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Hydrological modelling applied to flooding assessment in the urban coastal city in Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X67163

Keywords:

Flooding simulation, hydrodynamic model, hydrology, Macaé river.

Abstract

The urban region of many coastal municipalities is marked by the growing process of urbanization of its marine river plain and presents great challenges related to the drainage of rainwater. This study seeks to verify the influence of the flood wave, coming from the upper part of the Macaé River hydrographic basin, in the flooding of the urban area, using MOHID platform, Land module, for the hydrodynamic simulation. The municipality of Macaé, located in the north of Rio de Janeiro (Brazil), has a dense network of tributary channels, built to drain more quickly the waters that accumulate in the floodplains during the rainy seasons. The current configuration of this system is insufficient to reconcile the current land use and runoff, and the floods impose several economic losses. Given this scenario, the Hydrographic Basin Committee of the region, through its Water Resources Plan, recommended studies on the theme, pointing out the need for a more detailed topographic description. The results of the model were compared with a rain that occurred in March 2018, which caused flooding in various points of the urban area. The methodology used can be applied in other municipalities with the same need.

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Author Biographies

Marcos da Silva Lourenço, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, Macaé, RJ, Brasil

Possui graduação em Engenharia Civil pela UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO (1982) com enfase em Transportes. Especialista (MBA) em Gerenciamento de Engenharia e Fiscalização de Obras pela UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS. Tem experiência na área de Saneamento Ambiental, com ênfase em Drenagem Urbana de Águas Pluviais. Tem experiencia de execução de processos topográficos inclusive os aplicados em aerofotogrametria. Experiencia em execução de obras civis, inclusive obras especiais de contenção de encostas. Experiencia em Gestão de Contratos de Obras Públicas.

Ariana Paula Pernambuco Mafra, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, Macaé, RJ, Brasil

Experiência em Engenharia de Controle e Automação, pelo Instituto Federal Fluminense. Atualmente integra uma equipe de pesquisadores no Instituto Federal Fluminense no trabalho de GERENCIAMENTO INTEGRADO DE RESÍDUOS SÓLIDOS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO: PANORAMA ATUAL E PERSPECTIVAS FUTURAS. Já tendo participado do projeto de pesquisa CLASSIFICAÇÃO DIGITAL AUTOMÁTICA DE IMGENS DE SATÉLITE PARA IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES VEGETAIS BIOINDICADORAS: ESTUDO DE CASO NA RESTINGA DE JURUBATIBA? RJ.

Francine de Almeida Kalas, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, RJ, Brasil

Possui graduação em Oceanografia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (1997), mestrado em Química pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (2001) e doutorado em Modelagem Computacional pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2014). Possui experiência no planejamento e organização de campanhas in situ e análises químicas e físico-químicas de diferentes matrizes ambientais. Atualmente é bolsista qualitec nivel doutorado da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, atuando com Modelos Analíticos e de Simulação com dados hidrológicos.

Pedro Paulo Gomes Watts Rodrigues, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, RJ, Brasil

Possui graduação em Oceanografia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (1986), mestrado em Geociências (Geoquímica) pela Universidade Federal Fluminense (1990), sendo PhD pela School of Marine Science and Techonology - University of Newcastle Upon Tyne (2003). Atualmente é professor associado da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Tem experiência na área de Oceanografia, com ênfase em Oceanografia Química, atuando principalmente nos seguintes temas: estuarios, geoquimica, modelos matematicos de qualidade de agua.

Maria Inês Paes Ferreira, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, Macaé, RJ, Brasil

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1985), doutorado em Ciência e Tecnologia de Polímeros pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1994) e Pós-doutorado em Gestão Integrada dos Recursos Naturais pelo Instituto de Pesquisa da Reserva da Biosfera Mount Arrowsmith da Vancouver Island University (como bolsista da CAPES). É professora sênior do IFFluminense onde exerceu a função de Diretora de Inovação, Pesquisa e Extensão do Campus Macaé, atuando atualmente como docente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, e como Coordenadora do Núcleo de Pesquisa em Petróleo, Energia e Recursos Naturais do Campus Macaé do IFFluminense. Coordenou o Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental do IFFluminense. Tem experiência em elaboração, gerenciamento e avaliação de projetos ambientais e de instrumentos de planejamento e gestão ambiental (Planos de Manejo e Uso Público de Unidades de Conservação e Planos de Recursos Hídricos). Atua como pesquisadora e extensionista, com foco nos seguintes temas: impactos ambientais da produção de petróleo, gestão ambiental e de recursos hídricos, planejamento de Unidades de Conservação, educação ambiental, licenciamento ambiental e impactos ambientais associados. Atua como Conselheira Editorial do Observatório da Cidade de Macaé, como Editora Associada do Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego e como ambientalista voluntária da Associação dos Amigos do PARNA Jurubatiba. É ex-Presidente da Mesa Diretora da Plenária de Entidades da Macrorregião Ambiental 5 do estado do Rio de Janeiro, ex-Subsecretária de Ambiente do Município de Macaé e atual representante titular do IFFluminense na Plenária do Comitê de Bacia dos Rios Macaé e das Ostras (CBH Macaé), ocupando por quatro mandatos consecutivos a função de vice-presidente do supracitado Comitê. Foi representante do IFFluminense no Conselho Consultivo do PARNA Jurubatiba e na Agenda 21 de Macaé.

