Utilização de mapas de Fetch como método de delimitação de áreas propensas a erosão em reservatório: Estudo de Caso da UHE Capivari-Cachoeira - PR.

Autores

Soares, M.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Marques, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ - CAMPUS UMUARAMA) ; Lange, D.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Santos, I. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ)

Resumo

Os estudos referentes à erosão das margens de lagos e reservatórios atribuem às ondas grande importância no processo de erosão. O objetivo deste artigo é o estabelecimento de uma relação entre ondas e feições erosivas por meio da utilização de mapas de Fetch. Para tanto foi aplicado o modelo ONDACAD e realizado inventário das feições erosivas. O que possibilitou a delimitação de áreas potenciais de estudos sobre erosão. O local de estudo foi o reservatório da UHE Capivari/Cachoeira PR/Brasil.

Palavras chaves

Fetch; erosão; UHE Capivari-Cachoeira

Introdução

O presente artigo trata do uso de mapas de Fetch para identificação de áreas potenciais para estudos de processos erosivos em reservatórios hidrelétricos. Constitui-se em parte integrante da pesquisa de dissertação da autora que analisa os impactos de reservatórios hidrelétricos sobre sítios arqueológicos localizados na margem destes. A partir da definição de Roberto Fendrich (1993, pag. 1), podemos compreender a onda como o movimento das águas superficiais resultante das forças tangenciais entre vento e água, bem como da diferença de pressão atmosférica sobre a superfície do reservatório. Em águas interiores como lagos e reservatórios, a área relativamente pequena, quando comparadas com águas oceânicas faz com que o comprimento do Fetch, ou seja da pista de contato entre água e vento que resultará na formação da onda, seja limitador na formação de ondas nesses corpos d’água. Sendo assim a hipótese aqui adotada é a de que áreas de Fetch máximo seriam, por conseguinte áreas atingidas pelas ondas com maior potencial erosivo. Para tal é compreendido que a onda possui dois importantes papeis no processo erosivo: (I) a desagregação do solo localizado na margem do reservatório, e (II) e o transporte de sedimentos. A utilização apenas do Fetch possibilita ainda a diminuição do erro de estimavas das demais componentes da onda, por exemplo, altura da onda e energia, que são função da pista de vento. Localizado no estado do Paraná a UHE Capivari- Cachoeira (Governador Pedro Viriato Parigot de Souza), possui seu reservatório nos municípios de Campina Grande do Sul e Bocaiúva do Sul, próxima a BR-116. Estudos sistemáticos como este sobre as feições erosivas nas margens e influencias do reservatório sobre os sítios arqueológicos são de fundamental importância para a mitigação e prevenção de perdas de informações arqueológicas e ambientais em futuros empreendimentos deste porte.

Material e métodos

Para a elaboração dos mapas de Fetch do reservatório Capivari-Cachoeira, foi utilizado o programa ONDACAD (MARQUES et al., 2013). O modelo permite a representação da distribuição do Fetch pela aplicação de uma malha estruturada quadrangular sobre a superfície do reservatório. A malha é circunscrita pela poligonal que representa o contorno médio do reservatório, obtido com base em imagem de satélite. Em estudos anteriores (MARQUES et al., 2007) estabelece o número de 15000 pontos, tomando como referência a impressão em papel de dimensão A4. À partir deste valor é estabelecida a resolução da malha pela seguinte fórmula: Resolução = (área do reservatório / 15000)1/2 (1) Considerando a área do reservatório de 11,73x106 m², delimitada pelo contorno médio, chega-se à resolução de 27,97 m, pelo qual foi adotado 30 m. Pela resolução adotada a quantidade de nós gerada é de aproximadamente 13 mil. Em cada vértice foi utilizado o método apresentado por Saville (1954), modificado de modo a permitir alta resolução (Marques et al., 2012). Constitui-se em um método de natureza geométrica e baseia-se no traçado de 91 linhas radiais, uma a cada grau totalizando, portanto, uma amplitude de 90°. O método consiste em obter o comprimento do Fetch pela ponderação do comprimento de cada linha pelo cosseno do ângulo com a direção do vento. Segundo Marques (2013), o vento torna- se ligeiramente menos eficiente na geração da onda quando as variações de direção atingem 15° e têm esta capacidade reduzida significativamente quando as variações de direção atingem 45°. Pela fórmula apresentada por Saville (1954), αi é o ângulo entre a direção do vento e a direção secundária e xi é o comprimento na direção secundária. F = ∑xi cos αi/∑cos αi (2) A partir dos mapas foram realizadas vistorias em campo para verificação das feições erosivas nas margens do reservatório. A elaboração de perfis topográficos e análises para a determinação das taxas de erosão são escopo da pesquisa ainda em desenvolvimento.

