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Modelagem Hidrodinâmica: será mesmo só apertar botões e seguir passos em um software?

Foto do escritor: Victor PadilhaVictor Padilha

Atualizado: 25 de nov. de 2024



Nos últimos anos, a modelagem hidráulica tem se tornado uma ferramenta crucial para a engenharia de recursos hídricos. Como especialistas em Tecnologia e Modelagem Ambiental, estamos constantemente desafiados a escolher o modelo adequado e a metodologia correta para simular com precisão os fenômenos que ocorrem nos corpos d'água. Hoje, gostaríamos de compartilhar um estudo de caso de uma capacitação realizada pelo time da HRA, no qual aplicamos duas abordagens distintas de modelagem: a Difusion Equation e a Shallow Water Equation, no software HEC-RAS. Nas figuras abaixo, podemos observar a aplicação dessas duas equações em um ambiente aquático.

  • Figura 1: Utiliza a Difusion Equation, uma abordagem mais simples e direta (configuração padrão no HEC-RAS). Aqui, as equações são resolvidas considerando apenas a difusão da água, resultando em um comportamento mais suave e menos detalhado do fluxo.


Figura 1 - Modelagem hidráulica com uso da Difusion Equation. Créditos das imagens: Eng. Gastão Cerqueira (2024).
  • Figura 2: Aplica a Shallow Water Equation, que incorpora os termos de aceleração e profundidade da água, resultando em uma representação mais detalhada e dinâmica das condições hidráulicas


Figura 2 - Modelagem hidráulica com uso da Shallow Water Equation (SWE). Créditos das imagens: Eng. Gastão Cerqueira (2024).

Resolução das Equações de Saint-Venant

A escolha entre essas duas equações depende muito dos objetivos do projeto e das características específicas da área modelada. A Difusion Equation é ideal para situações onde a simplicidade e a velocidade computacional são essenciais, enquanto a Shallow Water Equation é preferível para cenários que requerem maior precisão e detalhamento, especialmente em áreas com variações significativas de profundidade e velocidade, havendo exemplos como o caso de avaliação de estruturas interagindo com o escoamento (caso acima).

A resolução das equações de Saint-Venant, particularmente em 2D, oferece uma visão mais holística do comportamento hidráulico em grandes áreas, mas também exige maior capacidade computacional e tempo de processamento. A escolha entre uma abordagem mais simples ou mais complexa pode afetar significativamente os resultados e as decisões baseadas nesses modelos, assim como os requisitos do projeto em que você está trabalhando!


Onde queremos chegar?


Modelagem Ambiental: Muito Além de Apertar Botões

É fundamental destacar que a modelagem ambiental não se resume a apertar botões em um software. O verdadeiro desafio está em pensar criticamente sobre os dados que alimentam esses modelos e interpretar os resultados com base em sólidos fundamentos de hidrologia e hidráulica aplicada. Um modelo, por mais sofisticado que seja, é apenas tão bom quanto a compreensão que o modelador tem dos processos físicos que ele representa.

Os conceitos de hidrologia e hidráulica não podem ser ignorados em favor de uma aparente simplicidade na modelagem. Entender as limitações dos modelos, questionar os resultados e adaptar os parâmetros de acordo com as especificidades do projeto são etapas essenciais para garantir que as simulações reflitam a realidade de maneira confiável.


Reflexões e Discussões

Este estudo de caso levanta questões importantes para os profissionais que trabalham com modelagem hidráulica:

  • Quando é apropriado usar uma abordagem mais simples como a Difusion Equation?

  • Quais são as limitações práticas do uso da Shallow Water Equation em grandes áreas ou em projetos com restrições de tempo e recursos?

  • Como a resolução de diferentes dimensões das equações de Saint-Venant pode impactar a precisão e a utilidade dos resultados?

  • Como podemos garantir que a modelagem ambiental seja mais do que uma operação mecânica e envolva uma análise crítica baseada em fundamentos técnicos?


Convido todos a refletirem sobre essas questões e a compartilharem suas experiências e opiniões nos comentários. Como vocês abordam a escolha entre diferentes modelos em seus projetos? Que desafios enfrentaram ao usar essas equações? Como asseguram que suas simulações são fiéis à realidade e não apenas o produto de uma execução automatizada?


Vamos aproveitar esta oportunidade para aprender uns com os outros e discutir como podemos melhorar nossas práticas na modelagem hidrodinâmica! Deixa seu comentário aqui embaixo pra gente poder difundir melhor esse conteúdo!


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