Simulação hidrológica de grandes bacias

Abstract

A simulação da transformação da precipitação em vazão e da propagação da vazão ao longo do sistema de drenagem tem grande utilização em recursos hídricos, em diferentes estudos, inclusive no próprio entendimento dos processos envolvidos na parte terrestre do ciclo hidrológico. Os modelos desenvolvidos para descrever esta transformação iniciaram com relacionamentos empíricos entre as variáveis hidrológicas e aprimoram-se com os modelos distribuídos de pequena escala. Ainda hoje, os modelos dificilmente representam de forma adequada o comportamento físico dos processos em bacias de grande escala. Neste estudo é apresentado um modelo para grandes bacias que permite simular o comportamento físico dos processos envolvidos, considerando as características físicas distribuídas das bacias hidrográficas, seja na descrição determinística dos processos, como na forma de estimativa dos parâmetros. Apesar das escalas das bacias analisadas, o modelo avalia de forma distribuída a variação da cobertura, do tipo e uso do solo, além da própria propagação do escoamento. O modelo foi aplicado a duas bacias hidrográficas de características físicas distintas com vários postos pluviométricos e fluviométricos. As duas bacias possuem cerca de 27.000 km2. A comparação entre as vazões diárias calculadas com o modelo e as observadas em diversos postos fluviométricos na bacia mostrou bons resultados. O modelo permitiu, depois de ajustado, uma análise preliminar de cenários de uso do solo para uma das bacias, e permitiu o melhor entendimento do comportamento hidrológico das bacias, através da comparação dos resultados. Os resultados mostram que as perspectivas de utilização do modelo são grandes, mesmo considerando as condições de disponibilidade de dados no Brasil.

The simulation showing transformation of rain-fall into streamflow, and routing the generated flows through the streams in a basin, is widely used in many fields of water resources analysis, including understanding the earth surface phase processes of the hydrologic cycle. The early mathematical models developed to simulate this transformation were based on empirical relations between hydrological variables. The new-generation hydrological models are physically based and distributed, and are adequate to represent small basins. There are few models able to simulate the hydrological processes in large basins, with an adequate physical base. In this paper we present a physically-based large-scale hydrological model, that takes into account the distributed nature of the basin’s characteristics such as land use, vegetation and stream network. The model was applied to two basins, almost 27.000 km2, with very distinct physical characteristics, and with many rainfall and streamflow gauging stations. The model performance, estimated by the fit between measured and calculated daily river discharges at different gauging stations, was very good. Applying the model enabled a preliminary analysis of land use changes in one of the basins, improving the understanding and comparison of the hydrological behavior of both basins. All results show that a large-scale hydrological model is a very useful tool in water resources analysis, even considering the data availability conditions in countries like Brazil.