Simulação do rio Paraguai e Pantanal

A representação de planícies de inundação é um grande desafio matemático devido ao tipo de comportamento hidrológico, hidráulico e sedimentológico de grandes áreas como o Pantanal. Este é um sistema que possui um grande número de baias, canais interligando com o rio principal e grande parte do volume da água vai pelas planícies (figura 1). No final de janeiro foi apresentada a tese de doutorado por Adriano Paz (ver referência abaixo) que integrou o modelo distribuído descrito na matéria da semana passada a simulação da planície de inundação, com metodologia inédita. A caracterização da planície foi realizada por elementos (pixels) caracterizados com informações de satélites e simulados com a hidrodinâmica dos rios principais (figura 2). O modelo utilizou para as bacias o modelo distribuído, para os trechos de rios um modelo hidrodinâmico explícito (resolve um sistema de equações a cada intervalo de tempo) e para os elementos da planície um sistema explícito, representando toda a planície do Pantanal com base em dados de satélites, enquanto que no rio Paraguai existia um levantamento topobatimétrico confiável que foi compatibilizado com os dados de satélites. O modelo utilizou-se de programação paralela para acelerar a sua execução. A Bacia do Alto Paraguai é definida pela seção do rio Paraguai junto a afluência do rio Apa (figura 3), na fronteira entre Paraguai e Brasil com área de 600.000 km2. Possui três regiões de características bem distintas: Planalto (260.000 km2), Pantanal (140.000 km2) e Chaco (200.000 km2). O Planalto compreende as áreas de maior elevação da bacia, com cotas entre 200 m e 1400 m, as quais se concentram nas porções leste e norte. O Pantanal está situado na porção central da bacia, compreendendo áreas baixas e complexas redes de drenagem, onde ocorrem cheias periódicas. O Chaco é a porção mais a oeste da bacia, já fora dos limites de terras brasileiras, caracterizada por um baixo índice pluviométrico e por ser tipicamente endorréica, sem um sistema de drenagem bem definido. Na figura 4 abaixo é apresentada a representação de toda a bacia pelo modelo que simula as bacias, rios e a várzea de inundação. Foram utilizados 46.741 elementos com área superficial variando de 4,58 a 4,78 km2 conforme a latitude. Na figura 5 os resultados do ajuste do modelo em algumas seções da bacia, mostrando bons resultados. Com o modelo é possível representar o escoamento que ocorre pela planície em diferentes trechos e analisar o comportamento do efeito de alterações do sistema e a previsão de vazão, já que o deslocamento da onda de cheia leva pelo menos dois meses de Cáceres a Porto Murtinho, dependendo da magnitude da cheia. O modelo também permite representar a área de inundação e sua profundidade em toda a área do Pantanal (com determinado nível de precisão). Estes resultados mostram como é possível desenvolver metodologias com grande potencial para a gestão dos recursos hídricos de uma área deste porte com a combinação de informações de diferentes fontes.

(*)PAZ, A., 2010. Simulação de rios com grandes planícies de inundação Tese de Doutorado Instituto de Pesquisas Hidráulicas. UFRGS 257p. O TEXTO DA TESE DEVERÁ ESTAR DISPONÍVEL EM BREVE.

Figura 1 – Diferentes etapas da inundação sobre a planície: (a) Escoamento restrito à calha principal do rio, com água armazenada em lagoas da planície decorrentes de cheia anterior, chuva local ou água subterrânea; (b) Início do extravasamento da calha; (c), (d) Extravasamento da calha inunda a planície, alcançando lagoas e seguindo fluxos independentes do escoamento principal na calha; (e) Inundação ocorrendo sobre toda a planície e interagindo com a calha do rio ao longo de toda sua extensão; (f) Após passagem da cheia, acréscimo do volume armazenado na planície em relação à situação inicial.