Hydrodynamic modeling of the Uruguay River in the Turvo State Park stretchs

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2236499485561

Keywords:

Flow pulses, Foz do Chapecó HPP, Itapiranga HPP, Yucumã Falls

Abstract

The flow pulses generated by the operation of a Hydroelectric Power Plant (HPP) modify the water regime downstream. The stretch of the Uruguay River covered in this study begins after the Foz do Chapecó HPP and ends at the Alto Uruguai fluviometric station, downstream of the Turvo State Park (TSP), located in Derrubadas/RS. The PET is home to the Yucumã Falls, the largest longitudinal waterfall in the world, with extraordinary scenic beauty, great relevance for tourism, and being very susceptible to flow pulses from the upstream HPP. The stretch has the Itapiranga HPP project under study, located much closer to the TSP. A one-dimensional hydrodynamic model was structured in HEC RAS to simulate the flow pulses of the plants in the stretch. The model was calibrated for a dry period using data from available fluviometric stations. Simulation 1 was related to the flow pulses of the Foz do Chapecó HPP, and Simulation 2 was related to a hypothetical flow regime if a HPP were built in Itapiranga. Simulation 1 (calibration) showed consistency compared to the observed data, with coefficients of determination (R²) between 0.8562 and 0.9837, Nash-Sutcliffe coefficients (NS) varying from 0.8515 to 0.9832, and the logarithmic coefficient Nash-Sutcliffe (NSlog) in the range of 0.8557 to 0.9716. Simulation 2 showed that, considering the adopted scenario of a new HPP in Itapiranga, changes in the water regime of the Uruguay River in the Yucumã Falls would include an increase of up to 15.1% in maximum flows, a reduction of up to 27. 2% in minimum flows, and an increase of up to 122.2% in the amplitude of the studied flows.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Luiz Eduardo Cavallo Pfeil, Universidade Federal de Santa Maria

I have a Master's degree in Environmental Engineering from UFSM (RS) and a Bachelor's degree in Water Resources and Environmental Engineering from UFF (RJ). I also have specific training as a Lead Auditor of Environmental Management Systems (EMS) to ISO 14001 standard and in Integrated Management Systems to ISO 9001, ISO 14001 and ISO 45001 standards. In my professional role at Seara Alimentos Ltda. I have been managing an EMS certified to the NBR ISO 14001 standard since 2016. I work on environmental licensing and take technical responsibility for waste management, water and effluent treatment, environmental education and environmental monitoring.

 

Malva Andrea Mancuso, Universidade Federal de Santa Maria

Geographer from UFF (1992). Master's (1996) and Doctorate (2002) in Sciences, in the area of Mineral Resources and Hydrogeology from the IGc of USP. She completed post-doctoral studies at the National Civil Engineering Laboratory - LNEC (Portugal) (2012) and the National University of La Plata - UNLP (Argentina) (2019). She was a researcher at the Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A. IPT (until 2010).

Willian Fernando de Borba, Universidade Federal de Santa Maria

Agricultural Technician (2005/2007), Environmental and Sanitary Engineer (2009/2014), Master in Environmental Engineering (2014/2016) and PhD in Civil Engineering - Water Resources and Environmental Sanitation (2017/2019), both from the Federal University of Santa Maria - UFSM. Occupational Safety Engineer (Unileya 2022/2024). He conducts research in the areas of geoprocessing, hydrogeology and solid waste, with an emphasis on landfills and cemeteries (soil and water contamination).

References

ACHEAMPONG, J. N.; GYAMFI, C.; ARTHUR, E. Impacts of retention basins on downstream flood peak attenuation in the Odaw river basin, Ghana. Journal of Hydrology: Regional Studies 47. Elsevier. 2023. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214581823000514. Acesso em: abr. 2023.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Catálogo de Metadados da ANA. Brasília, 2023a. Disponível em: https://metadados.snirh.gov.br/geonetwork/srv/por/catalog.search#/home. Acesso em: fev. 2023.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil: regiões hidrográficas brasileiras – Edição Especial, Brasília: ANA, 2015. Disponível em: http://www.snirh.gov.br/portal/snirh/centrais-de-conteudos/conjuntura-dos-recursos-hidricos/regioes hidro-graficas2014.pdf. Acesso em: 16 dez. 2019.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Sistema de monitoramento hidrológico: Hidroweb. Brasília, 2023b. Disponível em: http://www.snirh.gov.br/hidroweb/apresentacao. Acesso em: fev. 2023.

