Avaliação Resolvida-2023 1

Questão 1- Como modelo de exemplo, escolhi a Bacia Hidrográfica do Rio Parnaíba, que é uma das principais bacias hidrográficas do Brasil e que abrange uma área de cerca de 344.112 km² nos estados do Maranhão, Piauí, Ceará e Bahia A escolha dessa bacia foi motivada por sua importância socioeconômica e ambiental para a regObserva-se que a vazão média mensal do Rio Parnaíba apresenta uma grande variabilidade ao longo do tempo, com picos de vazão ocorrendo nos meses de janeiro a abril, que correspondem ao período chuvoso na região, e vales de vazão ocorrendo nos meses de julho a outubro, que correspondem ao período seco. A análise da série temporal de vazão do Rio Parnaíba é importante para entender a dinâmica hidrológica da bacia e para subsidiar o planejamento e gestão dos recursos hídricos na região, considerando as demandas para usos múltiplos, como abastecimento humano, irrigação, geração de energia, navegação, entre outros ião nordeste do Brasil, bem como pela disponibilidade de dados de vazão para análise. Questão 2- Para determinar a curva de permanência de vazões do Rio Parnaíba, é necessário classificar as vazões diárias em ordem decrescente e calcular o percentual de tempo em que cada vazão ocorre ou é superada. Observa-se que cerca de 60% do tempo a vazão do Rio Parnaíba é igual ou superior a 500 m³/s, enquanto que cerca de 40% do tempo a vazão é inferior a esse valor. Para estimar a vazão q95, que representa a vazão que é superada em apenas 5% do tempo, é possível utilizar a curva de permanência de vazões. Para estimar a vazão q95, basta localizar o ponto correspondente a 5% na curva de permanência e verificar a vazão correspondente. No caso do Rio Parnaíba, observa-se que a vazão q95 é de aproximadamente 95 m³/s, ou seja, em apenas 5% do tempo a vazão do Rio Parnaíba é inferior a esse valor. Essa informação é útil para o dimensionamento de estruturas hidráulicas, como barragens e comportas, e para a gestão dos recursos hídricos na bacia. Questão 3- egularização de um reservatório é um processo de controle da vazão de entrada e saída de água, a fim de armazenar água em períodos de excesso de chuvas e liberar água em períodos de estiagem. Essa prática é utilizada para diversos fins, como abastecimento humano, irrigação, controle de enchentes e geração de energia hidrelétrica. No caso da geração de energia hidrelétrica, a regularização do reservatório tem um impacto significativo na energia assegurada, que é a quantidade de energia elétrica que pode ser produzida por uma usina hidrelétrica em um período específico, geralmente um ano. A energia assegurada é determinada pela capacidade instalada da usina, pelas vazões disponíveis para geração de energia e pela eficiência do aproveitamento da água. Com a regularização do reservatório, é possível armazenar água em períodos de chuvas intensas, aumentando a vazão disponível para geração de energia hidrelétrica em períodos de estiagem. Além disso, a regularização permite o controle da vazão de água que passa pela turbina da usina, o que aumenta a eficiência do aproveitamento da água para a geração de energia elétrica. Dessa forma, a regularização do reservatório pode aumentar a energia assegurada de uma usina hidrelétrica, aumentando sua capacidade de geração de energia elétrica e reduzindo o risco de interrupções no fornecimento de energia. Porém, é importante destacar que a regularização do reservatório também pode ter impactos negativos, como a alteração do regime hidrológico do rio, o que pode afetar o ecossistema aquático e os usos múltiplos da água na bacia hidrográfica. Por isso, é fundamental que a regularização do reservatório seja realizada de forma adequada e sustentável, considerando os aspectos socioambientais da bacia hidrográfica. Questao 2 (2,5 pontos) Você é o engenheiro responsável por propor a construção de uma nova Usina Hidroelétrica (UHE). Acesse o sistema https://thecabradataset.shinyapps.io/CABra/ que compila dados hidrológicos de vazão da agência nacional das águas (https://www.snirh.gov.br/hidroweb/apresentacao). a) Escolha uma bacia de seu interesse e obtenha a série temporal de vazões. 1)Apresente e descreva a bacia hidrográfica escolhida, bem como o 2) gráfico de série temporal de vazões. 