Jader Lugon Junior, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, Macaé, RJ, Brasil

Jader Lugon Junior fez estágio de pós-doutorado (2018) em Modelagem Computacional no Instituto Politécnico da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, onde também concluiu o doutorado (2005) e mestrado (2000). Ele completou sua especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho (2010) e a sua graduação como Engenheiro Mecânico (1985) pela Universidade Federal Fluminense. Atua no Instituto Federal Fluminense (IFFluminense) como Coordenador do Doutorado Profissional em Modelagem e Tecnologia para Meio Ambiente Aplicadas em Recursos Hídricos, como Professor no curso de Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental e no curso de graduação de Engenharia de Controle e Automação. Participa do grupo de pesquisa NUPERN - Núcleo de Pesquisa em Petróleo, Energia e Recursos Naturais (IFFluminense) e colabora com pesquisadores do LEMA - Laboratório Patricia Oliva Soares de Experimentação e Simulação Numérica em Transferência de Calor e Massa (IPRJ UERJ). Atua na área de Engenharia Mecânica com enfase em Fenômenos de Transporte. Em seu currículo Lattes os termos mais freqüentes no contexto de produção científica e tecnológica são: Estudos Ambientais, Recursos Hídricos, Problema Inverso, Difusão Anômala, Adsorção Gás-Líquido, Secagem e Transferência de Massa.

References

AMARAL, K. J. Estuário do Rio Macaé: Modelagem computacional como ferramenta para o gerenciamento integrado de recursos hídricos. 2003. 160 p. Dissertação (MsC. Engenharia Civil). COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2003.

AMARAL, K. J.; ROSMAN, P. C. C.; AZEVEDO, J. P. S. Estuário do Rio Macaé: Modelagem computacional como ferramenta para o gerenciamento integrado de recursos hídricos. Anais Mecânica Computacional, Bariloche, v.23, p. 1167-1185, 2004.

ASSUMPÇÃO, A. P.; MARÇAL, M. S. Retificação dos canais fluviais e mudanças geomorfológicas na planície do rio Macaé (RJ). Revista de Geografia, UFPE, v. 29 (3), p. 19-36, 2012.

BARBOZA, A. P. Estudo hidrológico de vazões máximas na bacia do Rio Macaé. 2014. 141 p. Projeto de graduação (Graduação em Engenharia Ambiental). Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2014.

BRASIL – Câmara dos Deputados. Lei 9.433/97: Política Nacional de Recursos Hídricos. Agência Nacional de Águas (ANA). Brasília, 1997. 14 p.

BRAUNSCHWEIG, F.; BRITO, D.; FERNANDES, L. 2016. User Guide for setting up MOHID Land Projects with MOHID Studio Professional Edition.

CABRAL, S. L. et al. Hydrologic and hydraulic modelling integrated with GIS: A study of the Acaraú river basin. 2014. Journal of Urban and Environmental Engineering, v. 8 (2), p. 167-174. 2014.

CBH – Comitê da Bacia Hidrográfica dos rios Macaé e das Ostras. Relatório Síntese do Plano de Recursos Hídricos da Região Hidrográfica Macaé e das Ostras. Rio de Janeiro, 2014, 197 p.

COPPETEC – Laboratório de Hidrologia e Estudos do Meio Ambiente. RT-01: Estudos hidrológicos e vazões extremas. In: Elaboração do Plano Estadual de Recursos Hídricos do Estado do Rio de Janeiro. R3-A: Temas Técnicos Estratégicos. INEA/ SEA. Rio de Janeiro, 2014, 61 p.

FERREIRA, M. I. P. et al. Collaborative governance and watershed management in biosphere reserves in Brazil and Canada. Revista Ambiente Água, v. 13 (3), e2225, 2018.

HOU, D. et al. Precipitation Analysis: Data Set, Cross Validation and Evaluation. Proceedings 25th Conference on Hydrology, Seattle, WA. January, 2011.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Análise do nível médio do mar nas estações da rede maregráfica permanente para geodésia- RMPG 2001/2015. Rio de Janeiro, 2016, 65 p.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Esclarecimento sobre a relação entre o datum vertical do SGB (Imbituba e Santana) e os níveis de redução e “zeros’ hidrográficos no litoral brasileiro. In: Outros documentos técnicos | IBGE. Rio de Janeiro, 2018.

INEA – Instituto Estadual do Ambiente. Plano de Elaboração de Recursos Hídricos da Região Hidrográfica de Macaé e das Ostras: Relatório de caracterização da área de estudo. Rio de Janeiro, 2012.

