Modelagem morfodinâmica para avaliação dos efeitos da hidrelétrica de Jirau na hidrossedimentologia do Rio Madeira

Abstract

A construção de usinas hidrelétricas altera significativamente a dinâmica fluvial e os processos de transporte de sedimentos, impactando a morfologia dos rios e a qualidade da água. No caso da Usina Hidrelétrica (UHE) de Jirau, localizada no Rio Madeira, a retenção de sedimentos no trecho de remanso pode reduzir a capacidade do reservatório e afetar o transporte de material para regiões a jusante. Diante disso, este estudo tem como objetivo avaliar as mudanças hidrossedimentológicas na zona a montante da barragem de Jirau, utilizando um modelo morfodinâmico unidimensional para simular os processos de erosão, transporte e deposição de sedimentos ao longo do tempo. Para a modelagem, foi utilizado o software HEC-RAS na versão 6.3.1, que permite a simulação do transporte de sedimentos e da evolução do leito do rio em escala unidimensional. Foram obtidos e analisados dados hidrológicos e sedimentológicos provenientes de fontes como Agência Nacional de Águas (ANA), Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA) e do projeto HYBAM. O estudo foi dividido em duas etapas principais: análise diagnóstica e prognóstica. Na análise diagnóstica, foram realizadas simulações para o período de 2011 a 2020, abrangendo três fases distintas: pré-barragem (2011-2013), enchimento do reservatório (2013-2014) e pós barragem (2014-2020). A calibração dos modelos foi realizada com base nas séries históricas de vazão, níveis d’água e dados de monitoramento de sedimentos, incluindo informações obtidas por sensoriamento remoto. Foram testadas diferentes configurações de variáveis que contém incerteza, incluindo a variação da distribuição granulométrica da carga afluente e ajustes nos coeficientes da equação de Engelund-Hansen para transporte de sedimentos arenosos e da equação de Krone-Partheniades para partículas finas. Além disso, devido a alteração na granulometria do leito ao longo da zona a montante da barragem, passando de um leito com baixa para uma considerável carga de sedimentos finos, houve uma separação do trecho de estudo em dois. O estudo mostrou que o modelo HEC-RAS foi eficaz na estimativa do acúmulo de sedimentos no Rio Madeira entre 2011 e 2045. Observou-se que a deposição da carga de areia apresentou baixa variabilidade nos grupos de modelos 2 e 3 na região de influência da UHE Jirau. Além disso, houve uma retenção significativa de sedimentos entre 2015 e 2020, variando vi entre 0,7 e 1,1 giga toneladas entre as medianas dos três grupos. Por fim, verificou-se que a cheia de 2014 explicou apenas 28% do assoreamento ocorrido até 2020, indicando a influência de outros fatores no processo. Na análise prognóstica, foram realizados cenários de simulação para o período de 2021 a 2045, considerando diferentes projeções de vazão e regimes hidrossedimentológicos. Os resultados indicam que a retenção de sedimentos no reservatório pode comprometer a capacidade do reservatório ao longo das próximas décadas, com impactos diretos na operação da usina e no transporte sedimentar para trechos a jusante do Rio Madeira. As projeções demonstram que, dependendo do regime de vazão e da continuidade do transporte sedimentar, o assoreamento poderá reduzir significativamente a eficiência do reservatório até o final da concessão da UHE Jirau, sendo um acúmulo projetado de 2,4 giga toneladas em torno das medianas apenas no período de 2020 a 2045. Os resultados deste estudo contribuem para uma melhor compreensão da dinâmica sedimentar na bacia do Rio evidenciando os impactos da UHE Jirau na retenção de sedimentos e sua influência na morfologia fluvial a jusante.