Automatização da análise de incerteza no HEC-RAS 1D em python : estudo de caso sobre o efeito da dragagem em inundações urbanas

Abstract

A elaboração de modelos hidrodinâmicos exige sensibilidade do modelador no processo de escolha de parâmetros que melhor representem a realidade de determinado recurso hídrico. No entanto, cenários onde as fontes de calibração são escassas, ou até ausentes, inviabilizam a aferição destes, tornando a escolha dos valores apenas intuitiva, arbitrária e no melhor dos casos, baseados em referências bibliográficas consagradas na área. A análise de incerteza tem como premissa avaliar a sensibilidade destes parâmetros, demonstrando a influência dos valores escolhidos no resultado das simulações. O HEC-RAS possui um API, denominado RASController, que fornece sub-rotinas do programa a um script externo, possibilitando automatização de processos de simulações até então manuais. Este trabalho abordou automatizar o processo de análise de incerteza com um programa desenvolvido em linguagem de programação Python, através da interação com o RASController em um modelo HEC-RAS 1D. O estudo de caso avaliado foi a efetividade da dragagem do arroio Passo das Pedras em Porto Alegre, Brasil, no combate a inundações crônicas. Não há fontes de validação para este recurso hídrico, motivando a análise de incerteza automatizada por um script em python e convergência probabilística por Monte Carlo. Ao final das simulações, foi possível extrair conclusões através de grupos de resultados atrelados a probabilidades de ocorrência oriundos da análise de incerteza.

Hydrodynamics models require correct interpretation of a certain water body to choose the best parameters to represent its reality. However, calibration sources can be lacking, making parameter choosing rather arbitrary because the chosen values can’t be validated. Uncertainty analyses’ main purpose is to acknowledge how sensitive the simulation results are to these parameters. HEC-RAS has an API, called RASController, which can allow external control of some of its subroutines by a script. An application of controlling HEC-RAS via script is automating simulations parameters otherwise manually. This study automated uncertain analysis with an external program written in Python by interacting with RASController in a 1D HEC-RAS model. The case study used was the Passo das Pedras dredging, an urban stream located in Porto Alegre, Brazil, to contain chronic inundations. There are no calibration sources available to this stream, motivating uncertainty analyses by Monte Carlo and statistical convergence. By the end of simulations, the results were shown in probabilistic groups, linked to the uncertainty analyses.