INEA – Instituto Estadual do Ambiente. Plano de Elaboração de Recursos Hídricos da Região Hidrográfica de Macaé e das Ostras: Relatório do diagnóstico da disponibilidade de água na região hidrográfica de Macaé e das Ostras (RD04). Rio de Janeiro, 2013.

INEA – Instituto Estadual do Ambiente. Plano de Elaboração de Recursos Hídricos da Região Hidrográfica de Macaé e das Ostras: Relatório síntese e diagnóstico integrado. Rio de Janeiro, 2014.

INEA – Instituto Estadual do Ambiente. RH VIII - Região Hidrográfica de Macaé e das Ostras. Available from Plano da Bacia – Comitê de Bacias dos Rios Macaé e Das Ostras (cbhmacae.eco.br). Accessed in 15 ago 2018.

JERONYMO, C. A. L. et al. Sistema de Informação Geográfica e Classificação dos Corpos D’água: O caso de Macaé (RJ, Brazil). Caderno de Geografia, v. 26 (47), p. 640 -655. 2016.

MARETEC – Instituto Superior Técnico. Descrição do MOHID. Campos dos Goytacazes (RJ), Essentia editora, 2012. 130 p.

MENDONÇA-SANTOS, M. de L. et al (org.). Mapeamento do uso atual e cobertura vegetal dos solos do Estado do Rio de Janeiro. Embrapa Solos. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, n. 22. Rio de Janeiro, 2003, 45 p.

MOHID. MOHID Land. Available from Mohid Land – MohidWiki. Accessed in 15 ago 2018.

OLIVEIRA, J. M. S.; SALLA, M. R. Modelling the Impacts of Wildfire on Surface Runoff in the Upper Uberabinha River Watershed Using HEC-HMS. Journal of Urban and Environmental Engineering, v. 11 (1), p. 88-98, 2017.

RODRIGUES, P. P. G.; LUGON JR, J. Uso de Modelos Matemáticos no Gerenciamento de Recursos Hídricos. Campos dos Goytacazes (RJ), Essentia editora, 2012. 100 p.

SALES, D. S. ; LUGON JUNIOR, JADER ; OLIVEIRA, V.P.S. ; SILVA NETO, A.J. . Rainfall Input from WRF-ARW Atmospheric Model Coupled with MOHID LAND Hydrological Model for Flow Simulation in the Paraíba do Sul River - Brazil. Journal of Urban and Environmental Engineering, v. 15, p. 188-203, 2021.

SANTANA, G. R. A. ; OLIVEIRA, V.P.S. ; LUGON JÚNIOR, JADER ; JUSTI DA SILVA, M. G. A. ; SANTOS, E. B. . Precipitação e Eventos Extremos na Bacia do Rio Paraíba do Sul: Uma Revisão Teórica. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, v. 15, p. 52-69, 2021.

SILVA, V. V. M. ; UMBELINO, L. F. ; LUGON JR., J. ; COSTA, B.B.F. . A brief survey on the legislation applied to floods and inundations in medium-sized municipalities in the state of Rio de Janeiro - Brazil. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, v. 15, p. 2-20, 2021.

SIMIONESEI, L., et al. Modeling soil water dynamics and pasture growth in the Montado ecosystem using MOHID land. Water, v. 10 (4), p. 489. 2018

TAHA, R. et al. Scaling Effects in Spatial Multi-Criteria Decision Aggregation in Integrated River Basin Management. Water, v. 11 (2), p. 355. 2019

TAVARES. L. P. S. et al. Modelagem hidrológica do rio Macaé usando Mohid Land. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, v. 11 (1), p. 169-181. 2017.

TAVARES, L. P. S. et al. Reservoir Implantation for Flood Dampening in the Macaé River Basin Using the MOHID Land Model. Ciencia e Natura. v. 41 (29), p. 01-10. 2019

TAVARES, L. P. S. et al. Water management and urban flood mitigation: studies and proposals for the Macaé river basin in Brazil. Journal of Urban and Environmental Engineering, v. 12 (2), p. 188-200. 2018.

TERRADO, M. et al. Integrating ecosystem services in river basin management plans. Journal of Applied Ecology. v. 53, p. 865–875. 2016.

TRANCOSO, A.R. et al. An advanced modeling tool for simulating complex river systems. Sci. Total Environ. v. 407, p. 3004–3016. 2009.

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2022-05-09

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Lourenço, M. da S., Mafra, A. P. P., Kalas, F. de A., Rodrigues, P. P. G. W., Ferreira, M. I. P., & Junior, J. L. (2022). Hydrological modelling applied to flooding assessment in the urban coastal city in Brazil. Ciência E Natura, 44, e18. https://doi.org/10.5902/2179460X67163

Issue

Vol. 44 (2022): Continuous Publication

Section

Geo-Sciences

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