Soluções para instabilidade numérica em simulações em regime transitório no modelo HEC-RAS para canais de elevada declividade

Abstract

Com a crescente popularidade da utilização dos programas de modelagem hidrodinâmica também cresce a necessidade de aprimorar a sua utilização através da experiência de vários usuários. Em projetos anteriores foi utilizado o programa HEC-RAS, desenvolvido pelo Corpo de Engenheiro do Exército dos Estados Unidos, para simulação hidrodinâmica de algumas bacias do estado de Pernambuco. Durante esses trabalhos foram encontrados vários problemas de instabilidade numérica durante a simulação em escoamento transitório devido a dificuldade do HEC-RAS de simular trechos com elevada declividade. Esse trabalho teve como objetivos realizar um estudo comparativo entre diferentes soluções adotadas para solucionar os problemas de instabilidade numérica no HEC-RAS, causados por trechos íngremes e realizar um estudo de caso com a bacia do Rio Sirinhaém, que é caracterizada por regiões íngremes. Quatro soluções foram estudadas: modificação do coeficiente de Manning, adição de um Canal Piloto, adoção do Método Modificado de Puls e modificação do intervalo de cálculo. Das soluções estudadas, apenas modificar o coeficiente de Manning e utilizar o Método Modificado de Puls apresentaram resultados satisfatórios, fazendo com que o programa conseguisse finalizar a simulação hidrodinâmica e apresentasse valores do Número de Froude uniformes, próximos a 1. Com os resultados obtidos do estudo comparativo foi realizado um estudo de caso com um modelo do HEC-RAS do Rio Sirinhaém, onde foi realizada a estabilização do modelo. Devido a elevada complexidade geométrica do modelo, foi necessário utilizar duas soluções: modificar o coeficiente de Manning e utilizar o Método Modificado de Puls. O coeficiente de Manning teve valores de 0,05, 0,08 e 0,02, enquanto que o Método Modificado de Puls foi selecionado para quase a metade do modelo. O intervalo de cálculo foi reduzido de 12 horas para 20 minutos para obtenção de um maior refinamento. Com essas modificações foi conseguido a estabilização do modelo do Rio Sirinhaém.