Pré-processamento

3.1.1.1 Domínio de modelagem e arquivo contorno de terra (landboudary)

Na fase de pré-processamento a área de interesse foi delimitada através da base cartográfica de contornos hidrográficos em formato poligonal. A partir deste polígono criou-se o arquivo l contorno de terra (landboudary), um arquivo de texto XY (latitudes e longitudes), no sistema de coordenadas Universal Transversa de Mercator (UTM), Datum SAD69 cujos pares ordenados correspondem aos vértices do polígono do contorno hidrográfico, e a leitura pelo modelo gera um desenho vetorial em linhas (Figura 15).

Figura 15 - contorno de terra (landboudary) criada a partir dos vértices do contorno hidrográfico.

3.1.1.2 Arquivo malha (grid)

Após a criação das linhas de contorno do modelo iniciou-se a construção do malha (grid) de diferenças finitas através do Delft3D-RGFGRID utilizando o método curvilinear, onde os elementos podem possuir ângulos diferentes de 90º entre si, porém, devem ser ortogonalizados para que a angulação seja mais próxima possível do ângulo reto, diminuindo os erros numéricos associado ao malha (grid).

O mesmo não foi construído seguindo o fluxo predominante do rio devido à meandrização da área de estudo que criava zonas de baixa ortogonalidade, e portanto grandes erros numéricos.

Para a construção foi estruturado um malha (grid) retangular, e posteriormente os elementos indesejados foram apagados (Figura 16).

Figura 16 - Método utilizado na estruturação do malha (grid).

19 A composição final é a representação dos canais do rio Itajaí-Mirim, natural e retificado; do rio Itajaí-Açu, excluído o Saco da Fazenda; e uma porção da plataforma continental com distância aproximada de 2 km da costa (Figura 18). Apresenta 386.251 elementos, e ortogonalidade variando entre 0 e 0,31; sendo 0 ótimo e 1 não ortogonal (Figura 17). Esta malha (grid) foi utilizado em todos os cenários simulados para que se pudesse existir a comparação posterior.

Figura 17 - Apresentação da malha (grid) completo.

Figura 18 - Apresentação da ortogonalidade da malha (grid) completo.

3.1.1.3 Batimetria e rugosidade

Utilizando-se o Delft3D-QUICKIN foram interpoladas pelo método de triangulação a batimetria e a rugosidade do domínio. A batimetria utilizada é uma junção de dados da plataforma

costeira cedidos pelo Laboratório de Oceanografia Física e estimativas realizadas através da batimetria utilizada por Rafael Marini em 2010. O método de interpolação triangular foi utilizado para completar os dados em todos os elementos do arquivo grid, e posteriormente foram suavizados.

Figura 19 - Batimetria utilizada para representação da situação atual do domínio de modelagem.

A rugosidade foi selecionada de tabelas disponibilizadas pela Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP no site da disciplina de Hidráulica cujos coeficientes se baseiam na morfologia do canal e composição do fundo. Os dados interpolados por triangulação foram suavizados para amenizar as transições entre rugosidades, sendo adotado o coeficiente de Manning de 0,01 para fundo arenosos; 0,03 para fundo lodosos, canais retificados ou de grande largura em boas condições; e 0,05 para canais meandrados em condições regulares (Figura 20).

(1) (2)

(1)

(2)

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Figura 20 - Coeficiente de rugosidade de Manning adotado para o domínio de modelagem.

3.1.1.4 Fronteiras abertas

Fronteiras abertas são as interfaces do domínio de modelagem com as áreas externas ao modelo, e a partir delas são impostas as forçantes externas. O domínio apresenta três fronteiras abertas, sendo estas o rio Itajaí-Açu, o rio Itajaí-Mirim e a fronteira com o mar.

Para a fronteira com o mar foi imposto a variação de nível de água por força astronômica através de 27 constantes adquiridas através da Fundação de Estudos do Mar – FEMAR, cuja soma das amplitudes é de 2,17 metros. A localização da fronteira encontra-se na Figura 21 abaixo:

Figura 21 - Localização da fronteira aberta de mar.

Para os rios Itajaí-Açu e Itajaí-Mirim foram adquiridas as vazões médias de longo termo (Qmlt) através do Sistema de Informações Hidrológicas da Agência Nacional de Água (HidroWEB/ANA) para a Estação Fluviométrica de Blumenau e para Estação Fluviométrica de

Brusque, respectivamente. Através do princípio da vazão específica com as vazões nas estações e as áreas drenadas pelas mesmas estimou-se a vazão no ponto de início da modelagem (Tabela 1).

Tabela 1 - Cálculo das vazões nas fronteiras abertas do modelo.

Rio

Estação Início da modelagem

Código Nome Qmlt

[m³.s^-1]

Área drenada [km²]

Área drenada [km²]

Qmlt

[m³.s^-1] Itajaí-Açu 83870000 Blumenau 372,76 12.200,00 13.234,90 404,38 Itajaí-Mirim 83900000 Brusque 31,92 1.207,70 1.513,37 40,00

As vazões calculadas foram impostas no modelo como série temporal de descarga total pela seção e constantes. A localização das fronteiras encontram-se na Figura 22 abaixo:

Figura 22 - Localização da entrada das vazões dos rios Itajaí-Mirim (1) e Itajaí-Açu (2).

3.1.1.5 Monitoramento

Em todos os cenários foram utilizados dois tipos de monitoramento localizado de resultados, sendo eles os pontos de observação (PO) (observation points) e as seções transversais (ST) (cross-sections). Para os monitoramentos são gravados os resultados temporais para o ponto ou seção selecionados, sendo a localização dos mesmos comuns a todos os cenários, exceto as ST do cenário 5, que são colocadas em posições similares devido a criação de um novo canal. Foram utilizadas neste trabalho a Amplitude de maré no ponto M1 em metros e as vazões instantâneas nas seções transversais em m³.s^-1.

Quanto aos pontos de observação foi utilizado 1 ponto, nomeado M1, localizado próximo à fronteira aberta de mar (Figura 23).

(1) (2)

23

Figura 23 - Localização do ponto de observação M1 (detalhe).

Para as seções transversais selecionaram-se três, identificadas como 1, 2 e 3, localizadas respectivamente a montante do início da retificação, logo após a confluência no canal retificado e no canal natural (Figura 24).

Figura 24 - Localização das seções transversais (detalhes) em cenário natural e em cenários com reconformação batimétrica.

As seções transversais no cenário com a proposta do novo canal foram nomeadas 1, 2 e 3, correspondendo ao ponto a montante da bifurcação, ao canal retificado e ao canal natural após a bifurcação respectivamente (Figura 25).

Figura 25 - Localização das seções transversais no cenário novo canal.