Modelos hidrológicos distribuídos

Os modelos hidrológicos procuram representar a parte terrestre do ciclo hidrológico, transformando a precipitação que cai sobre a bacia em vazão numa determinação seção de um rio. O conhecimento foi inicialmente fragmentado pela análise de cada um dos processos, como a avaliação da precipitação, interceptação vegetal, evapotranspiração, infiltração e percolação, balanço de água nas camadas superior e inferior do solo e o escoamentos superficial, sub-superficial, subterrâneo e em rios, canais e lagos. Os modelos vieram para integrar todos estes processos de forma a obter variáveis intermediárias e de saída da bacia como a vazão. Inicialmente a bacia hidrográfica foi considerada concentrada, ou seja, estas variáveis eram consideradas médias sobre a bacia. No entanto, isto não era coerente com a realidade, já que a variação das características físicas da bacia é muito grande e os modelos ditos “concentrados” não eram confiáveis para bacias grandes. As bacias foram sub-divididas considerando sub-bacias de tamanhos menores, onde em cada sub-bacia as características eram consideradas uniforme. Esta situação também não era realísta, pois o comportamento no balanço vertical (chuva, interceptação, evapotranspiração, infiltração, percolação e umidade do solo) depende do tipo, uso do solo e geologia, enquanto os processos de escoamento (horizontais) dependem da drenagem da área, que é baseado nas condições de relevo. Numa bacia, estes sistemas não são uniformes nos mesmos padrões. Portanto, já no final década de 90, são apresentados os modelos distribuídos mais modernos onde são separadas as discretizações desses dois processos, onde o escoamento é representado por módulos quadrados (chamados de “Blocos” ou atualmente de “mini-bacias”), definidos de acordo com o relevo superficial em toda a bacia, classificada de acordo com o solo, seu uso e geologia, denominado de Unidades de Resposta Hidrológica (URH). Em cada bloco poderão existir todos os URHs no qual toda a bacia é discretizada. Para cada URH são feitos os balanços que são drenados nos blocos. Esta linhagem de modelos distribuídos tem crescido em função da facilidade de obter mais informações por geoprocessamento e ferramentas que permitem tratar as bacias com informações existentes na internet. Nesta classe está o modelo IPH-MGB mais utilizado no Brasil (aplicado em pelo menos 70% da área do país). Nos últimos anos este modelo evoluiu e os módulos de cada sub-bacia tomaram a forma de bacia, não mais dimensões quadradas, o uso de uma série de softwares para processamento dos dados e recentemente integrado a um modelo hidrodinâmico para escoamento em rios e canais, simulando o rio Solimões. Nas figuras abaixo pode-se observar a discretização do rio Solimões, os trechos com simulação hidrodinâmica e a imagem que comparou a várzea de inundação de uma imagem com a simulada pelo modelo. O modelo também foi ajustado as vazões e níveis dos rios. Os interessados nos detalhes do modelo podem obter mais informações em Paiva, 2009 (referência abaixo). A vantagem desta ferramenta é de permitir uma avaliação de conjunto de sistemas complexos, avaliarem seus componentes e analisar potenciais impactos sobre o ciclo hidrológico, aprimorando mais o conhecimento. Nas semanas próximas vamos mostrar outros resultados e aplicações.

COLLISCHONN, W, 2001. Simulação hidrológica de Grandes Bacias. Tese de Doutorado. Instituto de Pesquisas Hidráulicas. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

PAIVA, R., 2009. Modelagem Hidrológica e Hidrodinâmica de Grandes Bacias: Rio Solimões. Dissertação de Mestrado Instituto de Pesquisas Hidráulicas. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. (Download em: http://rhama.net/DissertacaoPaiva2009.pdf)