DESENVOLVIMENTO DA BIBLIOTECA HIDROLÓGICA COMPUTACIONAL HYDROLIB

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL DESENVOLVIMENTO DA BIBLIOTECA HIDROLÓGICA COMPUTACIONAL HYDROLIB TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Vitor Gustavo Geller Santa Maria, RS, Brasil 2015

2 DESENVOLVIMENTO DA BIBLIOTECA COMPUTACIONAL HIDROLÓGICA HYDROLIB Vitor Gustavo Geller Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, Área de Hidrologia, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção de grau de Engenheiro Civil Orientador: Prof. Dr. Daniel Gustavo Allasia P. Santa Maria, RS, Brasil 2015

3 Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Curso de Engenharia Civil A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o trabalho de conclusão de curso DESENVOLVIMENTO DA BIBLIOTECA COMPUTACIONAL HIDROLÓGICA HYDROLIB elaborado por Vitor Gustavo Geller como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Civil COMISSÃO EXAMINADORA Daniel Gustavo Allasia P., Dr. (Presidente/Orientador - UFSM) Rutinéia Tassi, Dra. (UFSM) Francisco Rossarolla Forgiarini, Dr. (UFSM) Santa Maria, 11 de dezembro de 2015.

4 RESUMO Trabalho de Conclusão de Curso Curso de Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Maria DESENVOLVIMENTO DA BIBLIOTECA COMPUTACIONAL HIDROLÓGICA AUTOR: VITOR GUSTAVO GELLER ORIENTADOR: DANIEL GUSTAVO ALLASIA P. Data e Local da Defesa: Santa Maria, 11 de dezembro de A hidrologia é uma ciência que trata dos fenômenos hídricos, como a ocorrência, distribuição e movimentação da água no planeta. Devido à complexidade destes fenômenos, modelos computacionais vem sendo desenvolvidos para buscar respostas para as diferentes questões ligadas à bacia hidrográfica. Muitos destes modelos já são consagrados pela literatura, no entanto, em muitos casos eles precisam ser adaptados devido algumas condições específicas da bacia. Buscando proporcionar maior flexibilidade ao hidrólogo, foi proposta o desenvolvimento de uma biblioteca hidrológica computacional denominada Hydrolib, que possui seu código fonte aberto e serve como ferramenta para construção de modelos hidrológicos. Neste trabalho, primeiramente, apresenta-se a biblioteca desenvolvida, bem como um modelo construído como exemplo de aplicação das funções da biblioteca, denominado Modelo Hidrológico Ecotecnologias (MHE), e finalmente, testa-se a eficácia do MHE e da biblioteca Hydrolib por meio de simulações comparativas com o modelo consagrado IPHS1. Palavras-chave: Biblioteca hidrológica. Hydrolib. Comparação. IPHS1.

5 ABSTRACT DEVELOPMENT OF THE HYDROLOGICAL COMPUTATIONAL LIBRARY HYDROLIB Hydrology is a science that deals with water phenomena, such as the occurrence, distribution and movement of water on the planet. Due to the complexity of these phenomena, computational models have been developed to seek answers to different questions related to watershed. Many of these models are already established in the literature, however, in many cases they need to be adjusted because some specific conditions of the watershed. Seeking to provide greater flexibility to the hydrologist, it has proposed the development of a hydrological computer library called Hydrolib, which has its open source code and serves as a tool for construction of hydrological models. In this paper, first, shows the developed library, as well as a model built as an example of application of library functions, called MHE (HME) - Hydrological Model Ecotecnologias, and finally tests the effectiveness of the MHE (HME) and Hydrolib library by comparative simulations with the model established IPHS1. Key Words: hydrological library, Hydrolib. Comparison. IPHS1.