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Sistema HIDRO - Telemetria. Brasília, 2023c. Disponível em: https://www.snirh.gov.br/hidrotelemetria/EstacoesCadastro.aspx. Acesso em: fev. 2023.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Despacho 1.667, de 12 de junho de 2017. Interessado: Múltipla Participações Ltda. Diário Oficial da União. Poder Executivo, Brasília, DF, sexta-feira, 16 jun. 2017a. seção 1, p.40.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Processo nº 48500.002965/2017-89 (Volume 1). UHE Itapiranga - estudos de viabiladade. Interessado(s): Múltipla Participações Ltda. Procedência: Superintendência de Concessões e Autorizações de Geração – SCG. 2017b.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Processo nº 48500.001943/2004-98. UHE Itapiranga - Viabilidade - 724.6 MW. Interessado(s): ANEEL/SPH e DESENVIX S/A. 2004.

ANDRADE, C. J. S. Modelagem hidráulica e hidrológica para diagnóstico de áreas susceptíveis a inundações com limitações de dados fisiográficos e hidrometeorológicos: estudo de caso Guidoval-MG. Dissertação (mestrado em engenharia ambiental) Universidade Federal de Ouro Preto: Ouro Preto. 2017. Disponível em: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8869. Acesso em: fev 2023.

ANTUNES, T. A. Modelagem hidrológica da bacia hidrográfica do alto Canoas através do modelo SWAT. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) Universidade do Estado de Santa Catarina: Lages. 2015. Disponível em: https://www.udesc.br/arquivos/cav/id_cpmenu/1482/Disserta__o_Thiago_Alves_ Antunes_15683966069017_1482.pdf. Acesso em: fev. 2023.

AZEVEDO NETTO, J. M. et al. Manual de hidráulica. 8. ed. 1998. 10. reimpressão, São Paulo: Edgard Blücher, p. 669, 2012.

BOLDT J. A., LANT J. G., KOLARIK N. E. Flood-Inundation Maps for the North Fork Kentucky River at Hazard, Kentucky. Scientific Investigations Report 2018–5122. U.S. Geological Survey: Reston, Virginia. 2018. Disponível em: https://pubs.usgs.gov/publication/sir20185122. Acesso em: fev. 2023.

BRUNNER, G. W. HEC-RAS River Analysis System Hydraulic Reference Manual. Davis, California, USA: U.S. Army Corps of Engineers, 2016. Disponível em: https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/documentation.aspx. Acesso em: 27 dez. 2019.

COLLISCHONN, W.; SORRIBAS, M. V.; PAIVA, R. C. D. Cooperação em tecnologias para análises hidrológicas em escala nacional. Relatório técnico: Avaliação do método de estimativa de vazão de referência em locais sem dados a partir da vazão específica incremental. IPH-ANA-HGE-SR-R7. UFRGS e IPH: Porto Alegre. ANA: Brasília, 2021. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/253833. Acesso em: fev. 2023.

DAVIS M. Numerical Simulation of Unsteady Hydrodynamics in the Lower Mississippi River. Thesis (Master of Science in Civil & Environmental Engineering, Hydraulic Engineering) University of New Orleans: New Orleans. 2010. Disponível em: https://scholarworks.uno.edu/td/1126/. Acesso em: fev. 2023.

ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE (ESRI). ArcGIS Desktop 10.8. Software, versão 10.7.0.10450. 2019.

GOOGLE EARTH. Google Earth Pro. Software, 2023. Disponível em: https://www.google.com/intl/pt-BR/earth/about/versions/. Acesso em: fev. 2023.

LAURIANO, A. W. Estudo de ruptura da Barragem de Funil: comparação entre os modelos FLDWAV e HEC-RAS. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) Universidade Federal de Minas Gerais: Belo Horizonte. 2009. Disponível em: https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/REPA-82THXE. Acesso em: fev. 2023.

LINDNER, E. A. Estudo de eventos hidrológicos extremos na Bacia do Rio do Peixe – SC com aplicação de índice de umidade desenvolvido a partir do Tank Model. Tese (Doutorado em Engenharia ambiental) Universidade Federal de Santa Catarina: Florianópolis. 2007. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/89589. Acesso em: fev. 2023.

