Otimização de parâmetros no ajuste de modelos matemáticos em bacias hidrográficas de escassos registros hidrológicos

Abstract

A realização de estudos hidrológicos em bacias hidrográficas justifica-se pela necessidade de compreender-se o funcionamento do balanço hídrico, os processos que controlam o movimento da água e os impactos de mudanças do uso da terra sobre a quantidade e qualidade da água, sempre com o objetivo de planejar o uso das águas visando à própria sustentabilidade. Frequentemente, os projetos de aproveitamento de recursos hídricos recaem em locais com ausência de dados. Em tais situações, tem-se como alternativa de procedimento a formulação e aplicação de modelos hidrológicos. No entanto, tais modelos possuem parâmetros que necessitam ser otimizados. A otimização de parâmetros de modelos hidrológicos do tipo chuva-vazão, associados às características físicas e geomorfológicas da bacia hidrográfica, torna esses modelos aplicáveis em locais sem dados ou com poucos dados. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para otimização de parâmetros físicos de um modelo matemático do tipo chuva-vazão, visando a obtenção de hidrogramas em subbacias sem medição. O modelo usa um algoritmo de otimização recentemente desenvolvido chamado Pesquisa Harmônica. Para a otimização dos parâmetros e validação do modelo, são utilizados dados pluviométricos e fluviométricos obtidos na bacia hidrográfica do Rio Aquidauana, drenada na seção da Ponte do Grego, no estado de Mato Grosso do Sul e dados de precipitação em sete (07) postos de observação influentes, além das informações sobre as características físicas das bacias.

The realization of hydrologics investigations on watersheds are justfied by the need to understand the functioning of the hydric balance, the processes that control the movement of the water and the impacts of changes of the lad use on water quality and quantity, with order to plan the use of the water having in view the sustainability. Often, the water resource utilization’s designs fall in places with no data. In such situations, there is an alternative procedure for the formulation and application of the hydrologic models. However, such models have parameters that need to be optimized. The optimization of parameters of the hydrological rainfall-runoff models associated with physical and geomorphologic characteristics of the watershed, making these models apply in places with no data or limited data. This research developed a methodology for optimization of physical parameters of a rainfall-runoff mathematical model, to obtain hydrograph on sub-basins without measurement. The model uses a recently developed optimization algorithm: Harmony Search. For the optimization of parameters and validation of the model, are used stream flow and rainfall data obtained in the watershed of the River Aquidauana, drained in the section of the Ponte do Grego in the state of Mato Grosso do Sul and precipitation data from seven (07) station influential observation, in addition to information about the physical characteristics of the basins.