6 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA Objetivo Geral Objetivos Específicos REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Modelos hidrológicos Classificação de modelos Modelos chuva-vazão Chuva efetiva Equações intensidade-duração-frequência Chuva de projeto - Método dos blocos alternados Separação do escoamento - Método do SCS Propagação do escoamento superficial na bacia Princípios do hidrograma unitário - HU Propagação da vazão na bacia - Método do hidrograma unitário sintético triangular o SCS Tempo de concentração Equação de Kirpich Equação de Watt e Chow Equação de Dooge Equação da Federal Aviation Agency Propagação em reservatório Método Puls Pacote computacional IPHS MATERIAIS E MÉTODOS RESULTADOS Hydrolib e Suas Capacidades O Modelo Hidrológico Ecotecnologias Avaliação da Biblioteca Hydrolib CONCLUSÃO Sugestões de desenvolvimentos futuros... 29

7 6. APÊNDICES Apêndice A Funções programadas na biblioteca hidrológica Hydrolib versão Função calcular_precipitacaodesacumulada Função aplicar_blocosalternados Função calcular_precipitacaoefetiva_cn Função calcular_tc_kirpich Função calcular_hut_scs Função aplicar_convolucao Função plotar_hidrogramas_pq Função plotar_cenarios_pq Função calcular_vazaosaida_puls Função aplicar_puls Apêndice B Manual rápido de uso do Modelo Hidrológico Ecotecnologias Escrevendo arquivos de entrada Estrutura do arquivo de entrada Apêndice C Resultados das simulações chuva-vazão em bacias de diferentes escalas Apêndice D Saída de dados (formato.png) do MHE para chuvavazão ANEXOS Anexo A Valores aproximados para o coeficiente CN REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 60

8 8 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA A hidrologia é uma ciência que trata dos fenômenos hídricos, como a ocorrência, distribuição e movimentação da água no planeta (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 1). Estes fenômenos envolvem vários fatores, que os tornam complexos e de difícil análise (TUCCI, 1998, p. 13). Buscando analisar qualitativa e quantitativamente tais fenômenos, modelos computacionais vêm sendo desenvolvidos para modelagem hidrológica e hidráulica. Segundo Tucci (1998, p.13), modelos são utilizados para buscar respostas para diferentes entradas a respeito de algum objeto ou sistema, por meio de uma linguagem objetiva e simples. Os modelos hidrológicos buscam compreender e simular o comportamento de uma bacia hidrográfica e prever situações diferentes das observadas. Entretanto, a complexidade física da bacia e dos processos envolvidos, bem como a forma de mensurar as variáveis do sistema, tem propiciado um desafio aos profissionais da área de hidrologia, resultando numa infinidade de modelos que buscam responder as diferentes questões ligadas à bacia hidrográfica. Estes modelos hidrológicos estão ligados aos aspectos que envolvem o desenvolvimento de uma sociedade. Dentre eles, o desenvolvimento urbano, que inclui o abastecimento de água, tratamento de esgoto e a drenagem urbana (TUCCI, 1998, p. 32). Alguns modelos hidrológicos aplicados à drenagem urbana são consagrados pela literatura, no entanto, apesar da excelência destes modelos, em muitas circunstâncias eles devem ser adaptados a situações particulares, tais como a modelagem de estruturas diferenciadas ou em cenários específicos. Visando propiciar maior flexibilidade ao usuário, neste trabalho será proposta a construção de uma biblioteca hidrológica aberta, que com a correta utilização e conhecimentos básicos de programação, o hidrólogo terá condições de construir seus próprios modelos e adaptá-los da forma que melhor os convêm. Esta monografia tem por objetivo apresentar uma biblioteca computacional hidrológica para o estudo dos eventos hidrológicos aplicados à drenagem urbana.

9 9 1.1 Objetivo Geral Criar uma biblioteca hidrológica que é um arranjo de funções usadas em estudos hidrológicos. A biblioteca é denominada Hydrolib e serve de auxílio a outros hidrólogos na construção de seus próprios modelos. 1.2 Objetivos Específicos Apresentar a biblioteca desenvolvida; Familiarizar o usuário com suas funções; Testar a eficácia da biblioteca.

