Simulação hidrossedimentológica de grandes bacias : o estudo de caso da bacia da Laguna dos Patos

Abstract

Sedimentos são partículas sólidas, derivadas das rochas, transportadas pela água e depositadas nos leitos dos rios, formando, dessa forma, o ciclo hidrossedimentológico. Para que ocorram melhorias nos processos hidrossedimentológicos e sejam minimizados os impactos decorrentes dos sedimentos, é necessária uma gestão integrada dos recursos hídricos, que tenha por objetivo melhorar a eficiência dos efeitos relacionados à geração, ao transporte e à deposição de sedimentos. Por causa das dificuldades encontradas para se obter dados sobre os processos hidrossedimentológicos em grandes bacias, a modelagem matemática é uma alternativa para se realizar essa gestão integrada. Dessa forma, o presente trabalho visa a modelagem hidrossedimentológica da bacia da Laguna dos Patos, maior laguna estrangulada do mundo e que recebe milhões de toneladas de sedimentos por ano. Foi utilizado o modelo MGB-SED, desenvolvido a partir do acoplamento do módulo de sedimentos ao modelo hidrológico MGBIPH, e a equação principal do modelo é a equação da MUSLE. A calibração do modelo foi realizada para os parâmetros K (fator de erodibilidade do solo) e C (fator de manejo e uso do solo), com a metodologia de calibração manual por tentativa e erro. Os valores de concentração e descarga sólida simulados foram comparados aos valores observados nos dados do portal “Hidroweb”, da Agência Nacional de Águas, utilizando ao todo dados de 20 estações fluviométricas ao longo da bacia, sendo o período simulado de 2001 até 2010 utilizado para calibração, por conter maior quantidade de dados, enquanto o período de 1990 até 2000 foi utilizado para a validação do modelo. A validação é feita comparando os resultados observados e simulados sem alterar os parâmetros de calibração. A métrica principal de avaliação da calibração, a PBIAS, apresentou 17 resultados satisfatórios, entre as 20 estações fluviométricas simuladas, tanto para os valores de concentração de sedimentos finos, quanto para os valores de descarga sólida de sedimentos finos. Obteve-se valores de NSE, para a descarga sólida, entre -1,68 até 0,91 para o período de calibração. A validação não apresentou resultados tão satisfatórios quanto a calibração. Para a PBIAS, foi apresentado 7 resultados satisfatórios para a concentração e 4 resultados satisfatórios para a descarga sólida, entre as 13 estações que possuíam dados nesse período. Os valores de NSE variaram entre -6,29 até 0,81. Além disso, ao comparar os resultados simulados com aqueles encontrados na literatura, foi possível obter grande semelhança. Para o Rio Camaquã, estudos apontam uma descarga sólida de 0,95 milhões de toneladas por ano, enquanto o modelo estimou aproximadamente 1,14 milhões de toneladas por ano. Já para o Rio Jacuí, a estimativa encontrada é de 3,3 milhões de toneladas por ano, enquanto o modelo estimou, aproximadamente, 2,8 milhões de toneladas por ano.

Sediments are solid particles, derived from rocks, transported by water and deposited in riverbeds, forming the hydrosedimentological cycle. For improvements in the hydrosedimentological processes and minimized the effects of generation, transport and deposition of the sediments, it is important and integrated management of water resources. It is very difficult to obtain sediments data in large basins, so recent sediment models are an alternative to assist the management of water resources. The objective of this study is a sediments processes modelling to Patos Lagoon basin, located in both Brazil and Uruguay. It is proposed the use of the model MGB-SED, developed from the coupling of a sediment module to the hydrological model MGB-IPH. The equation used by the model is the MUSLE. The model calibration was done to the parameters K and C, and the method was trial and error. The values of concentration and solid discharge simulated was compared to the observed data from “Hidroweb” portal, from ANA (Agência Nacional de Águas). The total data used was from 20 flow stations in the basin, and the simulated period was from 2001 to 2010 (calibration step), because of the more quantity of observed data, and 1990 to 2000 (validation step). The validation step was done comparing the simulated and observed data, with the same parameters from calibration step. The principal model evaluation technique was the PBIAS and it presented 17 satisfactory results in 20 flow stations simulated data, both to concentration and solid discharge to fine sediments. To NSE evaluation, the range to the calibration step was between -1,68 to 0,91. The validation step was not satisfactory as the calibration step. The PBIAS evaluation presented 7 satisfactory results to concentration and 4 satisfactory results to solid discharge, between the 13 flow stations that presented results in this period. The NSE evaluation, in the validation step, ranged between -6,29 to 0,81. This study obtained similar values between the simulated data and values estimated in previous studies in the basin. To the Camaquã River, the estimated values presented a solid discharge of 0,95 million t/year, while the model estimated about 1,14 million t/year. In the Jacuí River, the estimated values presented 3,3 million t/year, while the model estimated 2,8 million t/year.