6  HEC-RAS 1D

6.1 Papel do modelo

O HEC-RAS 1D será o modelo hidráulico principal da etapa detalhada. O objetivo é simular propagação de cheia no canal e na planície representada pelas seções, incluindo pontes, confluências, estruturas de controle e condições de contorno. O HAND orienta a triagem; ele não substitui esta etapa.

6.2 Insumos preliminares prontos

Insumo Quantidade / extensão Arquivo
Eixo principal 39,40 km claude_hecras_eixo.gpkg
Seções transversais 102, sendo 37 detalhadas claude_hecras_secoes.csv
Travessias 4 claude_hecras_travessias.csv
Confluências 6 claude_hecras_confluencias.csv
Contornos 1 conjunto preliminar claude_hecras_contornos.csv
Tributário Forqueta contribuição lateral no trecho de Lajeado/Estrela; FQ1/FQ2 são alternativas exclusivas eixos_forqueta_propostos.kmz
Figura 6.1: Planta regional das alternativas e entradas que serão verificadas no HEC-RAS 1D.
Figura 6.2: Conjunto inicial de alternativas e sensibilidades para a sequência do HEC-RAS 1D, em planta e perfil.
Figura 6.3: Perfil longitudinal do conjunto inicial e das restrições da cascata existente.

Para localizar ruas, cidades e afluentes com maior detalhe, consulte o mapa interativo com camadas ativáveis. O painel Alternativas finais / TR permite marcar cada caso e visualizar todos os eixos que o compõem. A planta não representa a geometria final das barragens; ela comunica a posição relativa das hipóteses que serão verificadas.

6.2.1 Auditoria dos contornos antes da montagem do modelo

A auditoria dos insumos confirmou que o HEC-RAS 1D ainda não deve ser executado como se o hidrograma agregado de Estrela fosse simultaneamente a entrada de montante e a base para as afluências laterais. O hidrograma calibrado de C4 tem pico de 16.299 m³/s e está associado à seção de análise de 19.440 km²; ele é candidato ao limite de montante do HEC-00 somente após a confirmação dessa seção.

O fechamento preliminar das áreas também deixou 256,7 km² a explicar entre o limite de jusante informado (23.699 km²) e a soma do limite de montante com as seis laterais localizadas (23.442,3 km²). Essa diferença será resolvida antes da calibração para evitar dupla contagem de contribuições. O C01/E02+E04 disponível ainda é da rodada de triagem sintética e não será usado como condição final do HEC-01.

A memória auditável e o manifesto de preparação estão em AUDITORIA_CONTORNOS_HECRAS.md e manifesto_contornos_hecras.csv.

O talvegue preliminar varia de 22,0 m a 13,5 m, com declividade média aproximada de 0,216 m/km no trecho geral. A declividade dos últimos 10 km foi estimada em cerca de 6,3 × 10⁻⁵ m/m, sinal de possível controle por remanso.

6.3 Dados que ainda faltam

  • seções topobatimétricas com pontos abaixo do nível d’água;
  • cota de fundo, margens, diques e aterros;
  • geometria real, vãos, pilares e tabuleiro das quatro pontes;
  • rugosidade calibrada para canal e planície;
  • séries de ANA/ONS e níveis observados em Estrela;
  • série subdiária ou curva-chave reativada em Barra do Fão para resolver a lacuna de novembro de 2023;
  • curva-chave ou condição de contorno de jusante;
  • níveis e regras de operação das estruturas existentes;
  • hidrogramas de entrada e contribuições laterais consistidos;
  • tempo de viagem e hidrograma lateral calibrado do Forqueta para os cenários FQ1/FQ2;
  • posição e hidrograma do Guaporé, contribuição a montante do ponto de análise, a ser representada como ramo/afluência lateral nos cenários GU1;

Há uma seção cuja cota amostrada aparece cerca de 10,5 m acima do talvegue local. Ela deve ser conferida antes de qualquer calibração, pois pode estar representando superfície d’água ou amostra do MDE, e não o tabuleiro da ponte.

6.4 Roteiro de modelagem

  1. revisar datum, projeção e geometrias;
  2. substituir seções sintéticas por levantamento topobatimétrico;
  3. cadastrar pontes e estruturas com vãos e cotas verificadas;
  4. inserir hidrogramas calibrados e vazões laterais, incluindo o Forqueta;
  5. testar condições de jusante por nível observado, curva-chave e extensão do domínio;
  6. calibrar níveis, tempos de chegada, vazões e áreas inundadas do evento de 2024;
  7. rodar a matriz HEC-00–HEC-06 definida na seção seguinte, começando pelo caso sem obra;
  8. extrair cota, duração e velocidade para alimentar a curva cota–dano;
  9. repetir para sensibilidades de evento, rugosidade, operação e falha.

