Modelo hidrológico distribuído para o monitoramento de inundações na bacia do rio Sapucaí, MG

• Main Author: João Bosco Coura dos Reis
• Other Authors: Camilo Daleles Rennó
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2018
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/04.04.14.16

Inundações são eventos naturais que ocorrem periodicamente nos cursos dágua. Atividades antrópicas e a ocupação intensa e irregular das bacias hidrográficas tem exposto a população progressivamente a estes perigos hidrometeorológicos. No Brasil, a Lei n° 12.608, de 10 de abril de 2012, instituiu a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil (PNPDEC), autorizando a criação de sistemas de informações e monitoramento de desastres, como forma de medidas preventivas e mitigadoras de situação de risco. O monitoramento de inundações passa, primeiramente, pelo estudo e caracterização da resposta hidrológica da bacia hidrográfica, o que pode ser feito por meio de modelos. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi examinar a viabilidade de uso do modelo hidrológico do tipo chuva-vazão LISFLOOD para estimar a vazão, com foco nos eventos de inundações, em um trecho da bacia hidrográfica do rio Sapucaí, no sul de Minas Gerais. Adicionalmente, avaliou-se a confiabilidade de dois produtos de precipitação por satélite, TRMM 3B42 e Hidroestimador, como fonte de informações para aplicações do modelo. Para isso o modelo foi calibrado pelo software hydroPSO, utilizando como forçante dados diários de precipitação observada no período de janeiro de 2007 a dezembro de 2009. Os principais resultados do trabalho mostraram que os produtos de precipitação por satélite são mais adequados para aplicações em escala mensal do que na escala diária, sendo necessários aprimoramentos nas estimativas de precipitação para reduzir os erros e incertezas presentes nos produtos diários. A calibração do LISFLOOD permitiu compensar, até certo ponto, erros e incertezas nos dados de entrada do modelo, de modo a obter o melhor conjunto de valores dos parâmetros para representar as respostas hidrológicas da bacia aos eventos de chuva. Contudo, novas configurações no processo de calibração podem ser feitas para melhorar os resultados das simulações. As simulações com o modelo LISFLOOD durante a fase de validação mostraram que, de forma geral, o modelo foi capaz de simular a vazão do rio Sapucaí a partir dos dados observados de precipitação e dos dois produtos de satélite. No entanto, as simulações com os produtos de satélite apresentaram erros que estão associados à qualidade dos produtos de satélites em representar a precipitação na região. Concluindo, o trabalho demonstrou a aplicação do modelo LISFLOOD para a simulação das respostas hidrológicas da bacia do rio Sapucaí, região recorrentemente atingida por inundações, o que torna os resultados aqui encontrados essenciais, visto que podem subsidiar trabalhos futuros que visem fornecer mais informações sobre a condição hidrológica do rio Sapucaí. === Floods are natural events that periodically occur in rivers. Anthropogenic activities and the intense and irregular occupation of river basins have exposed the population progressively to these hydrometeorological hazards. The law no. 12608, of April 10, 2012, established the National Policy on Civil Protection and Defense (PNPDEC abbreviation in Portuguese) in Brazil, authorizing the creation of disaster monitoring systems, as a measure for the prevention and mitigation of the risk situation. The monitoring of floods involves primarily the study and characterization of river basin hydrological responses, which can be done by models. In this context, the objective of this study was to examine the reliability of the spatially distributed LISFLOOD model to estimate the discharge, focusing on flood events, of a section of the Sapucaí river basin in the south of Minas Gerais. Additionally, the reliability of two satellite precipitation products (TRMM 3B42 and Hydroestimator) was investigated as a source of information for model applications. For this, observed precipitation data step from January 2007 until December 2009 at a daily time was used to drive the LISFLOOD model during the calibration procedure. The main results showed that satellite precipitation products are better suited for applications on a monthly scale than on the daily scale, and that improvements in precipitation estimates are necessary to reduce the errors and uncertainties present in daily products. The calibration of LISFLOOD by the open source hydroPSO R package allowed, up to a certain extent, the compensation of errors and uncertainties in model input data, by obtaining the best set of parameter values to represent the basin hydrological responses to rainfall events. However, new settings in the calibration process can be made to improve simulation results. The simulations with the LISFLOOD model during the validation period showed that, in general, the model was able to simulate the discharge of the Sapucaí River from observed precipitation data and from the two satellite products. However, the simulations with the satellite products presented errors that are associated with the quality of the satellite products in representing precipitation in the region. In conclusion, the work demonstrated the application of the LISFLOOD model for the simulation of hydrological responses of the Sapucaí river basin, a region that is recurrently affected by floods, which makes the results found here essential, since they may support future work aimed at providing more information on the hydrological condition of the Sapucaí River.