ISSN 2317-3297
Avaliação do Sistema de Modelagem MOHID na delimitação de
bacias hidrográficas
Wagner R. Telles,
Antônio J. Silva Neto,
Pedro P. G. W. Rodrigues
Instituto Politécnico, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,
28625-570, Nova Friburgo, RJ
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected].
Palavras-chave: Modelagem Matemática, MOHID, Rede de Drenagem, Bacia Hidrográfica,
Rio Bengalas
Resumo: Neste trabalho é aprensetado o sistema de modelagem MOHID na determinação da
rede de drenagem do municı́pio de Nova Friburgo-RJ, bem como a delimitação da bacia hidrográfica do rio Bengalas, a qual abrange a área mais urbanizada da referida cidade. Para isso
foram utilizados dados topográficos do IBGE e disponibilizados pela prefeitura após a elaboração
do Plano de Águas Pluviais da região de interesse. Os resultados obtidos indicam uma forte
possibilidade de utilização deste software em análises mais detalhadas do perfil de escoamento
da bacia do rio Bengalas e seus afluentes.
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Introdução
Em estudos envolvendo a modelagem de sistemas hı́dricos é fundamental uma boa estimativa da
área das bacias hidrográficas e de seu sistema de drenagem. Uma das maneiras utilizadas para
realizar essa estimativa é o levantamento topográfico por meios analógicos da área de interesse.
No entanto, segundo [9], essa técnica apresenta tempo de execução elevado, bem como grande
probabilidade de erros. Alternativamente são usados Sistemas de Informações Geográficas (SIG).
A criação e consolidação dos Sistemas de Informações Geográficas teve como consequência
o surgimento de formas digitais consistentes de representação do relevo, como por exemplo, os
Modelos Digitais de Elevação (MDEs), gerando o desenvolvimento de métodos automáticos para
delimitação de bacias [4].
Alguns autores como [2], salientam que existem vários modelos matemáticos para diferentes
áreas de aplicação, como os estuários, rios, albufeiras, oceanos, bacias hidrográficas e aquı́feros.
Dentre esses modelos matemáticos podemos citar o MOHID Water Modelling System, o qual
pode ser aplicado em qualquer corpo hı́drico superficial, bem como a bacias hidrográficas com
um todo.
Neste trabalho é apresentada a modelagem da rede hidrográfica do municı́pio de Nova Friburgo, localizada no Estado do Rio de Janeiro, Brasil e a delimitação da bacia hidrográfica do
rio Bengalas, a qual abrange a área mais urbanizada desta cidade utilizando, o MOHID Water
Modelling System e sua interface gráfica MOHID GIS.
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2.1
Metodologia
Área de Estudos
O municı́pio de Nova Friburgo está localizado na região serrana do Estado do Rio de Janeiro,
limitado pelas coordenadas geográficas dos paralelos sul 22◦ 11’ e 22◦ 24’ e os meridianos de
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longitude oeste 42◦ 37’ e 42◦ 27’ [3]. Além disso, possui área superficial de aproximadamente
933 km2 .
Já a bacia hidrográfica do rio Bengalas possui área em torno de 192 km2 e está situada na
zona mais urbanizada da cidade, tendo como principal curso d’água o rio que dá nome a mesma.
Este rio é formado pela confluência dos rios Santo Antônio e Cônego e estende-se por 12,3 km
até o seu desague no Rio Grande, considerado o exutório da bacia [5]. Seu principal afluente o
córrego D’Antas. A Figura 1 apresenta o mapa de localização de Nova Friburgo e da bacia do
rio Bengalas.
Figura 1: Mapa de localização de Nova Friburgo e da bacia do rio Bengalas. Fonte: Adaptado de [3].
2.2
O Sistema de Modelagem MOHID
O MOHID é um sistema de modelagem matemática que começou a ser desenvolvido em 1985
na linguagem FORTRAN pela MARETEC (Marine and Environmental Technology Research
Center ), no Instituto Superior Politécnico (IST), pertencente a Universidade Técnica de Lisboa.
Basicamente, o MOHID trabalha com duas interfaces gráficas para os usuários: MOHID GUI
e MOHID GIS. A primeira, contem as ferramentas numéricas MOHID Water, MOHID Land e
MOHID Soil, as quais são utilizadas para realizar simulações e análises envolvendo estuários,
bacias hidrográficas, rios, etc. No entanto, para a utilização dessas ferramentas, são necessários
dados criados e/ou editados pela interface MOHID GIS, a qual, de acordo com [1], é um sistema
de informação geográfica capaz de gerir os dados das variáveis de tempo e espaço requeridos ou
produzidos pelos programas numéricos do MOHID.
Dentre essas ferramentas, o MOHID Water vem sendo amplamente utilizado em diversas
áreas, como por exemplo, na avaliação do comportamento de parâmetros ambientais num corpo
d’água lacustre impactado [8], análise de águas balneares [7], derrames de petróleos [6].
Porém, no que se refere a ferramenta MOHID Land, a mesma não paresenta a maturidade
do MOHID Water, uma vez que sua implementação é recente e as aplicações estão mais voltadas
para bacias hidrográficas costeiras, como a bacia do Trancão e as bacias da Ribeira da Pradiela,
levando a necessidade de estudos mais variados para demonstrar sua consistência [2].
