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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
ENGENHARIA URBANA (40004015027P8)
Educação Presencial
AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES CRÍTICAS DE ESTIAGEM NO RIO PIRAPÓ UTILIZANDO O SOFTWARE HEC-RAS
LUCAS VINICIUS DIAS
DISSERTAÇÃO
06/03/2023

Levando em consideração o quão importante é a manutenção e gerenciamento adequado dos recursos hídricos, frente as mudanças climáticas e aos eventos extremos hidrometeorológicos. O presente trabalho teve como objetivo realizar a análise de cenários críticos de estiagem por meio da modelagem das condições hidráulicas do Rio Pirapó, no trecho compreendido entre a nascente e a estação de captação de água de Maringá-PR, por meio do software HEC-RAS. Para tanto, o mesmo foi dividido em quatro etapas: a primeira relativa a análise das estatísticas descritivas das séries históricas de parâmetros hidrometeorológicos da área. A segunda, foi a obtenção de índices de seca, a fim de avaliar o período de estiagem prolongado. A terceira etapa, se refere a modelagem hidrológica da sub-bacia de influência e da modelagem hidráulica do Rio Pirapó. Por fim, a quarta etapa, se refere a elaboração de possíveis cenários, e probabilidades de possíveis eventos de escassez de água na captação para abastecimento da cidade de Maringá, avaliando o estresse hídrico da sua bacia de influência levando em consideração a situação hidrometeorológica de seca extrema. As séries de precipitações apresentaram elevada variabilidade anual, maior dispersão de dados no período do inverno em que as chuvas são mais amenas, ocorrendo períodos de estiagem seguidos de extremos de precipitação. Este mesmo fenômeno ocorre com as vazões do Rio Pirapó, que se correlacionam com a precipitação da bacia, porém acaba por apresentarem uma persistência temporal uma vez que a recarga deste não é completa nos períodos de estiagem. Os índices e indicativos de seca, relativos às precipitações o fenômeno de seca, demonstram aumento em frequência nos últimos 15 anos, e que as vazões no Rio Pirapó, durante os 32 anos de análise, apresentaram maior percentual em estado de seca amena. Elencando os fatores hidroclimáticos indicadores de seca foi possível identificar nove eventos, para serem modelados posteriormente pelos softwares HEC-HMS e HEC-RAS. Utilizando de sensoriamento remoto, foi realizado a espacialização das variáveis e o mapeamento da área. Foram ainda realizados levantamentos de campo, monitoramento de vazão e de características da bacia para construção e calibração dos modelos hidrológico e hidráulico. Foi selecionado o ano hidrológico de abril-2014 a abril-2015, para a simulação da bacia no software HEC-HMS e as vazões do Rio Pirapó obtidas na estação fluviométrica utilizadas como fator observado para validação. Com o modelo calibrado e validado, foi realizada a modelagem hidráulica, iniciando-se com a correção das seções transversais do canal, e tratadas com o modelo digital de elevações para correção de erros mais grosseiros, seguindo para a estimativa de sua rugosidade, calibração, determinação de tempo de cálculo para estabilidade do escoamento e validação. Foram simulados os meses de extrema seca selecionados anteriormente e criados cenários de estiagem para o Rio Pirapó, avaliando a capacidade do canal de suportar o estresse hídrico, e abastecer o município de Maringá. Foi perceptível que em vazões abaixo de 9 m³ s-1 todo o perfil longitudinal do canal apresenta situações de crise hídrica, bem como uma profundidade hidráulica extremamente baixa em comparação a magnitude do canal. Estes efeitos impactam diretamente os usos múltiplos da água, principalmente se tratando de uma bacia rural, em que com o estresse hídrico todo o ciclo ecossistêmico de solo, vegetação e água, passa a sofrer com impactos negativos, que afetam não só o ambiente natural, mas aqueles que utilizam da terra como subsistência. Portanto, deve ser necessário a adoção de medidas alternativas para o abastecimento de Maringá, em situações de mínima vazão, além do monitoramento ambiental tanto do Rio Pirapó, quanto de toda sua bacia de influência.

