Transcript Apresentação 2 - ECG / TCE-RJ

-1-
COPPE/UFRJ
Estudo de Níveis de Água no Sistema de Drenagem de Vargem
Grande, Sernambetiba e Bacia da Lagoa de Jacarepaguá, RJ
 Objetivo:
Através de modelagem computacional analisar os níveis de água nos canais de
drenagem de Vargem Grande, Sernambetiba e bacia da Lagoa de Jacarepaguá, para 5
arranjos hidráulicos.
 Coordenação: Prof. Paulo Cesar Colonna Rosman
 Equipe Técnica:
Enga. Valéria Nunes de Oliveira, M.Sc.
Eng. Rodrigo Campos de Andrade, M.Sc.
Enga. Marta Farah Affonso Alves, M.Sc.
-2COPPE/UFRJ
Importância e confiabilidade dos modelos
 SisBAHIA – Sistema BAse de HIdrodinâmica Ambiental
 Modelos calibrados são ferramentas indispensáveis à gestão e ao
gerenciamento de sistemas ambientais complexos, pois permitem:
 integrar informações espacialmente dispersas,
 estender o conhecimento para regiões nas quais não há
medições,
 ajudar a interpretação de medições feitas em estações pontuais,
 prever situações simulando cenários futuros, etc.
 Confiabilidade: coerência entre medições e resultados de modelos
=== depende dos dados de entrada!!! ===
 Níveis de água ~90% podendo passar de 95% após calibração
 Correntes ~70% podendo passar de 90% após calibração
 Concentrações: semelhante a correntes
-3-
Calibração: níveis de água
COPPE/UFRJ
B TS Tid e s - S u m m e r C a m p a ig n - S ta tio n 2 0
2.0
M od el
F ie ld d a ta
1.5
1.0
W SL (meters)
0.5
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19/01/99
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21/01/99
2 2 / 0 1 /9 9
2 3 / 0 1 /9 9
24/01/99
25/01/99
26/01/99
T im e
B TS Tid e s - S u m m e r C a m p a ig n - S ta tio n 1 8
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M odel
F ie ld d a ta
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B TS Tid e s - S u m m e r C a m p a ig n - S ta tio n 1 9
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1.0
M od el
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1.5
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0.0
0.5
W SL (meters)
W SL (meters)
0.5
-0 . 5
-1 . 0
-0 . 5
-1 . 5
-1 . 0
-1 . 5
-2 . 0
17/01/99
0.0
18/01/99
19/01/99
20/01/99
21/01/99
2 2 / 0 1 /9 9
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2 3 / 0 1 /9 9
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20/01/99
21/01/99
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T im e
2 3 / 0 1 /9 9
24/01/99
25/01/99
26/01/99
-4-
Calibração: correntes
COPPE/UFRJ
BTS - Campanha de Inverno - Estação 02 (h=13.0m)
Velocidade de corrente - Componente N-S
0.5
Modelo (6.0m)
Dados de campo (6.0 m)
Dados de campo (11.1 m)
0.3
0.8
Modelo (20.6m)
Dados de campo (8.5m)
Dados de campo (20.6m)
0.4
0.2
Velocidade (m/s)
0.2
Modelo (8.5m)
0.6
Velocidade (m/s)
Modelo (11.1m)
0.4
BTS - Campanha de Inverno - Estação 15 (h=25.2m)
Velocidade de corrente - Componente E-W
0.1
0.0
-0.1
-0.2
0.0
-0.3
-0.2
-0.4
-0.4
-0.5
29/5/99
30/5/99
31/5/99
01/6/99
02/6/99
-0.8
29/05/99
03/6/99
04/6/99
05/6/99
06/6/99
07/6/99
Tempo
-0.6
BTS - Campanha de Inverno - Estação 07 (h=25.1m)
30/05/99
31/05/99
01/06/99
02/06/99
03/06/99
04/06/99
05/06/99
Velocidade de corrente - Componente N-S
BTS - Campanha de Inverno - Estação 03 (h=29.2m)
Velocidade de corrente - Componente E-W
06/06/99
07/06/99
0.5
Modelo (6.8m)
Tempo
Modelo (12.3m)
Modelo (19.0m)
Modelo (20.0m)
Dados de campo (6.8m)
Dados de campo (25.0m)
0.4
0.6
Dados de campo (12.3m)
Dados de campo (21.5m)
0.3
0.2
Velocidade (m/s)
Velocidade (m/s)
0.4
0.2
0.0
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.2
-0.3
-0.4
-0.4
-0.6
29/05/99
-0.5
29/05/99
30/05/99
31/05/99
01/06/99
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02/06/99
03/06/99
04/06/99
05/06/99
06/06/99
07/06/99
BTS - Campanha de Inverno - Estação 10 (h=23.7m)
Velocidade de corrente - Componente E-W
BTS - Campanha de Verão - Estação 08 (h=36.0m)
