Procédures et instruments de collecte de l’information

Foi utilizado o acoplamento do modelo hidrológico de grandes bacias (MGB-IPH) com o modelo regional de previsão numérica do tempo (ETA), utilizado pelo Centro de Pesquisa do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), pertencente ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O ETA foi utilizado como uma ferramenta a mais para trabalhar dados de entrada de precipitação, devido ao grande número de falhas nos postos pluviométricos observados dos Estados de Alagoas e Pernambuco.

Os dados necessários para a execução do modelo hidrológico MGB- IPH neste tópico foram: precipitação prevista pelo ETA; precipitação diária

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observada e vazão diária observada. Os dados fluviométricos utilizados (vazões diárias) foram de Atalaia-AL, devido ao maior número de dados observados disponíveis. O período analisado foram os anos de 2012 e 2013. Estes anos foram selecionados para que houvesse uma data em comum com alguma das séries utilizadas nas análises da aplicação do modelo.

Os dados dos arquivos de chuva observada foram substituídos pelos dados de chuva prevista, com o objetivo de testar a eficácia do modelo atmosférico ETA em eventos extremos de precipitação na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba. Os dados foram disponibilizados pelo modelo atmosférico do CPTEC/INPE, de acordo com o posto pluviométrico mais próximo do ponto de grade existente. Desta forma, foram separados 54 postos, conforme Figura 35, no recorte de Latitude entre -10,0o S e -8,5o S, e Longitude de -37,0o W -35,5o W, localização suficiente para a área de estudo.

Figura 35. Localização dos pontos de grade dos dados ETA utilizados neste estudo. Fonte: CPTEC/INPE.

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Os dados utilizados disponibilizados pelo modelo atmosférico de previsão foram os acumulados de 24 horas, com grade regular e resolução horizontal de 15 km. Os arquivos próprios foram disponibilizados pelo CPTEC/INPE, em formato txt, para que fossem transformados em formato coluna com rotina no programa DELPHI, servindo assim de entrada no modelo hidrológico MGB-IPH.

Foi realizado o procedimento para o acoplamento do modelo atmosférico ETA ao hidrológico MGH-IPH, de modo que fosse gerada a previsão de vazão, de maneira operacional, a utilizar sempre a precipitação prevista com 24 horas de antecedência para estimativa da vazão no período indicado.

Uma análise das precipitações intensas foi feita durante o período 2012/2013, pois causaram vazões maiores em alguns casos, e em outros, abaixo do esperado, mesmo com previsão de chuvas para a região.

Foram utilizadas as imagens realçadas do satélite GOES 12 e 13, em dois (02) recortes: América do Sul e Região Nordeste (DSA, 2017). Estes dados foram necessários para o cruzamento dos dados de chuva e vazão com os sistemas atmosféricos que atingiram a área de estudo no período proposto, para assim, testar a eficácia do modelo atmosférico ETA na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba.

Os eventos foram separados por datas. Após a fase de tratamento dos dados necessários para o acoplamento dos modelos atmosférico e hidrológico, foram gerados hidrogramas com datas diárias, para testar a eficácia destes resultados. As simulações foram realizadas através do software MapWindows, com a extensão do MGB-IPH já instalada na fase de calibração do modelo hidrológico.

É importante salientar que os dados pluviométricos da área de estudo apresentaram uma grande quantidade de falhas nos postos pluviométricos

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observados. Só foi possível selecionar um número reduzido de postos a serem trabalhados, descartando os demais postos que apresentaram muitas falhas. Este fator pode ter atribuído uma parcela considerável de incertezas na avaliação dos campos de precipitação para a área estudada.

4.3 Caracterização do modelo hidráulico HEC-RAS

A modelagem hidráulica é uma ferramenta bastante utilizada para a simulação de áreas inundáveis. O Software utilizado neste estudo foi o Hec- Ras (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System), versão 5.0.1, que simula escoamentos unidimensionais, utilizando o método direct-step de CHOW (1959), que permitiu considerar condições de regime permanente, variável ou misto.

Para esta pesquisa foi utilizada também a extensão para o ARcGIS 10.3 denominada HEC-GeoRAS, desenvolvida conjuntamente pelo Hydrologic Engineering Center (HEC) da United States Army Corps of Engineerse e pelo Environmental System Research Institute (ESRI). Basicamente, é um conjunto de procedimentos, ferramentas e utilidades desenhadas para processar dados georreferenciados que possam ser tratados em ambiente de SIG com o objetivo de facilitar e complementar o trabalho com o HEC-RAS. O HEC- GeoRAS criou um arquivo para fornecer ao HEC-RAS dados da geometria do terreno incluindo o canal do rio e seções transversais, conforme descrito em LUCIO (2014).

