Erosão em margem de reservatório : modelagem das ondas no trecho inferior da Usina Hidrelétrica Rosana (SP/PR)

Abstract

RESUMO: A erosão em margens ao longo de reservatórios é uma ocorrência "prevista", devido a formação do mesmo ser relacionada aos fatores intervenientes do meio físico e antrópico, que pode afetar alguns corpos d'água mais do que outros. Dentre as consequências desta estão a perda de terras produtivas, devido ao recuo das margens, a interferência na qualidade d'água do reservatório e o assoreamento do mesmo. Embora algumas das margens possam erodir sem graves consequências, as áreas mais propensas ao desenvolvimento delas devem ser identificadas segundo o grau erosivo para que sejam tomadas medidas preventivas, mitigadoras e ou corretivas no controle da erosão marginal. Apesar dos tipos de feições erosivas possíveis de identificação neste ambiente ser geralmente conhecidas, a quantidade de erosão causada por um determinado processo, como o ocasionado pelas ondas geradas pelo vento, necessitam de estudos específicos nos reservatórios do Brasil. O objetivo principal da presente pesquisa foi o desenvolvimento de um modelo de simulação matemática para o estudo da interação entre a ação de ondas geradas pela intensidade do vento e o fetch em reservatórios. A aplicação do modelo foi realizada em uma área teste, o trecho inferior do reservatório da UHE Rosana (SP/PR). Foram identificados e analisados conjuntamente os seguintes fatores intervenientes que consistiram da energia da onda, através do fetch e da intensidade do vento, a frequência do vento, a declividade do leito próximo a margem, a orientação da margem, a altura do talude, a variação da cota do nível d'água do reservatório, a precipitação e a textura do solo. Foram também realizadas medições em pontos de controle para determinar o recuo das margens. O modelo matemático partiu de uma equação paramétrica obtida especificamente para o reservatório em estudo, através da técnica MPB (Modelagem Paramétrica Bidimensional), pela utilização dos modelos computacionais, SWAN (Simulating Waves Nearshore) e ONDACAD. Através de um conceito originalmente proposto nesta pesquisa, o conceito de energia equivalente ativa, o qual depende das energias das ondas atuantes sobre a margem e da orientação da mesma, obteve-se uma correlação estatisticamente significativa para a estimativa do recuo das margens. Associado, a espacialização da energia equivalente ativa nas margens mostrou uma excelente concordância com as feições erosivas cadastradas, anteriormente, no trecho inferior do reservatório. Os resultados indicam que o principal fator predisponente do processo erosivo na área teste, no período analisado, é a energia das ondas que atingem as margens, sendo a magnitude do recuo dependente da energia equivalente ativa das ondas. Outro novo conceito foi proposto, o do fetch equivalente ativo. Este último pode ser utilizado como indicador dos trechos mais críticos com relação à possível ocorrência de erosões por ondas em margens de reservatórios. O conceito de energia equivalente ativa, requer apenas dados acessíveis, que poderão ser obtidos em estações meteorológicas no raio de abrangência do reservatório e com base na geometria de cada um, não necessitando do conhecimento da complexa dinâmica das ondas, podendo ser utilizado por qualquer Ciência. Apresenta-se, portanto, como uma técnica com grande potencial para a estimativa dos processos erosivos em margens de reservatórios. Ademais, consiste em um parâmetro de análise inicial na proposta de delimitação das áreas a serem desapropriadas, bem como na definição das que requerem maior atenção com relação a medidas preventivas

ABESTRACT: Shoreline erosion in reservoirs is an "anticipated" occurance, due to it being related to acting factors of both the physical and man-made environments, which may affect some bodies of water more than others. Among the consequences of erosion are: the loss of productive land due to shoreline retraction, interference in the quality of the water in the reservoir and silting. Although some of the margins may erode with no major consequences, the areas more propense to their development must be identified according to their level of erosion, so that preventive, mitigating or corrective measures against shoreline erosion may be taken. Even though the types of identifiable erosive features in this environment are usually known, the quantity of erosion caused by a determined process, as the one caused by wind-generated waves, need specific studies in the reservoirs of Brazil. The main goal of this research was the development of a mathematical simulation model for studying the interaction between the action of wind-generated waves and the fetch in reservoirs. The application of this model was done in the lower stretch of the UHE Rosana reservoir, which is a testing area. The following acting factors were jointly identified and analyzed: wave energy, through fetch and wave intensity and frequence; riverbed slope close to the margins; margin direction; slope gradient; variation in the water level of the reservoir; precipitation and soil texture. The mathematical model came from a parametric equation obtained specifically for the concerning reservoir, through the BPM (Bidimensional Parametric Modelling) method and two computing methods: SWAN (Simulating Waves Nearshore) and ONDACAD. Through the concept of active equivalent energy, originally proposed in this research, which depends on the energy of waves acting on the shorelines and its orientation, a significant statistic correlation for shoreline erosion estimation was obtained. In association, the spatialization of the active equivalent energy on the shores presented an excellent match to formerly registered erosive features from the lower stretch of the reservoir. Results indicate that the main acting factor in erosive process of the testing area during the period of analysis is the energy of waves that act on the shorelines, being the magnitude of retraction dependent on equivalent active energy of the waves. Another new concept was proposed: equivalent active fetch. It can be used preliminarily as an indicator of the most critical stretches, in relation to possible occurrence of wave-caused erosion in the shorelines of reservoirs. The concept of active equivalent energy requires only accessible data, which can be obtained from meteorological stations in the reservoir’s area of influence and based on each one’s geometry, not requiring any knowledge of complex wave dynamics, enabling any field of Science to use it. Thus, it shows itself as a method of great potential for estimating erosive processes in the shorelines of reservoirs. Furthermore, it consists in an initial analysis parameter for demarcation of future expropriated lands, as well as the definition of which of those lands will demand more attention in relation to preventive measures