Calibração de um Modelo Chuva-Vazão em Bacias sem Monitoramento Fluviométrico a partir de Curvas de Permanência Sintéticas

Abstract

O conhecimento de variáveis e funções hidrológicas em uma dada seção fluvial, bem como de suas séries temporais de vazões médias diárias, viabiliza o planejamento, o projeto e a operação de estruturas de aproveitamento de recursos hídricos, em bacias hidrográficas monitoradas. Nas bacias desprovidas de registros sistemáticos de cota e descarga, no entanto, faz-se necessário desenvolver metodologias que possibilitem a transferência das informações hidrológicas existentes em outras bacias. O presente estudo propõe e avalia um método para calibração automática de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento hidrométrico, utilizando como paradigma do processo hidrológico a curva de permanência sintética de longo período, obtida a partir de um modelo estatístico regional. Neste contexto, as curvas de permanência de longo período constituem funções características próprias do regime hidrológico da bacia hidrográfica em estudo e são aqui usadas como instrumento para calibração dos parâmetros de um modelo conceitual chuva-vazão. Uma vez obtidos os parâmetros que comandam a síntese hidrológica do modelo em questão, a simulação contínua de descargas, ao longo de um dado período de tempo, viabiliza avaliações hidrológicas diversas, tais como a análise de freqüência de eventos raros, o balanço hídrico de reservatórios, os estudos de amortecimento de cheias e de disponibilidades hídricas. A metodologia aqui apresentada compõe-se basicamente de duas partes. Na primeira delas, é proposto um método para regionalização de curvas de permanência de longo período, permitindo a transferência dessa função hidrológica a locais não-monitorados, desde que esses se localizem na mesma região homogênea das bacias com dados. Na segunda etapa, é realizada a calibração do modelo chuva-vazão RIO GRANDE tendo como objetivo simular as curvas de permanência sintetizadas a partir do modelo regional. Em ambas as fases, são calculados alguns índices de desempenho, cujo objetivo é avaliar a confiabilidade proporcionada pelos procedimentos envolvidos.

Regional models of flow-duration curves of perennial and intermittent streams and their use for calibrating the parameters of a rainfall–runoff model

“…Yu and Yang (2000) suggested a methodology for hydrological models calibration using synthetic FDCs. The main idea is to find a set of parameters able to synthetize the ranked flows, with no obligation to reproduce their serial structure (Pinheiro and Naghettini 2010). This structure is retrieved indirectly, through the evolution of rainfall and evaporation over the simulation period.…”

“…The area under the curve represents the total runoff volume in the period of record. A wide range of uses are associated with FDCs: water availability studies, hydropower generation and reservoir operation, water quality assessment (Cole et al 2003), hydrological regional analysis (Mohamoud 2008) and, more recently, the indirect calibration of the parameters of rainfall-runoff models (Liu and Han 2010, Pinheiro and Naghettini 2010, Westenberg et al 2011, Prafulla et al 2012.…”

Regionalization of hydrological model parameters for the semi-arid region of the northeast Brazil

“…Several authors proposed the regionalization of flow permanence curves as the hydrological response or one of the "signatures" of the watershed (LIU;HAN 2010;PINHEIRO;NAGHETTINI, 2010;WESTERBERG et al, 2011;PRAFULLA;YILMAZ;GUPTA, 2012;COSTA et al, 2014). In this last article, the authors use the regionalization methodology of permanence curves for watersheds in two Brazilian regions.…”

Permanence of Water Effectiveness in the Root Zone of the Caatinga Biome

“…The method of permanence curves (describe the probabilistic distribution of an event to happen or be overcome) has been often used to explain the temporal dynamics of water availability (PINHEIRO and NAGHETTINI 2010;NOVAES et al 2009;SILANS;ALMEIDA;PORTO 2009;CRUZ and TUCCI 2008;BLANCO;SECRETAN;FAVRE 2007;DE ARAÚJO, GÜNTNER and BRONSTERT 2006;DE ARAÚJO and PIEDRA 2009;CAMPOS 2010). However, there are few applications of the method in relation to the availability of water in the soil.…”