@MastersThesis{Cassalho:2020:MoHiGr,
author = "Cassalho, Fel{\'{\i}}cio",
title = "Modelagem hidrol{\'o}gica de grande escala aplicada {\`a} bacia
hidrogr{\'a}fica do Para{\'{\i}}ba do Sul",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2020",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-12-04",
keywords = "MGB-IPH, TRMM, MERGE/CPTEC.",
abstract = "A gest{\~a}o e engenharia dos recursos h{\'{\i}}dricos {\'e}
intrinsecamente dependente da descri{\c{c}}{\~a}o dos processos
hidrol{\'o}gicos. Idealmente, estes processos s{\~a}o avaliados
em termos de dados observacionais dos componentes do ciclo
hidrol{\'o}gico. A car{\^e}ncia de dados, impossibilidade de
monitoramento cont{\'{\i}}nuo dos recursos h{\'{\i}}dricos e a
necessidade de avalia{\c{c}}{\~a}o de cen{\'a}rios leva a
utiliza{\c{c}}{\~a}o de modelos hidrol{\'o}gicos. Modelos
hidrol{\'o}gicos de grande escala s{\~a}o amplamente utilizados
no Brasil devido a caracter{\'{\i}}stica de baixa densidade
espa{\c{c}}o-temporal do monitoramento hidrol{\'o}gico no
pa{\'{\i}}s. A maioria das aplica{\c{c}}{\~o}es destes modelos
se d{\~a}o em bacias esparsamente ocupadas, cobertas por
vegeta{\c{c}}{\~a}o nativa ou agricultura. Neste contexto, o
presente estudo prop{\~o}e avaliar a aplicabilidade de modelos de
grande escala em bacias urbanizadas por meio da
aplica{\c{c}}{\~a}o do Modelo Hidrol{\'o}gico de Grandes Bacias
(MGB-IPH) na Bacia Hidrogr{\'a}fica do Rio Para{\'{\i}}ba do
Sul (BHPS). Tendo em vista que a precipita{\c{c}}{\~a}o {\'e} a
principal entrada desses modelos, produtos de
precipita{\c{c}}{\~a}o baseados em sensores remotos, incluindo o
amplamente utilizado TMPA 3B42V7 e o produto corrigido MERGE,
foram validados com dados observacionais. A aplicabilidade dos
produtos de precipita{\c{c}}{\~a}o por sensores remotos, assim
como a do MGB-IPH na BHPS, foi ent{\~a}o avaliada em termos da i)
an{\'a}lise de sensibilidade do modelo, ii)
calibra{\c{c}}{\~a}o e valida{\c{c}}{\~a}o, iii) an{\'a}lise
dos par{\^a}metros calibrados. A partir da an{\'a}lise de
sensibilidade do modelo, aplicado a 16 sub-bacias da BHPS, foi
poss{\'{\i}}vel identificar que o par{\^a}metro de
armazenamento de {\'a}gua no solo (\𝑊\𝑚) {\'e}
o mais influente sobre as vaz{\~o}es simuladas, seguido dos
par{\^a}metros de forma da curva de satura{\c{c}}{\~a}o
(\𝑏), de drenagem sub-superficial
(\𝐾\𝑖\𝑛\𝑡), de escoamento
subterr{\^a}neo (\𝐾\𝑏\𝑎\𝑠), e
de propaga{\c{c}}{\~a}o superficial nas mini-bacias
(\𝐶\𝑠). Al{\'e}m disso, foi identificado que a
sensibilidade {\'e} dependente das caracter{\'{\i}}sticas
fisiogr{\'a}ficas da bacia, e, nesse contexto, as vaz{\~o}es
simuladas a partir de {\'a}reas de topografia acentuada s{\~a}o
mais sens{\'{\i}}veis {\`a}s varia{\c{c}}{\~o}es dos
par{\^a}metros quando comparadas a {\'a}reas planas. Vale
destacar tamb{\'e}m que o produto de sensoriamento remoto MERGE
se mostrou superior aos TMPA 3B42V7 para toda a BHPS, sendo capaz
de gerar simula{\c{c}}{\~o}es da vaz{\~a}o satisfat{\'o}rias
sem a perda da representatividade hidrol{\'o}gica dos
par{\^a}metros calibrados, refor{\c{c}}ando assim a
import{\^a}ncia de abordagens de corre{\c{c}}{\~a}o dos
produtos de chuva por sensoriamento remoto. Destaca-se tamb{\'e}m
que as limita{\c{c}}{\~o}es impostas pelas se{\c{c}}{\~o}es
antropizadas (se{\c{c}}{\~o}es compostas por grandes barramentos
e que impossibilitam a utiliza{\c{c}}{\~a}o de s{\'e}ries
hist{\'o}ricas de vaz{\~o}es naturais) s{\~a}o um desafio para
a simula{\c{c}}{\~a}o de eventos hidrol{\'o}gicos. Estudos
futuros devem focar no desenvolvimento de abordagens para
simula{\c{c}}{\~a}o das vaz{\~o}es em se{\c{c}}{\~o}es
antropizadas, al{\'e}m de avaliar outras fontes de dados de
precipita{\c{c}}{\~a}o potencialmente superiores ao MERGE.
