%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/11.19.18.59
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/11.19.18.59.02
%T Modelagem hidrológica de grande escala aplicada à bacia hidrográfica do Paraíba do Sul
%J Large scale hydrological modeling applied to the Paraíba do Sul river basin
%D 2020
%8 2019-12-04
%9 Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto)
%P 145
%A Cassalho, Felício,
%E Novo, Evlyn Márcia Leão de Moraes (presidente),
%E Rennó, Camilo Daleles (orientador),
%E Silva, Benedito Cláudio da (orientador),
%E Borma, Laura de Simone,
%E Reis, João Bosco Coura dos,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K MGB-IPH, TRMM, MERGE/CPTEC.
%X A gestão e engenharia dos recursos hídricos é intrinsecamente dependente da descrição dos processos hidrológicos. Idealmente, estes processos são avaliados em termos de dados observacionais dos componentes do ciclo hidrológico. A carência de dados, impossibilidade de monitoramento contínuo dos recursos hídricos e a necessidade de avaliação de cenários leva a utilização de modelos hidrológicos. Modelos hidrológicos de grande escala são amplamente utilizados no Brasil devido a característica de baixa densidade espaço-temporal do monitoramento hidrológico no país. A maioria das aplicações destes modelos se dão em bacias esparsamente ocupadas, cobertas por vegetação nativa ou agricultura. Neste contexto, o presente estudo propõe avaliar a aplicabilidade de modelos de grande escala em bacias urbanizadas por meio da aplicação do Modelo Hidrológico de Grandes Bacias (MGB-IPH) na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul (BHPS). Tendo em vista que a precipitação é a principal entrada desses modelos, produtos de precipitação 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 precipitação por sensores remotos, assim como a do MGB-IPH na BHPS, foi então avaliada em termos da i) análise de sensibilidade do modelo, ii) calibração e validação, iii) análise dos parâmetros calibrados. A partir da análise de sensibilidade do modelo, aplicado a 16 sub-bacias da BHPS, foi possível identificar que o parâmetro de armazenamento de água no solo (𝑊𝑚) é o mais influente sobre as vazões simuladas, seguido dos parâmetros de forma da curva de saturação (𝑏), de drenagem sub-superficial (𝐾𝑖𝑛𝑡), de escoamento subterrâneo (𝐾𝑏𝑎𝑠), e de propagação superficial nas mini-bacias (𝐶𝑠). Além disso, foi identificado que a sensibilidade é dependente das características fisiográficas da bacia, e, nesse contexto, as vazões simuladas a partir de áreas de topografia acentuada são mais sensíveis às variações dos parâmetros quando comparadas a áreas planas. Vale destacar também que o produto de sensoriamento remoto MERGE se mostrou superior aos TMPA 3B42V7 para toda a BHPS, sendo capaz de gerar simulações da vazão satisfatórias sem a perda da representatividade hidrológica dos parâmetros calibrados, reforçando assim a importância de abordagens de correção dos produtos de chuva por sensoriamento remoto. Destaca-se também que as limitações impostas pelas seções antropizadas (seções compostas por grandes barramentos e que impossibilitam a utilização de séries históricas de vazões naturais) são um desafio para a simulação de eventos hidrológicos. Estudos futuros devem focar no desenvolvimento de abordagens para simulação das vazões em seções antropizadas, além de avaliar outras fontes de dados de precipitação 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 Paraíba 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 (𝑊𝑚) is the most sensitive, followed by the parameters for the saturation curve form (𝑏), sub superficial flow (𝐾𝑖𝑛𝑡), ground water flow (𝐾𝑏𝑎𝑠), and superficial routing (𝐶𝑠). 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.
%@language pt
%3 publicacao.pdf