10 10 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Modelos hidrológicos Tucci (1998, p.16) define modelos como representação do comportamento do sistema, sendo classificados em: físicos, análogos e matemáticos. Modelos físicos buscam por meio de ensaios com protótipos de pequena escala representar as condições físicas reais do sistema em estudo. Os modelos análogos simulam o processo em estudo por meio da analogia do equacionamento de dois fenômenos distintos. Já os modelos matemáticos representam o comportamento físico de fenômenos estudados por meio de equações matemáticas. Os modelos matemáticos são mais versáteis que os demais tipos de modelo, pois é possível modificar e alterar o seu equacionamento de maneira a obter diferentes resultados para uma mesma situação, além da rápida resposta dos modelos em relação a estas modificações. Entretanto, este tipo de modelo sofre com a discretização de processos contínuos e na obtenção de uma equação que represente bem determinado processo físico (TUCCI, 1998, p.16). 2.2 Classificação de modelos Modelos podem ser classificados levando em conta (TUCCI, 1998, p. 20): a) A continuidade temporal do sistema (contínuo, se os fenômenos são contínuos no tempo ou discreto, se os fenômenos se dão em intervalos de tempo); b) A aleatoriedade das variáveis (estocásticos, se a chance de ocorrência das variáveis é levada em conta ou determinísticos, se a chance de ocorrência das variáveis é ignorada); c) A dependência espacial dos parâmetros e variáveis (concentrado, quando o espaço e/ou o tempo não interferem nas variáveis do modelo

11 11 ou distribuído, se o espaço e/ou tempo influenciam as variáveis do modelo); d) E o embasamento físico de sua formulação (conceitual, quando as funções levam em consideração processos físicos ou empírico, se as funções são ajustadas de maneira que os dados calculados se assemelham aos dados observados). 2.3 Modelos chuva-vazão Os modelos chuva-vazão representam o fenômeno de transformação da precipitação em vazão do ciclo hidrológico (TUCCI, 1998, p.227). A escolha do método para simulações deste tipo depende resumidamente do objetivo do estudo, dos dados disponíveis, de alguns aspectos específicos da simulação e do tempo (TUCCI, 1998, p.214). Para determinar o escoamento superficial de uma bacia durante um evento de chuva em que há informações de precipitação para vários intervalos de tempo (evento complexo) pode-se utilizar o método do SCS desenvolvido pelo National Resources Conservation Center dos EUA (antigo Soil Conservation Service SCS) (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 107). Esta metodologia está inclusa na biblioteca hidrológica Hydrolib e é revisada a seguir Chuva efetiva A chuva efetiva é a parcela de chuva que gera o escoamento superficial sendo este responsável pelo rápido crescimento da vazão de um rio durante e após um evento chuvoso (COLLISCHONN; TASSI, 2013, p. 111). Ela pode ser determinada por meio da utilização sequencial de algumas funções da biblioteca hidrológica Hydrolib. A seguir é feita a revisão da metodologia requerida para determinação da chuva efetiva pelo método SCS.

12 12 Equações intensidade-duração-frequência As curvas IDF (intensidade-duração-frequência) são uma forma de relacionar a intensidade, duração e a probabilidade de ocorrência de uma precipitação qualquer, que atinge determinada área (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p ). Elas devem ser deduzidas analisando séries de chuvas intensas durante um período representativo dos eventos extremos do local (TUCCI et al., 2009, p.201). Recomenda-se analisar séries com no mínimo 15 anos de dados (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 59). A análise da série é feita escolhendo-se determinada duração de tempo e em seguida, ajusta-se uma distribuição de frequências para as maiores intensidades de chuva com esta duração. Este processo é realizado para 5 minutos, 10 minutos, 1 hora, 12 horas, 24 horas, 2 dias e 5 dias (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 59). Curvas IDF podem ser representadas em forma de equação, tendo seguinte aspecto: I = a Tr b (1) (t d + c) d Sendo I é a intensidade em mm/h; Tr é o tempo de retorno em anos; t d é a duração da chuva em minutos; a, b, c e d são parâmetros adimensionais característicos de cada local (TUCCI et al., 2009, p.203). Chuva de projeto Método dos blocos alternados Chuvas de projeto são eventos idealizados que buscam estimar as vazões máximas para determinado tempo de retorno. Elas normalmente são calculadas a partir de curvas IDF, pois considera-se que as vazões máximas são geradas a partir de chuvas máximas, portanto, o tempo de retorno das vazões é o mesmo que o das chuvas que as deram origem (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p ).

