Claudia Daza Andrade

Título

Avaliação de Escala de Monitoramento e do Comportamento Hidrológico na Bacia do Rio Piabanha/Rj


Orientador(es)

José Paulo Soares de Azevedo

Resumo

O comportamento hidrológico de uma bacia hidrográfica envolve a integração de diversos processos que se manifestam com grande variabilidade espacial e temporal, exigindo dados de diferentes variáveis hidrometeorológicas compatíveis com a escala de atuação desses processos. Esta tese visa avaliar se a escala de medições de variáveis consideradas no monitoramento hidrológico convencional existente na bacia, como a altura de chuva e vazão, é adequada para um prognóstico confiável da resposta, em termos de vazões, de uma bacia que apresenta tempo de concentração sub-diário. A bacia do rio Piabanha está associada a chuvas intensas que ocasionam enchentes frequentes e aumentam a sua vulnerabilidade pela combinação de suas características de relevo íngreme, de solos pouco espessos e alta densidade demográfica. Nesse sentido, para verificar se é necessário um monitoramento hidrológico mais refinado, principalmente nos estudos de quantificação de vazões, foi aplicado um modelo hidrológico para simular o processo de chuva-vazão, com medições de chuvas tanto diárias quanto horárias, levando em consideração características físicas. Cabe destacar que na bacia do rio Piabanha, os modelos até então utilizados para quantificar vazões empregaram dados em escala de medição diária, sendo este um dos primeiros trabalhos que abordará uma escala temporal horária para tal representação. No que se refere à precipitação, foi feito um estudo do comportamento pluviométrico na região por meio de técnicas de agrupamento de dados (método de Ward), assim como, uma caracterização morfológica da bacia com o intuito de melhor entender a dinâmica dos processos envolvidos no ciclo hidrológico. O modelo empregado foi o HEC-HMS com a metodologia de cálculo de volumes de vazões para processos contínuos usando o algoritmo do SMA (Soil Moisture Accounting). Os resultados obtidos mostraram claramente, uma melhoria da aproximação da realidade, nos hidrogramas observados, fato que reforça a necessidade de se contar com uma rede de monitoramento em escala sub-diária como suporte ao planejamento e gestão de recursos hídricos na bacia do rio Piabanha.

Abstract

The hydrological behaviour of a basin encompasses the integration of several processes which take place involving a wide spatial and temporal variability, requiring data of different hydrometeorological variables that are compatible with the scale of these processes. This thesis aims to assess whether the scale of measurement of variables considered in standard hydrological monitoring, such as precipitation and flow, is adequate for a reliable forecast of the response in terms of the flows for a basin which exhibits a subdaily concentration time. The Piabanha River watershed is associated with heavy rains which cause frequent floods and increase its vulnerability due to a combination of its characteristics of steep terrain, high population density, and shallow soils. In this regard, in order to verify if a more refined hydrological monitoring is necessary, especially in the studies of flow quantification, this work applied a hydrological model to simulate the rainfall-flow process with both daily and hourly rainfall measurements, taking into account local physical characteristics. It should be pointed out that in the Piabanha watershed, the models previously used to quantify flows adopted data measured on a daily measurement scale, and this is one of the first studies that will address a smaller temporal scale for this representation. As for the precipitation, a study of the pluviometric behaviour in the region was carried out using data mining techniques (Ward’s method), as well as a morphological characterization of the basin in order to better understand the dynamics of the processes involved in the hydrological cycle. The model adopted for this study was HEC-HMS with the methodology of calculation of flow volumes for continuous processes with the SMA algorithm (Soil Moisture Accounting). Results obtained clearly show a closer match between model predictions and data from actual hydrographs and justify the need for a better monitoring network in order to support the water resources management in the Piabanha River Basin, particularly in implementing methods of subdaily measurement scales.

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