Análise eventos de seca;Monitoramento hidrometeorológico;Modelagem hidrológica e Hidráulica
Taking into account how important the maintenance and proper management of water resources is, in the face of climate change and extreme hydrometeorological events. This work aimed to carry out the analysis of critical drought scenarios by modeling the hydraulic conditions of the Pirapó River in the stretch between the source and the water catchment station in Maringá-PR, using the HEC-RAS software. Therefore, it was divided into four stages, the first relating to the analysis of descriptive statistics of the historical series of hydrometeorological parameters in the area. The second was to obtain drought indexes, in order to evaluate the prolonged dry period. The third stage refers to the hydrological modeling of the sub-basin of influence, and the hydraulic modeling of the Pirapó River. Finally, the fourth stage refers to the elaboration of possible scenarios, and probabilities of possible events of water shortage in the catchment for supplying the city of Maringá, evaluating the water stress of its basin of influence, taking into account the hydrometeorological situation of extreme drought. The precipitation series showed high annual variability, greater dispersion of data in the winter period when the rains are milder, with periods of drought followed by extremes of precipitation. This same phenomenon occurs with the flows of the Pirapó river that correlate with the precipitation of the basin, however they end up presenting a temporal persistence since the recharge of the same is not complete in the periods of drought. Drought indices and indicators showed that, in terms of precipitation, the drought phenomenon has increased in frequency over the last 15 years, and that the flows in Pirapó, during the 32 years of analysis, show a higher percentage in a state of mild drought. By listing the hydroclimatic factors that indicate drought, it was possible to identify nine events, to be modeled later by the HEC-HMS and HEC-RAS software. Using remote sensing, the variables were spatialized and the area mapped. Field surveys were also carried out, monitoring of flow and characteristics of the basin for the construction and calibration of hydrological and hydraulic models. The hydrological year from April 2014 to April 2015 was selected for the basin simulation in the HEC-HMS software, and the Pirapó flows obtained from the fluviometric station were used as an observed factor for validation. With the model calibrated and validated, hydraulic modeling was carried out, starting with the correction of the cross sections of the channel, and treated with the digital model of elevations for correction of grosser errors, proceeding to estimate its roughness, calibration, determination of calculation time for flow stability and validation. The previously selected months of extreme drought were simulated, and drought scenarios were created for the Pirapó River, evaluating the channel's ability to withstand water stress and supply the municipality of Maringá. It was noticeable that at flows below 9 m³ s-1 the entire longitudinal profile of the channel presents situations of water crisis, as well as an extremely low hydraulic depth compared to the magnitude of the channel. These effects directly impact the multiple uses of water, especially in the case of a rural basin, where with water stress the entire ecosystem cycle of soil, vegetation and water, starts to suffer from negative impacts, which affect not only the natural environment more those who use the land for subsistence. Therefore, it must be necessary to adopt alternative measures for supplying Maringá, in situations of minimum flow, in addition to environmental monitoring of both the Pirapó River and its entire basin of influence.
Drought event analysis;Hydrometeorological monitoring;Hydrological and Hydraulic Modeling
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
O trabalho possui divulgação autorizada
DISSERTAÇÃO-LUCAS VINICIUS DIAS- PG403271.pdf

Contexto

INFRA-ESTRUTURA E SISTEMAS URBANOS
INFRA-ESTRUTURA E TECNOLOGIA URBANA
LEVANTAMENTO DE CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE AMBIENTAL DO ALTO RIO PIRAPO-PR

Banca Examinadora

PAULO FERNANDO SOARES
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
PAULO FERNANDO SOARES Docente - PERMANENTE
CLAUDIA TELLES BENATTI Docente - PERMANENTE
JOSE RODOLFO SCARATI MARTINS Participante Externo
LAIS FERRER AMORIM Participante Externo
MARTA LUZIA DE SOUZA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 12

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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