Baseado nisso, este trabalho apresenta uma abordagem envolvendo a delimitação da bacia
hidrográfica de um rio de montanha, o rio Bengalas, realizada através do MOHID GIS para que
em um estudo posterior, possa ser realizada uma análise do perfil de seu escoamento utilizando
a ferramenta MOHID Land. Os dados topográficos de Cartas Planialtimétricas vetorizadas
na escala 1:50.000 do IBGE necessários a modelagem foram disponibilizados pela Prefeitura
Municipal de Nova Friburgo por meio de arquivos digitais no formato DWG.
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Resultados e Discussões
Antes de iniciar a criação do Modelo Digital do Terreno (MDT) necessário para a construção da
rede de drenagem e o polı́gono delimitador da bacia do rio Bengalas, foi realizada a conversão
do arquivo DWG contendo as curvas de nı́vel para o formato raster por meio do software ArcGis
10. Posteriormente, este arquivo raster foi convertido para o formato XYZ.
De posse desse arquivo XYZ, foram realizados os seguintes passos utilizando a versão MOHID
Studio:
1◦ Passo: Criação de uma malha regular, cujas células medem 50 m x 50 m;
2◦ Passo: Construção do Modelo Digital do Terreno utilizando o arquivo XYZ e a malha
criada no primeiro passo;
3◦ Passo: Remoção das depressões existentes no Modelo Digital do Terreno;
4◦ Passo: Criado o Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto, foi realizada a
determinação da rede de drenagem do municı́pio de Nova Friburgo;
No MOHID, a delimitação da bacia hidrográfica pode ser feita de duas formas: por meio da
determinação de um ponto (célula) de saı́da na rede de drenagem, considerado o exutório da
bacia ou pela área mı́nima a partir da qual irão começar a formação dos canais. Neste trabalho
optou-se pela primeira opção e, a partir dessa célula, pode ser realizado o quinto e último
passo, que consistiu na determinação do delineamento da bacia, rede de drenagem, direção de
drenagem, área drenada a montante e inclinação da célula.
As Figuras 2(a) a (c) apresentam o Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto, a
rede de drenagem de Nova Friburgo e a bacia do rio Bengalas, respectivamente.
Figura 2: (a) Modelo Digital do Terreno Hidrologicamente Correto; (b) Rede de drenagem de Nova
Friburgo; (c) Bacia do rio Bengalas.
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Conclusões e Trabalhos Futuros
Este trabalho teve o intuito de analisar o uso de Sistemas de Informações Geográficas na delimitação de bacias hidrográficas e sua rede de drenagem, mais especificamente, foi verificada a
viabilidade do sistema de modelagem MOHID, por meio do software MOHID Studio, na delimitação da bacia do rio Bengalas, localizada em Nova Friburgo.
Ao se analisar os resultados apresentados pela Figura 2(b), verifica-se que o MOHID foi
capaz de modelar a rede de drenagem de Nova Friburgo. Além disso, comparando a Figura 1
com os resultados mostrados na Figura 2(c), observa-se uma boa semelhança entre os polı́gonos
que limitam a bacia hidrográfica do rio Bengalas.
Diante dos resultados obtidos aqui, pretende-se, como expectativas para trabalhos futuros,
realizar uma comparação entre o MOHID e outros softwares no intuito de consolidar sua viabilidade na construção de um Modelo Digital de Terreno Hidrologicamente Consistente. Pretende-se
ainda, realizar uma análise do comportamento hidráulico do rio Bengalas utilizando a ferramenta
MOHID Land.
Referências
[1] F. Braunschweig, L. Fernandez, “MOHID: Manual do Usuário”, Essentia Editora, Campos
dos Goytagazes, 2010.
[2] F. Braunschweig, R. Neves, P. Leitão, L. Fernandes, Modelação integrada de sistemas
hı́dricos, em “XII Congresso da Água”, Lisboa, 2004.
[3] E.F.G. Correia, ”Modelagem Hidrológica da Bacia Hidrográfica do Rio Bengalas, Nova
Friburgo, RJ, Utilizando o Potencial de Geotecnologias na Definição de Áreas de Risco de
Inundação”, Dissertação de Mestrado, UERJ, 2011.
[4] J. Garbrecht, L.W. Martz, Digital elevation model issues in water resources modeling, em
“XIX ESRI, Users Conference”, San Diego, 1999.
[5] F.C.T. Hidráulica, “Plano de Águas Pluviais de Nova Friburgo-PAPNF. Volume 1 - Dados
e Informações, Tomo I - Texto”, São Paulo, 2007.
[6] J.C. Leitão, P.C. Leitão, F. Braunschweig, R. Fernandes, R.J.J. Neves, P. Montero, Emergency activities support by an operational forecast system - The Prestige accident, em “IV
Seminar of the Marine Environment”, Rio de Janeiro, 2003.
[7] R. Neves, C. Viegas, R. Fernandes, S. Nunes, P. Pina, C. Carvalho, G. Conceição, Ferramentas matemáticas de suporte à definição de perfis de água balnear: 2 casos de estudo,
Associação Portuguesa dos Recursos Hı́dricos, 30, (2010) 80-90.
[8] C.H.O. Precioso, F.A. Kalas, P.P.G.W. Rodrigues, J. Lugon Jr., Avaliação da variabilidade
de parâmetros ambientais numa lagoa urbana (Campos dos Goytacazes, RJ) com auxı́lio
do sistema MOHID, Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, 4 (2010)
185-204.
[9] E.J. Ramme, C.M. Krüger, Delimitação de bacias hidrográficas com auxı́lio de geoprocessamento, em “XVII Simpósio Brasileiro de Recursos Hı́dricos”, São Paulo, 2007.
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