Distribuição espacial e temporal do escoamento superficial em bacias hidrográficas

Abstract

A necessidade de conservação dos recursos hídricos induz os pesquisadores à busca de um melhor entendimento e interação do processo dinâmico de transformação que envolve todo o ciclo hidrológico. A escassez de estações meteorológicas e fluviométricas, associada às grandes dimensões das bacias hidrográficas do país, impossibilitam a quantificação do volume de água escoado nas pequenas bacias, bem como seu comportamento ao longo do trecho de escoamento. No presente estudo, objetivou-se desenvolver um modelo matemático e computacional que analise e determine a distribuição espacial e temporal do escoamento superficial unidimensional, em bacias hidrográficas. O modelo permite gerar hidrogramas com base em dados fisiográficos, vazões observadas em um posto fluviométrico à jusante e dados de precipitação, em diversas subbacias de interesse, que não disponham de medições de vazão. A bacia hidrográfica em estudo localiza-se no Rio Aquidauana, acima do posto fluvial Ponte do Grego, e foi discretizada em uma, quatro, onze, vinte e seis e cem sub-bacias. Os dados físicos e de chuvas para o período estudado foram obtidos e dimensionados para cada forma de discretização. O modelo matemático foi baseado no método da onda cinemática, e convenientemente discretizado, utilizando-se o método numérico de diferenças finitas com variáveis adimensionais. O modelo apresentou resultados satisfatórios para todos os tipos de discretização, quando comparados com os dados observados, não apresentando restrições quanto à configuração física das bacias e quanto aos intervalos de chuva, podendo assim ser aplicado em qualquer tipo de bacia hidrográfica.

The need for water resource conservation has induced researchers to search a better understanding of the dynamic transformation processes involved in the hydrological cycle. The scarcity of meteorological and fluviométric stations, associated with the large dimensions of this country’s hydrological basins, brings difficulties for the quantification of the volumes of surface water flow in small basins, as well as the behavior of such flow along the course of the basin. The objetive of the present study was to develop a mathematical and computational model to analyze and determine the spatial and temporal distribution of one dimensional superficial flow in hydrographic basins. The model permits the generation of hydrograms in different sub-basins of interest, where flow measurements are not available. The studied hydrographic basin, located in the Aquidauana River system, upstream of the monitoring station Ponte do Grego, was divided into one, four, twenty-six and one hundred sub-basins. Physical and rainfall data for the study period were obtained and dimensioned for each form of discretization. The mathematical model was based on the kinematic wave method, and suitably discretization was made using the numerical method of finite differences with non-dimensional variables. The model presented satisfactory results for all the discretization types, when compared with the observed data, not presenting any limitations with regard to the physical configuration of the basins or rainfall intervals, therefore allowing its application in any type of hydrographic basin.