ABSTRACT: A proper water resources management and engineering is
intrinsically dependent on the correct understanding of the
hydrological processes. Ideally, such processes are evaluated in
terms of in situ data. However, due to the incapability of a
continuous water resources monitoring as well as the necessity of
simulating scenarios, hydrological models have been used.
Large-scale models are widely used in Brazil as a consequence of
the sparse hydrological monitoring network available. Most
applications of such models take place in low-population density
watersheds, mostly covered by native vegetation and agricultural
lands. In this context, the present study assesses the large-scale
hydrological models applicability in urbanized watersheds. A case
study will be carried on the Para{\'{\i}}ba do Sul River Basin
(BHPS) where the MGB-IPH model will be implemented. Given the
strong influence exerted by precipitation, some remote
sensing-based precipitation products, including the well-known
TMPA 3B42V7 and the bias-corrected MERGE, were validated against
gauged precipitation measures before being used in the model. The
remote sensing-based precipitation products applicability, as well
as the MGB-IPHs at the BHPS, was evaluated in terms of i)
sensitivity analysis of parameters, ii) model calibration and
validation, and iii) calibrated parameter analysis. Based on the
sensitivity analysis, applied to 16 BHPS sub-watersheds, the water
storage soil capacity parameter (\𝑊\𝑚) is the
most sensitive, followed by the parameters for the saturation
curve form (\𝑏), sub superficial flow
(\𝐾\𝑖\𝑛\𝑡), ground water flow
(\𝐾\𝑏\𝑎\𝑠), and superficial
routing (\𝐶\𝑠). Moreover, it was found that
models sensitivity is dependent on the watersheds physiographic
characteristics. In this context, the simulated flows from complex
terrains are more sensitive to parameters variations than those
from flatter areas. In addition, it was observed that the remote
sensing precipitation product MERGE is superior to the TMPA 3B42V7
for the entire BHPS. This product was also capable of generating
satisfactory runoff simulations without calibrating unrealistic
parameter values, thus, reinforcing the importance of
precipitation bias correction methods. Finally, the limitations
imposed by highly anthropized watersheds (mainly those with large
dams where natural streamflow calibration is not possible) present
a challenge to hydrological simulation. Future studies should
focus on the development of highly anthropized watersheds
simulation approaches, as well as evaluate potentially superior
remote sensing-based precipitation products.",
committee = "Novo, Evlyn M{\'a}rcia Le{\~a}o de Moraes (presidente) and
Renn{\'o}, Camilo Daleles (orientador) and Silva, Benedito
Cl{\'a}udio da (orientador) and Borma, Laura de Simone and Reis,
Jo{\~a}o Bosco Coura dos",
englishtitle = "Large scale hydrological modeling applied to the Para{\'{\i}}ba
do Sul river basin",
language = "pt",
pages = "145",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3UE6B55",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3UE6B55",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "03 maio 2024"
}