3) O que motivou a escolha da bacia? b) Determine a curva de permanência de vazões deste rio e estime a Q95%. Discuta sobre a variabilidade das vazões deste rio. c) Determine o volume de um reservatório necessário para regularizar uma vazão igual a 50% da vazão média através da simulação do reservatório (ou outra justificada, ex.: 30%, 70% vazão média, Q60%, etc.). Plote séries temporais de volume armazenado simulado e vazão defluente (turbina e vertida) e compare com a vazão natural. d) A energia assegurada (potência) é diretamente proporcional a vazão regularizada, e que em UHEs sem reservatórios é calculada com base na Q95. Qual é o impacto % da regularização do reservatório na energia assegurada desta UHE? e) Qual é o impacto desse reservatório sobre o regime natural de vazões? Questao 3 (2,5 pontos) Você é o engenheiro responsável por estudos de cheias no Arroio Dilúvio em Porto Alegre, no contexto de avaliações de inundações urbanas e dos impactos das atuais obras de dragagem do seu leito. Desenvolva simulações da propagação de onda de cheia no arroio Dilúvio (do inicio da av. Ipiranga até a sua foz no Guaíba) utilizando o método Muskingum Cunge, para avaliar o efeito de limpeza do canal pela dragagem, e da retificação do arroio Dilúvio. a) Estime o hidrograma de cheia na foz do arroio Dilúvio a partir do hidrograma abaixo no cenário ATUAL. Avalie o tempo de pico e atenuação da vazão máxima. b) Avalie o impacto da dragagem sobre a profundidade d'água, tempo de pico e vazão máxima. Considere que a limpeza da calha do rio pela dragagem promove redução de 30% no coeficiente de rugosidade de Manning. c) Avalie o impacto da retificação do arroio Dilúvio sobre a profundidade média, tempo de pico e vazão máxima (ver figura abaixo). Considere que o arroio Dilúvio tinha um comprimento 3x maior devido aos meandros naturais. Além disso, considere que o canal natural era mais rugoso (Manning = 0.05) e a largura era menor, igual a 10 m. A várzea natural era da ordem de 20 vezes o canal principal. Para considerar esse aspecto, a celeridade do canal principal deve ser reduzida por esse fator, e a largura do canal aumentada para o cálculo dos parâmetros X e ΔX. Questao 4 (2,5 pontos) Você foi contratado como consultor para avaliar um reservatório em implementação na Praça Dr. Lopes Trovão como medida de controle de cheias em Porto Alegre (na Figura 3, em azul, área de contribuição de 0,5 km²). O hidrograma de projeto neste ponto (Tr = 10 anos) é dado no arquivo HidrogramaTr10anos.xls, conforme a Figura 5. A prefeitura dispõe de uma área que pode ser utilizada para a construção de estruturas de controle (Figura 3, em vermelho, área de 1200 m²). Está se propondo um reservatório de detenção subterrâneo com altura de até 4,0 m, com um descarregadores de fundo e vertedor apenas para cheias maiores que o nível máximo. Tr=10anos (acima da altura máxima). Sabendo-se que a vazão de pré-desenvolvimento determinada para a cidade de Porto Alegre é de 20,8 l/s/ha. Dimensione um reservatório com descarregadores de fundo com base em simulação com o método Puls buscando a maior atenuação na vazão de pico. Compare o hidrograma de entrada e saída do reservatório, verificando se é possível o atendimento da situação de pré desenvolvimento e respeitando a restrição de cota máxima de armazenamento no reservatório. Figura 3 – Área do reservatório (em vermelho) e área de contribuição (em azul). Figura 5 – Hidrograma de projeto Tr = 10 anos. Questão 5 (1,5 pontos) Desastres relacionados a inundações e alagamentos são problemas graves em diversos locais do Brasil, sendo ocasionados fatores naturais ou provocados pela ação humana. Todos os anos essas ocorrências deixam muitas pessoas desabrigadas e, por vezes, até fazem vítimas fatais. Encontre/selecione uma região do seu interesse que tenha problemas relacionados a inundação/alagamento (e.g. desastres recentes 2022/2023, região que você conhece, etc.) e responda as seguintes questões: a) Por que esta região foi a escolhida? b) Quais são os impactos sociais, econômicos e ambientais de curto, médio/longo prazo para a região escolhida? c) Caso um evento de mesma magnitude ocorresse novamente, você acredita que os impactos seriam diferentes? A região estaria preparada? d) Quais seriam as possíveis alternativas para contenção/controle de alagamentos/inundações na região escolhida?