6.5 Matriz de cenários que será testada no HEC-RAS 1D

O HEC-RAS não deve receber a carteira inteira como se todas as combinações fossem alternativas de projeto. O estudo separa caso de referência, casos estruturais comparáveis e sensibilidades. A sequência abaixo é a matriz de simulação a ser montada; ela substitui a instrução genérica de simplesmente rodar C01–C05.

Plano Nome de trabalho Obras/entradas Papel na primeira rodada Situação
HEC-00 REF sem novos reservatórios; estruturas existentes na situação atual calibrar cota, tempo, mancha e condição de jusante no evento de maio de 2024 obrigatório
HEC-01 ALT-A / C01 E02 + E04 primeiro caso com obra; mede o efeito dos dois ramos prioritários obrigatório
HEC-02 ALT-D / C03 E02 + E04 + E08 mede o ganho incremental do eixo intermediário, condicionado à verificação de Castro Alves obrigatório
HEC-03 ALT-E / C02 E02 + E04 + E12 mede a cobertura terminal ampliada, condicionada à verificação de 14 de Julho obrigatório
HEC-04 ALT-J + GU1 ALT-J como carteira de referência ampliada + GU1 como entrada do Guaporé testar a hipótese estrutural independente a montante; exige desagregar o hidrograma para evitar dupla contagem prioridade após HEC-00–03
HEC-05 ALT-J + FQ2 ALT-J + FQ2 como afluência lateral antes de Estrela testar o efeito do Forqueta no trecho protegido, com série observada e incerteza de defasagem sensibilidade prioritária
HEC-06 Rede crítica C04, C05, FQ1 e combinações laterais selecionadas testar saturação, galgamento, comportas e hipóteses de maior complexidade opcional, depois da calibração

6.5.1 O que significa “primeira rodada”

Os planos HEC-00 a HEC-03 formam o conjunto mínimo comparável e devem ser executados nessa ordem. O HEC-00 fixa a situação atual; HEC-01 é a alternativa-base que será comparada com ele; HEC-02 e HEC-03 acrescentam, um por vez, E08 e E12. Assim, se o primeiro resultado com obra for solicitado antes de todos os demais, ele é o HEC-01 (E02 + E04). A alternativa HEC-03 não é chamada de escolhida: ela é o caso de maior cobertura da primeira rodada.

O HEC-04 não deve ser misturado ao primeiro ajuste de rugosidade. Ele entra depois da calibração do HEC-00 e da verificação de que o hidrograma do Guaporé foi retirado da parcela residual do Antas. O GU1 será implementado como estrutura/ramo do Guaporé quando a geometria estiver disponível; enquanto isso, sua contribuição hidrológica pode ser representada no trecho detalhado por uma afluência lateral concentrada, claramente identificada como aproximação.

O HEC-05 também é lateral: o Forqueta conflui antes de Estrela, mas a sua contribuição não deve ser somada ao hidrograma de montante de 19.440 km². FQ1 e FQ2 são mutuamente exclusivas por interferência de cota. FQ1 só volta ao conjunto principal se a lacuna de novembro de 2023 for resolvida com dados subdiários de Barra do Fão.

Figura 6.4: Diagrama topológico da rede e da sequência de entrada no HEC-RAS 1D.

6.5.2 Hidrogramas e comparabilidade

No HEC-00, a entrada de montante deve ser a série observada ou o hidrograma reconstituído do evento de 2024. Nos HEC-01–03, a entrada deve ser o hidrograma efluente do roteamento da alternativa, mantendo o mesmo evento e a mesma condição de jusante do caso de referência. Nos HEC-04 e HEC-05, a série do Guaporé ou do Forqueta entra como lateral, com a defasagem explicitada e sem dupla contagem.

Cada plano deve produzir, no mínimo, o hidrograma de montante, as afluências laterais, a cota máxima em Estrela, a duração acima de cada patamar, as velocidades compatíveis com 1D, a área inundada e os indicadores para a curva cota–dano. Os resultados de HEC-04–06 devem ser rotulados como extensão/sensibilidade até que as CAVs, alturas admissíveis, regras de operação e remanso sejam verificados.

Como referência visual para a montagem dos planos, a figura abaixo já vincula o hidrograma de triagem correspondente a cada caso HEC. No modelo contratado, as curvas serão substituídas pelos efluentes e afluências calculados no HEC-RAS 1D, mantendo a mesma malha temporal e a mesma seção de comparação em Estrela.

Figura 6.5: Hidrogramas de referência e atenuados associados à matriz HEC-00–HEC-06.
Escopo hidráulico

O escopo atual desta nota é HEC-RAS 1D. Modelos 2D não fazem parte do método principal descrito aqui. Eventuais ferramentas complementares de planície só deverão ser incorporadas se forem explicitamente solicitadas e compatibilizadas com a cadeia 1D.