Velocidade de corrente - Componente N-S
1.0
Modelo (9.7m)
Dados de campo (9.7m)
0.8
1.0
Modelo (2DH)
Dados de campo (2DH)
0.6
0.8
0.4
Velocidade (m/s)
0.6
0.4
Velocidade (m/s)
01/06/99
Tempo
Tempo
0.2
0.0
0.2
0.0
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-1.0
29/05/99
-1.0
29/05/99
31/05/99
07/06/99
30/05/99
31/05/99
01/06/99
02/06/99
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Tempo
30/05/99
31/05/99
01/06/99
02/06/99
03/06/99
Tempo
04/06/99
05/06/99
06/06/99
07/06/99
04/06/99
05/06/99
06/06/99
07/06/99
-5COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_1
Canal de Marap
end
arapendi
Lagoa de M
7454500
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Rio da Barra
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Canal
Rio da Cachoeira
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Rio Cacambe
io
7458500
na
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Pa
R
Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região sem a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e sem a lagoa
projetada, doravante referida
como Lagoa VC
io
ro
Ar
Rio V
Pequ argem
en a
Arranjo hidráulico A1:
7460500
[ NR = NMM ]
Profundidades (m)
Oceano Atlântico
7450500
658000
660000
662000
664000
666000
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Oceano Atlântico
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(UTM)
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Rio Cacambe
672000
io
7458500
io
ro
Ar
670000
R
Estampa superior mostra a
batimetria considerada no modelo,
referente ao Nível Médio do Mar
(NMM). A estampa inferior
apresenta a malha de elementos
finitos implementada, com 470
elementos quadriláteros
biquadráticos contendo 2535 nós,
sendo 1200 internos, 1320 em
fronteiras terrestres, 17 em
fronteiras de mar.
668000
na
vu
Pa
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656000
han
654000
Rio
(UTM)
7460500
-6COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_2
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Rio Cacambe
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na
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Pa
R
Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região sem a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e com a Lagoa VC
io
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Ar
Rio V
Pequ argem
ena
Arranjo hidráulico A2:
7460500
[ NR = NMM ]
Profundidades (m)
Oceano Atlântico
7450500
658000
660000
662000
664000
666000
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Rio Cacambe
672000
io
7458500
io
ro
Ar
670000
R
Estampa superior mostra a
batimetria considerada no modelo,
referente ao Nível Médio do Mar
(NMM). A estampa inferior
apresenta a malha de elementos
finitos implementada, , com 484
elementos quadriláteros
biquadráticos contendo 2605 nós,
sendo 1242 internos, 1348 em
fronteiras terrestres, 17 em
fronteiras de mar.
668000
na
vu
Pa
ga
656000
han
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Rio
(UTM)
7460500
i
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Oceano Atlântico
7450500
(UTM)
654000
656000
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662000
664000
666000
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-7COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_3
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Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região com a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e sem a Lagoa VC
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das
Canal
Piabas
7452500
Canal
Estampa superior mostra a
batimetria considerada no modelo,
referente ao Nível Médio do Mar
(NMM). A estampa inferior
apresenta a malha de elementos
finitos implementada, , com 528
elementos quadriláteros
biquadráticos contendo 2859 nós,
sendo 1336 internos, 1491 em
fronteiras terrestres, 36 em
fronteiras de mar.
