As simulações no HEC-RAS também foram divididas em duas etapas. A primeira etapa consistiu na avaliação do MDE, considerando o TIN derivado da altimetria de sua resolução natural e o TIN derivado da altimetria interpolada em intervalos menores. As layers criadas para descrever a área propensa à inundação também foram avaliadas segundo o tipo e
abrangência do traçado. Para isso, foi analisada a correspondência entre o que era esperado para o evento ocorrido em 02/01/2012 e o que foi simulado pela vazão determinada no HEC- HMS.
Determinada a melhor maneira de representar a área inundada em Guidoval, a segunda etapa foi simular as áreas propensas à inundação para chuvas de recorrência, 50, 100 e 500 anos. As simulações do fluxo das vazões no HEC-RAS foram realizadas nas condições de regimente permanente, escoamento subcrítico e coeficientes de rugosidade de Manning determinados através da equação de Cowan para o canal principal e a planície de inundação.
A condição de contorno escolhida para estabelecer a cota de inundação foi a Declividade da Linha de Energia, já que esta pode ser considerada igual ao valor da declividade de canal. Os coeficientes de expansão e contração das seções transversais, requeridos pelo software para calcular as perdas de energia durante a propagação do escoamento, foram adotados como 0,3 e 0,1 respectivamente, representando uma transição gradual entre as seções.
5.5.1 Elaboração do projeto no HEC-GeoRAS
Para simulações no HEC-RAS é necessário que se tenha uma representação do terreno, onde estejam visíveis os canais por onde ocorre o escoamento e as áreas de alcance da água em caso de transbordamento da calha fluvial. Ackerman (2011) no manual do usuário HEC-GeoRAS recomenda que o modelo digital do terreno (MDT) utilizado para representar a área a ser simuladadeve ser uma superfície contínua que inclua o fundo do canal do rio e a planície de inundação a ser modelada. Como todos os dados transversais serão extraídos do MDT, somente um MDT de alta resolução que representa com precisão a superfície do solo deve ser considerado para modelagem hidráulica.
Algumas representações são opcionais no HEC-RAS, como a delimitação de áreas onde o fluxo é bloqueado ou inefetivo, a existência de pontes e estruturas laterais no curso d’água, entre outros. Para uma boa simulação, entretanto, deve-se delimitar com cuidado o canal de escoamento, a planície de inundação e as seções transversais à linha de fluxo.
Um ponto muito importante neste trabalho é que para o município de Guidoval não foi encontrado MDT. Diante desta limitação, utilizou-se como modelo descritivo do terreno um modelo digital de elevação (MDE) cuja resolução espacial é de 30 metros. O MDE correspondente à área do município de Guidoval é parte do banco de dados geoespacial disponibilizado pelo INPE, através do projeto TOPODATA.
A principal diferença entre MDE e MDT consiste na resolução. Avaliando-os separadamente, de um lado encontram-se os dados de baixa resolução, como os tradicionais Modelos Digitais de Elevação (MDE) advindos da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) e produtos derivados, que atendem a demandas de projetos que não necessitam de alto detalhamento, acurácia altimétrica e posicional. De outro lado encontram-se os Modelos Digitais de Terreno (MDT) com alto grau de detalhe da superfície do terreno, gerados principalmente a partir de aerofotogrametria ou pares estereoscópicos de imagens de satélite de alta resolução espacial. Um par estereoscópico de imagens de satélites consiste em duas cenas adquiridas para uma mesma localização geográfica, de duas perspectivas distintas durante uma mesma passagem do satélite.
O MDE em formato raster (representação do terreno em forma matricial, onde as linhas e colunas da matriz definem os pixels) foi trabalhado de duas maneiras principais, uma respeitando sua resolução natural, 30 metros, e outra se utilizando de uma versão com curvas de nível interpoladas de 1 metro, obtidas com a ferramenta Contour disponível no ArcGIS. Essa interpolação foi feita na tentativa de conseguir uma melhor representação do terreno, visto que a resolução natural do MDE, sendo de 30 metros, esconde muitas informações da superfície, as quais podem interferir diretamente no resultado da modelagem. A partir das curvas de nível então, foi gerado o TIN (Triangulated Irregular Network) que é o modo de leitura do terreno pelo HEC-GeoRAS. O TIN é um método de estruturação dos dados para criação de uma superfície a partir de pontos espaçados irregularmente.
De posse das representações em formato TIN, denominadas TIN 30 e TIN 1, sendo TIN 30 o TIN derivado do MDE em sua resolução natural e TIN 1 a representação a partir da interpolação altimétrica, procedeu-se ao desenho das camadas do terreno através do pré- processamento dos dados digitais pelo menu RAS Mapping. Primeiramente criou-se as layers necessárias para representar o rio Xopotó (Stream Centerline), os limites da calha fluvial (Bank Points), delimitar a área de alcance da água (Flow Path Centerlines) e as seções transversais ao trecho do rio (XS Cut Lines) prosseguindo com o traçado manual das mesmas sobre o TIN.
A leitura pelo GeoRAS da superfície criada foi feita com os comandos Stream
Centerline Attributes e XS Cut Lines Attributes. Feito isso, o projeto pôde ser exportado para o
HEC-RAS com uso do recurso Export RAS data, opção também contida no menu RAS
Optou-se por não ter conhecimento prévio da área atingida pela água no evento ocorrido em 02/01/2012, para que isto não influenciasse no decorrer da elaboração do projeto, bem como na análise das variáveis envolvidas na propagação do fluxo.
Definidos no HEC-GeoRAS o traçado do rio, suas margens, a área potencialmente inundável e as seções transversais do trecho em análise, o projeto foi então exportado para o HEC-RAS. No HEC-RAS a geometria foi novamente avaliada. Existe a possibilidade de serem traçadas mais seções transversais através da interpolação das que foram previamente desenhadas. Deve-se tomar cuidado, porém, com as restrições do programa quanto ao número máximo de pontos de elevação contidos nas seções, que é 500.
5.5.2 Manchas de inundação
Após a realização das simulações no RAS os resultados foram exportados em forma tabular para análise principalmente da velocidade e do nível de elevação da água, da área de escoamento e o número de Froude. Além das tabelas foi exportada a representação visual das áreas encobertas pela vazão dos eventos simulados no HMS, representando o que pode-se chamar de mancha de inundação.
As manchas foram exportadas do HEC-RAS com o comando Export GIS DATA e importadas no ArcGIS através do Menu RAS Mapping em Import RAS DATA. Ainda no RAS
Mapping a definição da superfície da água seguiu os seguintes passos, RAS Mapping, Inundation Mapping e Water Surface Generation. Para a visualização da mancha inundada a
representação do terreno em formato TIN também foi importada.