Quantificação de vazão em pequenas bacias com carência de dados fluviométricos

Abstract

A estimativa de disponibilidade hídrica de bacias sem dados fluviométricos é normalmente feita com base em informações hidrológicas de bacias da mesma região. Para bacias médias e grandes geralmente esta informação está disponível e métodos hidrológicos como a regionalização e modelos chuva-vazão são utilizados. Para pequenas bacias há uma carência maior de dados havendo pouco embasamento para utilização de métodos hidrológicos correntes, o que coloca o problema da estimativa de disponibilidade hídrica de pequenas bacias sem dados fluviométricos como um dos de maior incerteza da hidrologia. O presente estudo visou contribuir a melhorar este quadro ao investigar, para bacias pequenas, métodos alternativos para: (i) monitoramento de baixo custo e; (ii) estimativa de vazões. O monitoramento hidrológico implementado, de baixo custo, priorizou o registro de vazões médias e mínimas fixando a seção por meio de calhas Parshall de fundo raso, dispensando o uso de limnígrafos para a leitura diária. Os resultados obtidos com o monitoramento de 2 a 3 anos em 12 pequenas bacias (1 a 11 km²) de uma rede experimental estabelecida na região serrana do Rio Grande do Sul permitiu estimar o trecho da curva de permanência entre 20 e 1000/4 do tempo. Esse trecho mostrou-se suficiente para estimar suas disponibilidades hídricas. O monitoramento hidrológico de baixo custo forneceu dados para avaliação do método proposto para estimativa de disponibilidade hídrica em pequenas bacias sem dados fluviométricos. O método baseia-se na combinação de um modelo chuva-vazão simplificado com uma amostragem reduzida de vazões que constitui uma solução alternativa à necessidade da obtenção de séries contínuas de vazões, que é feita por um monitoramento convencional. O método proposto considera que uma rápida interação com o meio através de algumas medições locais conduz a uma boa avaliação da disponibilidade hídrica, por um modelo chuva-vazão com dois parâmetros. Os resultados encontrados para as 6 bacias da rede experimental com séries mais longas indicam um erro padrão para a curva de permanência da ordem de 20%. Os resultados alcançados são promissores e sua extensão a outras regiões do Rio Grande do Sul podem diminuir a incerteza das estimativas de métodos disponíveis, mas que podem ser inadequados, como, por exemplo, a extrapolação para pequenas bacias de resultados de uma regionalização baseada em informações de bacias médias e grandes.

The estimation of water availability in basins without flow data is usually performed based on hydrologic information from basins in the sarne region. For medium-size and large basins this information is generally available, and hydrologic methods such as regionalization and rainfall-runoff models are used. For small basins data are often lacking, and there is little foundation on which to base the use of current hydrologic methods, therefore the estimation of water available in small basins without flow data is one of the greatest uncertainties in hydrology. The purpose of the present study is to contribute to improving this picture by investigating, for small basins, altemative methods to (1) perform low cost monitoring and (2) establish flow estimates. The low cost hydrologic monitoring implemented during this research prioritized the recording of mean and minimum flows fixing the cross section by the use of shallow bed Parshall flumes, not requiring limnigraphs for daily reading. The results obtained during 2 to 3 years monitoring, in 12 small basins (1 to 11 km²) belonging to an experimental network established in the mountain region ofRio Grande do Sul, enabled the estimation of a segment of the flow-duration curve between 20 and 100% of the time. This segment proved sufficient to estimate water availability. Low cost hydrologic monitoring supplied data to evaluate the method proposed in order to estimate water available in small basins without flow data. The method is based on the combination of a simplified rainfall-runoff model with reduced flow sampling that constitutes an altemate solution to the need of obtaining continuous flow series which is performed by conventional monitoring. The method proposed considers that single interaction with the physical system through local measurements leads to a good assessment of water available using a two-parameter rainfall-runoff model. The results found for the 6 basins in the experimental network with the longest series indicate a standard error for the flow-duration curve on the order of 20%. The results achieved are promising and extending it to other regions of the state of Rio Grande do Sul could reduce the uncertainty of estimates from available methods, which might be inadequate, as, for instance, the extrapolation of results of regionalization based on information from medium-size and large basins to small basins.