654000
Ca
(UTM)
7460500
Canal
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Oceano Atlântico
7450500
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-8COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_4
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Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região com a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e com a Lagoa VC.
No arranjo A4a, a Lagoa VC se
conecta ao sistema apenas
através do Canal do Urubu.
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7460500
[ NR = NMM ]
Profundidades (m)
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C
das
Canal
Piabas
7452500
Canal
Estampa superior mostra a
batimetria considerada no modelo,
referente ao Nível Médio do Mar
(NMM). A estampa inferior
apresenta a malha de elementos
finitos implementada, , com 542
elementos quadriláteros
biquadráticos contendo 2929 nós,
sendo 1378 internos, 1519 em
fronteiras terrestres, 36 em
fronteiras de mar.
656000
lem
654000
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(UTM)
7460500
Canal
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Oceano Atlântico
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(UTM)
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656000
658000
660000
662000
664000
666000
668000
670000
672000
674000
676000
-9COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_5
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Sernambetiba
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do
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io
Rio Cacambe
na
vu
Pa
R
Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região com a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e com a Lagoa VC.
No arranjo A4b, a Lagoa VC se
conecta ao sistema através do
Canal do Urubu e do Canal do
Cortado.
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La
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5.0
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5.5
7452500
Canal
6.0
as
7.0
das Piab
Canal
Canal
6.5
Arranjo hidráulico A4b:
7460500
[ NR = NMM ]
Profundidades (m)
Oceano Atlântico
7450500
662000
664000
666000
La
Rio
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7458500
al
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C
das
Canal
Piabas
7452500
Canal
Estampa superior mostra a
batimetria considerada no modelo,
referente ao Nível Médio do Mar
(NMM). A estampa inferior
apresenta a malha de elementos
finitos implementada, , com 553
elementos quadriláteros
biquadráticos contendo 2976 nós,
sendo 1417 internos, 1527 em
fronteiras terrestres, 36 em
fronteiras de mar.
656000
á
654000
mb
(UTM)
7460500
Canal
xas
das Ta
Oceano Atlântico
7450500
(UTM)
654000
656000
658000
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662000
664000
666000
668000
670000
672000
674000
676000
- 10 COPPE/UFRJ
Arranjos hidráulicos considerados_5a
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Sernambetiba
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Rio Cacambe
na
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Pa
R
Considera o projeto de
macrodrenagem existente para a
região com a interligação dos
canais com o Canal de
Sernambetiba e com a Lagoa VC.
No arranjo A4b, a Lagoa VC se
conecta ao sistema através do
Canal do Urubu e do Canal do
Cortado.
7458500
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Rio
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5.5
7452500
Canal
6.0
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Canal
Canal
6.5
Arranjo hidráulico A4b:
7460500
[ NR = NMM ]
Profundidades (m)
Oceano Atlântico
7450500
666000
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7454500
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668000
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664000
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al
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C
das
Canal
Piabas
7452500
Canal
Mesmo que o anterior mas
considerando vazões nos rios
da bacia de Sernambetiba
com TR = 20 anos
662000
R
7458500
660000
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Oceano Atlântico
7450500
(UTM)
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666000
668000
670000
672000
674000
676000
- 11 COPPE/UFRJ
Dados básicos utilizados
 Topo hidrografia atual e projetada das
lagoas, principais rios afluentes, canais de
interligação, zona da embocadura no mar e
costa adjacente.
 Séries temporais de vazões nos principais
rios afluentes.
 Níveis de maré no mar.
Séries Temporais
Elev.: Curvas de Maré no Mar
0.6
0.5
0.4
0.3
Dados de topohidrografia fornecidos
pela Fundação Rio Águas da Prefeitura
Municipal do Rio de Janeiro, e fazem
parte do trabalho intitulado Projeto de
Recuperação Ambiental da Bacia de
Jacarepaguá – Sub-projeto 1: Infraestrutura Sanitária, componente 1.1 :
Macro-drenagem - Projeto Executivo
de Retificação, Canalização, Pontes e
Vias Canais da Bacia de Jacarepaguá –
Lote 3.
