Simulação contínua vs. simulação de eventos para estimativa de hidrogramas de cheia

Abstract

Hidrogramas de cheia são informações fundamentais para estudos de controle de inundação e estudos hidrológicos em geral, especialmente para o dimensionamento e operação de estruturas hidráulicas. Nesse sentido, a modelagem hidrológica constituí uma ferramenta para avaliação de inundações e medidas de controle. Hidrogramas de cheia podem ser estimados a partir de modelos de transformação chuva-vazão utilizando diferentes metodologias de simulação hidrológica. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência do emprego da metodologia de simulação contínua e de eventos em um modelo chuva-vazão para estudos de controle de cheia. As duas metodologias tradicionalmente utilizadas em estudos relacionados a inundações – contínua e de eventos – foram empregadas na aplicação de um modelo chuva-vazão na bacia hidrográfica do rio Itajaí-Açu, utilizando o software HEC-HMS v 4.1. Assim, verificou-se a capacidade das metodologias de simulação hidrológica empregadas na estimativa de hidrogramas de cheia e a capacidade do modelo em representar cheias de diferentes magnitudes em pontos de interesse da bacia. Com base nas métricas selecionadas para análise de desempenho dos modelos (coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe, erro de vazões máximas anuais e erro do volume do hidrograma) no posto selecionado para calibração e verificação, o modelo de eventos apresentou maior acurácia para as três métricas utilizadas. A representação de vazões em postos de verificação exclusiva não mostrou um desempenho adequado das metodologias de simulação utilizadas, por isso entende-se que a etapa de calibração foi fundamental para o desempenho do modelo chuva-vazão.

Flood hydrographs are a fundamental piece of information to flood control studies and to hydrological studies in general, especially to water structures design and operation. Thus, hydrological models are seen as an assessment tool for flood related studies and for flood control measures. Flood hydrographs can be obtained by applying a rainfall-runoff model using different simulation methods. The aim of this study is to evaluate the influence of continuous simulation and event-based methods in rainfall-runoff models for flood control studies. Continuous simulation and event-based simulation are typical approaches. A continuous rainfall-runoff simulation and an event-based rainfall-runoff simulation were applied in the Itajaí-Açu river basin, using HEC-HMS v 4.1. The influence of both simulation approaches used in the estimation of flood hydrographs and the model's capacity to represent distinct flood magnitudes at different points within the basin were evaluated. Based on the metrics selected for model’s performance analysis (Nash-Sutcliffe efficiency coefficient, annual maximum flow error and hydrograph volume error) at the calibration and verification point, the event-based model presented the highest accuracy for the three metrics used. The flow representation at exclusive verification points did not show an adequate performance for both continuous and event-base simulation approaches. Thus, the calibration process was fundamental for an adequate rainfall-runoff modelling performance.