MANCUSO M.A.; MANCUSO, S.; NERY, J.B. Estimativa dos níveis do rio Uruguai no Salto do Yucumã (PET), sob o efeito de pulsos de vazão provocados pela UHE foz do Chapecó. Engenharia e Tecnologia Ambiental. Org. Passini, A.F.C. Munaretto L.F, Mancuso, M.A. Soares, M.B., Camargo, M. 2.ed. Frederico Westphalen, RS: FACOS-UFSM, pg.144-161. 2022.

MANCUSO, M.; LAMBERTY, D. Desafios e demandas em geologia de engenharia e ambiental na região Sul do Brasil. Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, Vol. 8, n° 1 e 2, 2018. Disponível em: Volume 8, Número 01 e 02 (2018) | ABGE - Associação Brasileira de Geologia de Engenharia Ambiental. Acesso em: fev. 2023.

MANYARI, W. V. Impactos ambientais a jusante de hidrelétricas o caso da usina de Tucuruí, PA. Tese (Doutorado em Ciências em Planejametno Energético e Ambiental) Universidade Federal do Rio de Janeiro: Rio de Janeiro. 2007. Disponível em: http://www.ppe.ufrj.br/index.php/pt/publicacoes/teses-e-dissertacoes/2007/1036-impactos-ambientais-a-jusante-de-hidreletricas-o-caso-da-usina-de-tucurui-pa. Acesso em: fev. 2023.

MOVIMENTO DOS ATINGIDOS POR BARRAGENS (MAB). Comemoração de 7 de Setembro reacende luta contra barragem de Itapiranga. Portal de notícias do MAB. 06 set. 2019. Disponível em: https://www.mabnacional.org.br/noticia/comemora-7-setembro-reacende-luta-contra-barragem-itapiranga. Acesso em: 14 dez. 2019.

NAGUETTINI, M.; PINTO, E. J. A. Hidrologia estatística. Belo Horizonte: CPRM. 552 p. 2007. Disponível em: http://www.cprm.gov.br/publique/Hidrologia/Mapas-e-Publicacoes/Livro-%22Hidrologia-Estatistica%22-981.html. Acesso em: 15 dez. 2019.

PARQUE ESTADUAL DO TURVO (PET). Portal do Parque Estadual do Turvo. 2019. Disponível em: https://parquedoturvo.wordpress.com/. Acesso em: 14 dez. 2019.

PASINI, F. Regime de escoamento do Rio Uruguai no trecho entre a hidrelétrica de Foz do Chapecó e o Salto do Yucumã. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS. p. 91, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/handle/1/17376. Acesso em: fev. 2023.

PINTO, A. C. B. Modelo unidimensional para simulação de cheias em rios e áreas urbanas. Tese (Doutorado em Ciências em Engenharia Civil) Universidade Federal do Rio de Janeiro: Rio de Janeiro. 2007. Disponível em: https://minerva.ufrj.br/F/?func=direct&doc_number=000687079&local_base=UFR01. Acesso em: fev. 2023.

SANTOS K. A. dos. Modelagem do acompanhamento e controle de cheias em bacias hidrográficas de grande variação de altitude: estudo de caso, bacia do Rio Mundaú. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal de Pernambuco: Recife. 2013. Disponível em: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/11624 . Acesso em: fev. 2023.

UNITED STATES ARMY CORPS OF ENGINEERS (USACE). HEC-RAS: River Analysis System. Software, versão 6.3.1. 2022. Disponível em: https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/download.aspx. Acesso em: nov. 2022.

UNITED STATES GEOLOGICAL SURVEY (USGS). Earth Explorer. 2023. Disponível em: https://earthexplorer.usgs.gov/. Acesso em: 17 fev. 2023.

VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil. 1975.

VIOLA, M. R. Simulação hidrológica na região do alto Rio Grande a montante do reservatório de Camargos/CEMIG. Dissertação de (Mestrado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Lavras: Lavras. 2008. Disponível em: http://repositorio.ufla.br/handle/1/3452. Acesso em: fev. 2023.

Published

2024-10-18

How to Cite

Pfeil, L. E. C., Mancuso, M. A., & Borba, W. F. de. (2024). Hydrodynamic modeling of the Uruguay River in the Turvo State Park stretchs. Geografia Ensino & Pesquisa, 28, e85561. https://doi.org/10.5902/2236499485561

Most read articles by the same author(s)