Elevação (m)
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480 504
Tempo (h)
- 12 COPPE/UFRJ
Sumário dos resultados
 Supondo que todos os canais e rios teriam suas seções transversais
dessassoreadas e colocadas em dimensões projetadas, a principal
conclusão do estudo é a extraordinária melhoria que ocorre com a
interligação do Sistema Lagunar de Jacarepaguá ao do Canal de
Sernambetiba, através das ligações do Canal do Portelo e Rio Marinho,
Canal Cortado e Canal das Taxas.
 Com a interligação, os rios e canais deixam de ser estagnados, as
amplitudes de maré nas lagoas e as intensidades das correntes de maré
em todo o sistema aumentam consideravelmente. Sem dúvida isso
prenuncia uma dinâmica com muito maior potencial de suporte para boa
qualidade ambiental que a existente na atualidade.
 No arranjo A4a, a Lagoa VC teria pouca circulação pois se conectaria ao
sistema apenas através do Canal do Urubu.LagoaVC-4a.gif
 A melhor situação ocorre para o arranjo A4b pois neste caso a Lagoa VC
para a se conectar via Canal Cortado e Canal do Urubu. Deste modo finda
o problema de estagnação, e propicia-se boa troca de águas com o
restante do sistema.LagoaVC-4b.gif
- 13 COPPE/UFRJ
Rio
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Sumário dos resultados
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(UTM)
Estação
Mar da Barra
Lagoa da Tijuca
Lagoa de Jacarepaguá
Canal Cortado (Leste)
Canal Cortado (Oeste)
Rio Marinho
Canal do Portelo
Canal do Urubu
Lagoa VC
Lagoa de Marapendi
Canal das Taxas (Leste)
Canal das Taxas (Oeste)
Mar Sernambetiba
Meio do Canal de Sernambetiba
Fim do Canal de Sernambetiba
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656000
658000
660000
662000
664000
666000
668000
670000
672000
674000
676000
Altura Máxima de Maré (m)
A1
A2
A3
A4a A4b
Redução Relativa ao Mar
A1
A2
A3
A4a A4b
1.10
0.13
0.04
0.04
0.04
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-
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89%
96%
96%
96%
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96%
96%
98%
98%
98%
-
1.10
0.13
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
1.10
-
1.10
0.17
0.26
0.28
0.39
0.31
0.30
0.31
0.14
0.15
0.48
1.10
0.48
0.35
1.10
0.16
0.23
0.25
0.30
0.24
0.24
0.26
0.26
0.18
0.16
0.50
1.10
0.50
0.31
1.10
0.15
0.23
0.25
0.31
0.23
0.23
0.27
0.27
0.15
0.15
0.48
1.10
0.48
0.30
0%
89%
97%
97%
97%
97%
97%
97%
97%
98%
98%
98%
-
0%
85%
76%
75%
65%
72%
73%
72%
87%
86%
56%
0%
56%
68%
0%
85%
79%
77%
73%
78%
78%
76%
76%
84%
85%
55%
0%
55%
72%
0%
86%
79%
77%
72%
79%
79%
75%
75%
86%
86%
56%
0%
57%
73%
- 14 COPPE/UFRJ
Sumário dos resultados
s
da
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Sernambetiba
C
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7454500
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Rio
 Intensidade das correntes
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7458500
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7460500
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pendi
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Canal
das
Canal
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J
C
7452500
G
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Canal
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H
L
B
A
Oceano Atlântico
7450500
(UTM)
Estação
Mar da Barra
Lagoa da Tijuca
Lagoa de Jacarepaguá
Canal Cortado (Leste)
Canal Cortado (Oeste)
Rio Marinho
Canal do Portelo
Canal do Urubu
Lagoa VC
Lagoa de Marapendi
Canal das Taxas (Leste)
Canal das Taxas (Oeste)
Mar Sernambetiba
Meio do Canal de Sernambetiba
Fim do Canal de Sernambetiba
A1
Nível Médio (m)
A2
A3
A4a
0.00
0.13
0.12
0.12
0.12
0.12
0.12
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0.11
0.11
0.11
-
0.00
0.10
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
0.11
-
0.00
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.07
0.07
0.05
0.00
0.05
0.05
0.00
0.07
0.05
0.06
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0.06