4.3.1 Dados utilizados pelo modelo hidráulico HEC- RAS

Os dados de entrada para a utilização do modelo hidráulico HEC-RAS foram: hidrológicos (vazões observadas e tempo de retorno); coeficientes (de Manning e de declividade) e ortoimagens (MDE e Ortofotos).

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A Extensão do modelo hidráulico HEC-GeoRAS utilizou o SIG para gerar dados de geometria da bacia hidrográfica de estudo na simulação dos caudais de cheia.

Os dados utilizados na determinação da geometria do terreno foram trabalhados inicialmente no programa ArcMap, onde, através do menu RAS Geometry, foram gerados arquivos no formato Triangular Irregular Network (TIN), com informações das seções transversais da rede hidrográfica nos municípios de estudo e transformados para arquivos no formato Grid Move Grid Settings (GRID), na mesma interface utilizada, em RasGeometry-Layer Setup.

A primeira ferramenta a ser utilizada foi a Create Ras Leyers-Stream Centerline, sendo feita a vetorização (sempre no sentido montante-jusante) do centro do Rio Paraíba, com a rede de drenagem, tendo como objetivo moldar o seu alcance. O segundo passo foi a utilização da ferramenta Bank Lines, para a vetorização, tendo como objetivo a demarcação do leito do rio e suas margens. Em seguida, foi utilizada a ferramenta Stream Centerline, com a qual foi feita a demarcação da margem maior do rio, uma área possível de ocorrência de inundações. Foram indicados os Flowpaths, correspondentes ao centro do escoamento fluvial do leito maior do rio, nas suas duas (02) margens (direita e esquerda). Após esta parte de vetorização dos dados, foi utilizada a ferramenta XS Cut Lines, que serviu para a demarcação das seções do rio, onde foram marcadas com a ferramenta automática Create Cross Sections, seguindo recomendações de LUCIO (2014).

Os dados de escoamento foram necessários para o cálculo dos níveis de água e consistiram em regimes de escoamento, caudais de ponta de cheia e condições de fronteira. Neste caso, foi utilizado o escoamento permanente (stendy flow) para a velocidade, independente do tempo e dependente unicamente da posição. As condições de fronteira ou contorno são pontos em que se atribuiu a cota da superfície, neste caso, a montante e a jusante, conforme LUCIO (2014).

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Os dados resultantes das simulações obtidas no modelo hidráulico HEC-RAS foram exportados para o ArcGIS, e processados e finalizados para a obtenção dos mapas de inundação, assim como os demais mapas presentes neste estudo, como os mapas de altura e velocidade corrente da água.

O desenvolvimento dos mapas das zonas inundáveis constituiu uma etapa essencial para a fase final deste trabalho, a qual visou o mapeamento das áreas de risco dos três (03) municípios em estudo: Quebrangulo, Viçosa e Atalaia. Os mapas foram gerados de acordo com os tempos de retorno utilizados no estudo, e apresentaram as áreas inundáveis em hactares, informações estas geradas diretamente pelo programa ArcGIS, após a exportação dos dados trabalhados pelo modelo hidráulico HEC-RAS.

Após a geração do mapa das zonas inundáveis, foram confeccionados os mapas de altura de água, utilizando como dados de entrada as vazões calculadas nos tempos de retorno do estudo. O número de classes foi dividido de acordo com a variação da altura de água, em metros, encontrada na região demarcada pela inundação. O valor inicial (classe mais baixa) utilizado foi o índice apresentado na base do rio e o valor final (classe mais alta), foi o índice apresentado na área de maior atingimento.

Os mapas de velocidade corrente da água atingida pela vazão foram feitos utilizando os mesmos dados de entrada para os demais mapas (zonas inundáveis e altura de água). O número de classes foi dividido de acordo com a variação da velocidade apresentada em m3s-1, tendo como valor inicial o valor de 0,00.

4.3.1.1 Dados fluviométricos

Para o desenvolvimento do modelo hidráulico HEC-RAS, foram utilizados os dados das estações fluviométricas dos municípios de Quebrangulo-AL, Viçosa-AL e Atalaia-AL, extraídos do banco de dados da Agência Nacional de Águas (ANA). Além dos dados coletados, foram utilizados