Abstract

The simulation showing transformation of rainfall into streamflow, and routing the generated flows through the streams in a basin, is widely used in many fields of water resources analysis, including understandSimulacao Hidrologica de Grandes Bacias 118 ing 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 newgeneration 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. Key-words: simulation; rainfall-streamflow; large basins.

Highlights

  • Tabela 4.7: Resistência superficial de diversos tipos de vegetação em condições de boa disponibilidade de água no solo

  • Tabela 7.3: Tipos de solos na bacia do rio Taquari e os grupos formados para a classificação em blocos

  • Outras características desejáveis nos modelos de grandes bacias são: a compatibilidade com o volume de informações disponível; o realismo da representação do processo físico; a associação entre os valores dos parâmetros e as características físicas das bacias; e a simplicidade e praticidade na aplicação (Pimentel da Silva e Ewen, 2000)

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Summary

PREVISÃO DE VAZÕES COM BASE NA PREVISÃO DE PRECIPITAÇÃO

Tabela 4.1: Características de armazenamento de água nos solos (em 1 m) (adaptado de Rawls et al, 1993). Tabela 8.7: Valores de estimativas de qualidade de ajuste de hidrogramas calculado e observado para alguns postos fluviométricos na bacia do rio Uruguai com os parâmetros calibrados na bacia do rio Taquari Antas. Tabela 8.11: Valores de estimativas de qualidade de ajuste de hidrogramas calculado e observado para alguns postos fluviométricos na bacia do rio Uruguai depois da calibração dos parâmetros, no período de calibração (1985 a 1995). Tabela 8.12: Valores de estimativas de qualidade de ajuste de hidrogramas calculado e observado para postos fluviométricos na bacia do rio Uruguai nos períodos de verificação (1977 a 1985 e 1994 a 1998). Figura 8.12: Curvas de permanência de vazões diárias calculadas e observadas no rio Uruguai (Passo Caxambu) entre 1985 e 1995, após a calibração dos parâmetros.

JUSTIFICATIVA E CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA
OBJETIVOS
ORGANIZAÇÃO DO TEXTO
Introdução
O PAPEL DA VEGETAÇÃO E AS MUDANÇAS DE USO DO SOLO
O comportamento hidrológico do cerrado
VARIAÇÕES CLIMÁTICAS
Variabilidade plurianual na bacia do rio Paraguai
Variabilidade plurianual na bacia do rio Paraná
Possíveis causas da variabilidade plurianual
PREVISÃO DE TEMPO E CLIMA
MODELOS HIDROLÓGICOS E A ESCALA
MODELOS HIDROLÓGICOS DISTRIBUÍDOS
COMPONENTES HIDROLÓGICOS EM MODELOS DE
MODELOS DE GRANDES BACIAS
Variabilidade no interior das células
FONTES DE DADOS PARA MODELOS DE GRANDES BACIAS
CALIBRAÇÃO DE PARÂMETROS DE MODELOS DISTRIBUÍDOS
Múltiplos objetivos e incertezas na calibração de parâmetros
APLICAÇÃO DE MODELOS HIDROLÓGICOS
Estrutura do modelo
Módulo de balanço hídrico na camada superior do solo
Interceptação
A equação de balanço no solo
Escoamento superficial
Escoamento sub-superficial
Escoamento subterrâneo
Evapotranspiração
Evaporação da lâmina interceptada
Transpiração da vegetação
Escoamento nas células
Propagação na rede de drenagem
PARÂMETROS DO MODELO
Parâmetro do fluxo ascendente
Albedo
4.6.10 Resistência superficial
4.6.11 Altura da cobertura vegetal
4.6.12 Armazenamento do solo no ponto de murcha permanente
4.6.13 Armazenamento do solo limite para a mudança da resistência superficial
4.6.14 Tempo de retardo dos reservatórios da célula
4.6.15 Vazão de referência
4.6.16 Coeficiente de rugosidade de Manning
PARÂMETROS QUE INTERFEREM NA ANÁLISE DE MUDANÇAS
Índice de área foliar
Parâmetro de lâmina de interceptação
Resistência aerodinâmica
Resistência superficial
Capacidade de armazenamento do solo
MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO AUTOMÁTICA DOS PARÂMETROS
O algoritmo SCE-UA
Início
Geração da amostra
Hierarquização dos pontos
Mistura dos complexos
Teste de convergência
Atribuição de pesos
O algoritmo MOCOM-UA
DADOS DE ENTRADA DO MODELO
ÁREA ACUMULADA E DELIMITAÇÃO DE SUB-BACIAS
AGREGAÇÃO DE INFORMAÇÃO EM VÁRIAS RESOLUÇÕES
INTERPOLAÇÃO DE DADOS HIDROMETEORLÓGICOS
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA
Discretização
Dados hidrológicos
Calibração dos parâmetros
Ajuste e verificação
Análise de sensibilidade
Aplicação
Avaliação preliminar de efeitos de mudanças de uso do solo
Características físicas da bacia
Variabilidade das vazões na bacia
Análise da variabilidade das vazões
Aplicação com parâmetros de bacia vizinha
Calibração multi-objetivo
Resultados da calibração multi-objetivo
Verificação da calibração multi-objetivo
Conclusões gerais
Análise das mudanças de uso do solo
Análise de variações climáticas
Previsão de vazões com base na previsão de precipitação
RECOMENDAÇÕES
Método do balanço de energia
O método da correlação de vórtices
Calibração dos parâmetros e análise de incerteza
FORMULAÇÃO DA EQUAÇÃO DE ARMAZENAMENTO DE ÁGUA NO SOLO E
COMPORTAMENTO DA EQUAÇÃO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL
BALANÇO DE ENERGIA
RESISTÊNCIA AERODINÂMICA
RESISTÊNCIA SUPERFICIAL
FUNÇÕES OBJETIVO
SENSIBILIDADE DO MODELO AOS PARÂMETROS
BACIA DO RIO URUGUAI
ESTRUTURA DO PROGRAMA
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