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0.06
0.05
0.07
0.07
0.05
0.00
0.05
0.05
654000
656000
658000
660000
662000
664000
666000
668000
670000
672000
674000
676000
A4b
Velocidade Máxima (m/s)
A1
A2
A3
A4a
A4b
Velocidade Média (m/s)
A1
A2
A3
A4a
A4b
0.00
0.06
0.06
0.06
0.06
0.05
0.06
0.06
0.06
0.05
0.05
0.06
0.00
0.05
0.05
0.03
0.02
0.00
0.01
0.00
0.01
0.00
0.00
0.01
0.00
0.00
-
0.02
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
-
0.03
0.02
0.00
0.01
0.00
0.01
0.00
0.01
0.00
0.01
0.00
0.00
-
0.02
0.03
0.03
0.35
0.30
0.15
0.23
0.02
0.03
0.22
0.25
0.06
0.75
0.01
0.02
0.03
0.03
0.20
0.31
0.12
0.20
0.07
0.00
0.03
0.21
0.23
0.06
0.75
0.01
0.02
0.03
0.02
0.20
0.33
0.14
0.20
0.06
0.01
0.03
0.23
0.30
0.05
0.63
0.01
0.02
0.01
0.00
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
-
0.01
0.02
0.02
0.22
0.19
0.10
0.15
0.01
0.02
0.14
0.16
0.04
0.48
0.00
0.01
0.02
0.02
0.13
0.20
0.08
0.13
0.04
0.00
0.02
0.13
0.15
0.04
0.48
0.00
0.01
0.02
0.01
0.13
0.21
0.09
0.13
0.04
0.01
0.02
0.14
0.19
0.03
0.40
0.00
- 15 COPPE/UFRJ
Exemplos de resultados _A1
Preamar
662000
664000
666000
670000
La
R
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Rio
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M
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7450500
654000
676000
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674000
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7452500
674000
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Itan
Oceano Atlântico
670000
na
0.12
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Canal
Rio da Barra
672000
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0.14
7456500
Oceano Atlântico
668000
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Pa
668000
Rio da Cachoeira
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.30
Escala de Velocidade (m/s)
Ca n
a
Canal
7450500
[Referente ao NMM]
666000
0.16
Tijuca
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Ca
0.18
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Rio
0.20
M
Rio Cacambe
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7458500
0.22
Canal de Mara
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660000
664000
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Ar
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658000
662000
0.24
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660000
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do C
658000
0.28
Lagoa da
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7452500
656000
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7454500
654000
Pe
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Rio do Marinho
Canal
656000
Rio
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Ca n
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Ca
Rio
Rio
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Canal
lo
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Po
Elevação de Nível de Água (m)
654000
a
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7456500
Rio
Rio da Barra
7450500
(UTM)
Rio da Cachoeira
xas
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rim
676000
Tijuca
pendi
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mo
a
ar
Ca
das Ta
Canal de Mara
rapendi
Lagoa de Ma
7460500
qu
Ta
Rio
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R
Rio Cacambe
674000
na
io
7458500
vu
Pa
672000
a
ga
Oceano Atlântico
670000
R
Rio V
Pequeargem
na
io
ro
Ar
orta
do C
Rio V
Pequeargem
na
7460500
668000
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Exemplos de resultados _A2
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- 17 COPPE/UFRJ
Exemplos de resultados _A3
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[Referente ao NMM]
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Baixamar
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(UTM)
Oceano Atlântico
Escala de Velocidade (m/s)
7450500
668000
654000
656000
658000
660000
662000
664000
666000
668000
670000
672000
674000
676000