Resultado e discussão

Como resultado da aplicação do ONDACAD para o reservatório da UHE Capivari-Cachoeira foram gerados 16 mapas de Fetch para cada direção de vento (Imagem 1). A partir de tais mapas é possível identificar as áreas do reservatório que são atingidas por ondas com maior pista e, por conseguinte maior chance de desenvolver ondas com alturas maiores e maiores níveis de energia. Informações adicionais como a frequência e a intensidade dos ventos auxiliam a compreender e definir as áreas potenciais para as demais análises a serem realizadas. Para o Estado do Paraná foi desenvolvido estudo sobre o potencial eólico pelo Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento – LACTEC (2007), no qual tais informações estão facilmente apresentadas em mapas e gráficos. Outro produto gerado pelo ONDACAD são arquivos no formato txt com os valores de Fetch relacionados às oordenadas do centro de cada pixel. A partir desses arquivos é possível identificar o valor real de maior Fetch para o reservatório. Essa informação como vimos é de grande relevância para futuras estimativas de onda. Na tabela 1 estão os valores de Fetch máximo para cada direção de vento.

Conjunto dos 16 mapas de Fetch gerados pelo modelo ONDACAD para o reservatório da UHE Capivari Cachoeira - PR.


Valores máximos de Fetch para cada direção de vento, gerados a partir do modelo ONDACAD.

Conclusões

A utilização dos mapas de Fetch para estudos de erosão se mostra promissor, tendo em vista, a simplificação do componente onda no processo. Sem, todavia eliminar a robustez da pesquisa que ao utilizar uma variável geométrica do equacionamento sobre ondas, garante a relação física com o processo de formação de ondas em reservatórios. A possibilidade de análise espacial de processos erosivos por onda em reservatório é um resultado relevante da presente pesquisa. A delimitação de áreas potenciais de erosão por onda torna-se um avanço com relação aos estudos estritamente pontuais. Estudos para a mitigação dos impactos gerados pela erosão das margens de reservatórios podem ser desenvolvidos a partir de tais mapas, bem como monitoramentos sistemáticos.

Agradecimentos

Agradecemos a Universidade Estadual de Maringá – Campus Umuarama pela cooperação técnica e treinamento para o uso do modelo ONDACAD. Aos membros do Laboratório de Hidrogeomorfologia da Universidade Federal do Paraná pela cooperação em campo e no desenvolvimento da pesquisa. Ao departamento de Pós Graduação em Geografia da Universidade Federal do Paraná pelo auxilio na participação do evento. A capes pela bolsa da primeira autora.

Referências

FENDRICH, Roberto (1993) Ondas em reservatórios. Curitiba, 1993.
LACTEC – Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento (2007). Atlas do Potencial Eólico do Paraná. Engenharia Eólica – Camargo e Schubert – LACTEC. Curitiba, 2007. Pg 31 e 32.
MARQUES, M. (2013). Modelagem paramétrica bidimensional para simulação de ondas em águas continentais. Tese de doutorado - Programa de Pós-Graduação Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Curitiba: Universidade Federal do Paraná. 219 pp.
MARQUES, M.; ANDRADE, F. O.; GUETTER, A. K. (2013). Conceito do Campo de fetch e sua Aplicação ao reservatório de Itaipu. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 18, p. 243-253, 2013.
MARQUES, M.; MACIEL, G. F. & DALL’AGLIO SOBRINHO, M. (2007). Estimativa das máximas pistas de vento no reservatório da barragem de Ilha Solteira. Revista Acta Scientiarum, v.29, n.1, p79-84.
MARQUES, Marcelo, et al. (2012). Estudo comparativo da distribuição do Fetch em reservatórios. XXV Congreso Latinoamericando de Hidráulica. San José, Costa Rica, 9 al 12 de septiembre de 2012.
ROSENHAGEN, Anton Georg Johannes. Aplicação de uma fórmula de transporte de sedimentos considerando ondas e correntes em um modelo hidro-sedimentológico. Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2013.
SAVILLE, T. et al. (1954). The effect of Fetch width on wave generation. Journal Technical Memorandum, n. 70.