A pesquisadora Sofia Julia Alves Macedo Campos, do Laboratório de Recursos Hídricos e Avaliação Geoambiental () do IPT, realizou estudos em modelos matemáticos no Instituto Superior Técnico de Lisboa (IST – Portugal) e no GeoForschungsZentrum (GFZ – Alemanha) de setembro de 2009 a maio de 2010. Participante do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE), Sofia obteve capacitação para modelagem matemática de águas superficiais com o intuito de alavancar novas áreas de atuação para o IPT frente à previsão e mitigação de impactos ocasionados por grandes obras de engenharia e pelas mudanças climáticas.
Segundo a pesquisadora, a modelagem matemática possibilita prever situações futuras para direcionar ações de decisão. “Os resultados obtidos para campos de velocidades e elevações da superfície da água permitem que se realize uma série de análises para o canal, margens e planície de inundação”, afirma. Sofia ressalta que os modelos numéricos estão sujeitos a instabilidades matemáticas e, para assegurar uma boa representatividade dos modelos, é preciso realizar uma análise minuciosa dos dados.
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O treinamento foi realizado utilizando-se dois softwares de análise bidimensional (2D). No IST trabalhou-se com Surface-Water Modelling System (SMS) e, no GFZ, com o Mike 21, por se tratarem de softwares com boa integração de dados de entrada e bons recursos de análise de resultados pós-processamento.
Com o uso do software SMS foram estudados dois modelos: o RMA2 e o ADCIRC. O modelo RMA2 resolve as equações não-lineares da hidrodinâmica de águas pouco profundas integradas na vertical para regimes estacionários ou não-estacionários, isto é, que variam as condições ao longo do tempo. O RMA2 inclui uma variedade de opções para condições de fronteira (níveis, fluxo normal nulo, tensões à superfície e pressão atmosférica variável no espaço e no tempo, aceleração de Coriolis e forçamento através da curva de maré).
O ADCIRC utiliza coordenadas geográficas, considerando a curvatura da Terra na formulação de elementos finitos (importante quando se estudam domínios extensos) e permite o acesso à base de dados de maré mundial Le Provost. Foi realizado um estudo de caso para o estuário do rio Lima, localizado no Norte de Portugal, em Viana do Castelo. Para esta análise foram utilizados os modelos RMA2 e ADCIRC, que permitiram reproduzir as marés observadas no local como condição de fronteira oceânica.
Como a modelagem de planícies de inundação com softwares 2D pode demandar muito tempo de processamento ou gerar problemas de convergência computacional, utilizam-se modelos 1D e 2D acoplados (TUFLOW, da família do SMS). Com este tipo de software, que utiliza os mesmos conceitos dos anteriores, mas promove um link entre o canal (1D) e a planície(2D), também é possível realizar modelagens matemáticas para grandes planícies de inundação e condicionantes de drenagem urbana e, assim, avaliar possíveis locais de inundação, erosão e assoreamento. Transporte de sedimentos e de contaminantes via aquosa nos canais também poderão ser considerados nos estudos.
“A representação do escoamento em rios com grande planície de inundação é fundamental para avaliação de riscos, transporte de poluentes e sedimentos, previsão de vazões em tempo real, impacto de mudanças de uso e ocupação da terra na bacia contribuinte e de modificações climáticas”, conclui Sofia.
