Detection and Ranging) e software de modelagem hidrodinâmica (Hydrologic Engineering Center — River Analysis System — HEC-RAS), foi possível avaliar diferentes cenários de inundações no trecho canalizado em concreto, no córrego Botafogo, em Goiânia, Goiás. Com os resultados da modelagem hidrodinâmica foi possível avaliar o comportamento da propagação das vazões geradas, constatando-se que para precipitações com TR de 50 anos ou mais, os limites da canalização não suportam os volumes gerados e transportados, provocando inundações em seis trechos críticos. Os dados obtidos pelo HEC-RAS puderam ser validados a partir de registros fotográficos divulgados pela imprensa local e levantamento topográfico dos locais inundados, de modo que a integração entre o SIG e a modelagem hidrodinâmica se mostrou eficiente para o estudo de áreas inundáveis.

ABSTRACT The disordered growth of cities and the excessive waterproofing are problematic of the large urban centers, having as a main consequence the occurrence of floods and overflows. Within this context, hydrodynamic modeling can be an important tool for the determination of floodable areas, allowing the estimation of flood quotas for different scenarios of return periods (TR) and project rainfall, thus allowing to more accurately represent reality and minimize errors arising from hydraulic designs. Working with Geographic Information System (GIS), where the channel geometry is extracted using the high precision Digital Terrain Model (DTM) generated by LiDAR (Light Detection and Ranging) survey and hydrodynamic modeling software (HEC-RAS), it was possible to evaluate different flood scenarios in the channeled concrete section, in the Botafogo Stream in Goiânia, Goiás. With the results of hydrodynamic modeling, it was possible to evaluate the propagation behavior of the generated flows, finding that for precipitation with TR 50 years or older, the plumbing limits do not support the generated and transported volumes, causing flooding in six critical stretches. The data obtained by HEC-RAS could be validated from photographic records released by the press and topographic survey of flooded sites, so that the integration between GIS and hydrodynamic modeling proved to be efficient for the study of floodable areas.

Determinação das taxas de renovação das águas no complexo estuarino de Paranaguá / Determination of water renewal rates in the Paranaguá estuarine complex

RESUMO Este trabalho investiga a renovação das águas no Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP), localizado no estado do Paraná, Brasil, usando o sistema de modelagem computacional SisBaHiA®. Um modelo de circulação hidrodinâmica, para a definição dos padrões de circulação, e um modelo de transporte Euleriano, para calcular a taxa de renovação (TR), idade da água (IA) e escoamento residual, foram implementados. A TR, a IA e o escoamento residual foram determinados para diferentes cenários hidrodinâmicos, com períodos representativos de verão e de inverno e, consequentemente, com diferentes forçantes (maré, vazão ou vento) com o objetivo de identificar as possíveis áreas de estagnação. Os resultados obtidos mostram que a maré e as vazões fluviais são os forçantes de maior importância na renovação das águas do CEP. Em todos os cenários foram identificadas duas possíveis áreas de estagnação, que apresentam menores TRs e maior IA, quando comparadas com outras regiões, a saber, a região da baía dos Pinheiros e a região próxima à cidade de Paranaguá. Durante o verão e considerando todos os forçantes, as TRs na região da baía dos Pinheiros e na região próxima à cidade de Paranaguá são menores que 95%, enquanto nas demais regiões do CEP os valores são superiores a 95%.

ABSTRACT This work investigates the water renewal in the Paranaguá Estuarine Complex (PEC), located in the state of Paraná, Brazil, using the SisBaHiA® computer modelling system. A hydrodynamic circulation model, for the definition of hydrodynamic circulation patterns, and an Eulerian transport model, for the computation of the water renewal rate, water age and residual circulation, were implemented. The water renewal rate, water age and residual circulation were computed for different hydrodynamic scenarios, with representative summer and winter periods and, consequently, with different forcings (tide, river flow or wind), in order to identify possible stagnation areas. Results show that the tide and the river flows are the most important forcings in the water renewal of the PEC. Two possible stagnation areas were identified in all scenarios, which presented lower renewal rates and higher water ages when compared to the other regions, namely, the Pinheiros bay region and the region near to Paranaguá city. During the summer and taking into account all the forcings, renewal rates in the Pinheiros Bay region and near the city of Paranaguá are less than 95% whereas in the other regions of the PEC, the values are higher than 95%.

Modelagem da dispersão de coliformes termotolerantes e enterococos em duas enseadas na região costeira de Ubatuba (SP), Brasil / Modeling of the dispersion of thermotolerant coliforms and enterococci in two bays in the coastal region of Ubatuba (SP), Brazil

RESUMO Foram avaliados os efeitos de ações antrópicas sobre o sistema costeiro de Ubatuba (SP) através de modelos que descrevem os mecanismos e as reações envolvidas na dispersão de indicadores microbiológicos (coliformes termotolerantes e enterococos) na água do mar. A análise da qualidade das águas destinadas à recreação, além de ser uma ação importante em termos de saúde pública, também se justifica em vista da importância da atividade turística em Ubatuba, possuindo, ainda, grande relevância para o planejamento ambiental. Na modelagem, foram utilizados os módulos do sistema Delft3D. No módulo de qualidade da água, foram estudados os mecanismos de dispersão dos poluentes, a partir da associação de dados de poluição com os resultados do módulo hidrodinâmico, em duas enseadas em Ubatuba (SP): Flamengo e Palmas. Os resultados obtidos permitem afirmar que o sistema de correntes nas enseadas, determinado pela geomorfologia da região, não confere alta capacidade de diluição e dispersão de efluentes na área de estudo. Todavia, a circulação marinha e os processos envolvidos no decaimento das bactérias são suficientes para difundir e diminuir suas concentrações ao longo das enseadas. Concluiu-se que a modelagem ambiental reproduziu de maneira satisfatória os processos envolvidos no transporte e na difusão de indicadores microbiológicos, contribuindo com os estudos sobre os efeitos das atividades antrópicas no sistema costeiro de Ubatuba.

ABSTRACT The effects of human activities on the coastal system of Ubatuba (SP) were evaluated through models that describe the mechanisms and reactions involved in the dispersal of microbiological indicators (thermotolerant coliforms and enterococci) in seawater. Analysis of the quality of water intended for recreation as well as being an important action in terms of public health, is also justified in view of the importance of tourism in Ubatuba, having also great importance to environmental planning. In modeling, the modules Delft3D system were used. In the water quality module, the pollutants dispersal mechanisms were studied, from the association of pollution data with the results of the hydrodynamic module, in two bays in Ubatuba: Flamengo and Palmas. The results allow us to state that the system of currents, determined by the geomorphology of the area, does not provide high capacity for dilution and dispersion of effluents in the study area. However, the marine circulation and the processes involved in the decay of bacteria are enough to spread and reduce their concentrations along the bays. It was concluded that environmental modeling reproduced satisfactorily the processes involved in the transport and diffusion of microbiological indicators, contributing to the studies on the effects of human activities on the coastal system of Ubatuba.