Avaliação hidromorfológica do uso de espigões em hidrovias

Abstract

Resumo: Para garantir o transporte hidroviário durante um período mínimo possível, considerando todas asvariações hidrológicas, as hidrovias geralmente necessitam de intervenções constantes para manteras profundidades do canal principal. A dragagem é a principal intervenção realizada na maioria doscasos, entretanto essa é uma solução considerada de curto prazo, pois é uma ação aplicada,principalmente, às consequências do problema (sedimentação) e não, às causas. Essa realidadevincula as hidrovias do país a um ciclo de manutenção curto e oneroso. Com o intuito de eliminar ouprolongar esse ciclo, este estudo propõe a implantação de espigões, estruturas fixas nas margens emdireção ao canal principal. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar os processos hidrodinâmicose de transporte de sedimentos em rios com e sem espigões, com a aplicação de um modelomatemático, em um estudo de caso. A área de estudo localiza-se no trecho Passo do Jacaré, naHidrovia Paraguai-Paraná, que está situado a noroeste do estado do Mato Grosso do Sul, no Brasil.Vários dados de campo foram coletados como batimetria, medições de perfis de velocidade emdiferentes seções, medições de carga de sedimentos e análise granulométrica para elaboração everificação do modelo. O modelo matemático empregado foi o Delft3D, que permite a simulação deescoamentos com superfícies livres tridimensionalmente (mas hidrostático) com transporte desedimentos e variação de fundo, utilizando seus módulos hidrodinâmicos, sedimentos e morfológico.A metodologia de dimensionamento dos espigões seguiu bibliografias e normas estrangeiras, umavez que o Brasil não apresenta normas especializadas sobre o assunto. A comparação dos cenários,com e sem espigões, comprova que a implantação desse tipo de estrutura na hidrovia podeprovidenciar uma profundidade mínima no canal principal, sem alterar significativamente os níveisde inundação.

Abstract: In order to assure the transport of goods through waterways during a minimum feasible period,considering all hydrological variations, frequent interventions in the waterways are required tomaintain the main channel depth. Dredging is the intervention used in the most of these cases,however, this is considered a short term solution, because it handles the consequences of the problem(sedimentation) and not the causes. This reality links the Brazilian waterways, to a short andexpensive maintenance cycle. This study proposes the implementation of groins, fixed structures inthe river banks perpendicular to the main channel, to end or extend this maintenance cycle. Theobjective is the evaluation of the hydrodynamic process and sediment transport characteristics in theriver, with and without groins by the application of a mathematical model for a real case study. Thestudy area is a stretch called "Passo do Jacaré", in the Paraguay-Paraná Waterway, located in thenorthern part of the state of Mato Grosso do Sul, in Brazil. Several data was collected for theelaboration and verification of the model, such as bathymetry, velocity profiles at different sections,sediment load and grain size analysis. The mathematical model used was DELFT3D which allows tothe simulation of free surface flows in three dimensions (with the hydrostatic assumption), includingsediment transport and changes of the channel bed using the coupled hydrodynamic, sediment andmorphological modules. The design of groins that are used in this study follows internationalliterature and regulations, as Brazil does not have specific regulations in this regard. The comparisonof the different scenarios, with and without spikes, proves that the deployment of this type of structurein the waterway provides a desired minimum depth in the main channel, without significantlyalteration over the flooding levels.