13 13 Na obtenção da chuvas de projeto mais longas, em que normalmente é usado o método do hidrograma unitário para calcular vazões, considera-se que a intensidade da chuva varia ao longo do tempo. A distribuição temporal dessas chuvas usualmente é feita pelo método dos blocos alternados (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 233). O método consiste em reorganizar os dados de chuva de maneira a criar uma situação crítica de escoamento. Esta reorganização não tem relação com fenômenos físicos e é feita de forma que a maior precipitação calculada fique situada no meio da distribuição. Em seguida, são dispostos de maneira alternada (um à direita e outro à esquerda da precipitação central) o restante das precipitações em ordem decrescente (TUCCI et al. 1995, p.47-49). Separação do escoamento Método do SCS Método desenvolvido pelo National Resources Conservation Center dos EUA (antigo Soil Conservation Service SCS), é um método simples e muito utilizado para estimar o volume do escoamento superficial oriundo de uma precipitação. Ele se baseia em parâmetros relacionados à ocupação da bacia e tipo do solo (COLLISCHONN; TASSI, 2013, p. 106). Conforme o método SCS, desde que a precipitação acumulada for maior que as perdas iniciais, a lâmina escoada durante uma chuva é determinada por: Q = (P Ia)² (P Ia + S) (2) Ia = 0.2 S (3) S = CN 254 (4) Sendo P é a precipitação ordenada acumulada ao longo do evento de chuva (mm); Q é a chuva efetiva ao longo do evento (mm); S é a máxima infiltração acumulada potencial (mm); Ia são as perdas iniciais (mm); e o CN é um parâmetro

14 14 adimensional tabelado que leva em consideração o tipo e uso do solo (anexo B). As equações 7, 8 e 9 são válidas desde que P > Ia. Caso P Ia, a chuva não provoca lâmina de escoamento (Q = 0) (COLLISCHONN; TASSI, 2013, p. 106) Propagação do escoamento superficial na bacia O comportamento da propagação do escoamento superficial em uma bacia pode ser teoricamente estimada considerando-se uma relação linear entre chuva efetiva e vazão. A esta relação dá-se o nome de hidrograma unitário (HU) que supõe que a precipitação efetiva é unitária, com intensidade constante ao longo de sua duração e distribui-se uniformemente sobre toda a bacia (COLLISCHONN; TASSI, 2013, p ). Princípios do hidrograma unitário HU Supondo um comportamento linear para a bacia hidrográfica, os hidrogramas unitários são proporcionais e podem ser sobrepostos (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p ). Por serem proporcionais, os valores calculados dos hidrogramas unitários dependem da intensidade da precipitação efetiva que os origina, já a duração do tempo dos hidrogramas unitários depende das características físicas da bacia. Isto significa que precipitações mais intensas geram maiores volumes de escoamento que, por sua vez, levam o mesmo período de tempo para escoar que vazões geradas por precipitações de menor intensidade. Somando-se os hidrogramas de chuvas efetivas sucessivas determina-se o hidrograma de escoamento superficial. Este processo é chamado de convolução (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p.113). A convolução consiste no somatório do produto da chuva efetiva por uma ordenada do hidrograma unitário discreto, podendo ser expressa por:

15 15 t Q t = P i h t i+1 i=1 Para t < k (5) t Q t = P i h t i+1 i=t k+1 Para t k (6) Sendo Q t é a vazão do escoamento superficial no tempo t; h é a vazão por unidade de chuva efetiva do HU; P i é a precipitação efetiva do bloco i; k é o número de ordenadas do hidrograma unitário, obtido pela equação k = n m + 1, sendo m é o número de pulsos de precipitação, e n é o número de valores de vazão do hidrograma (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p.114). Propagação da vazão na bacia Método do hidrograma unitário sintético triangular do SCS Este tipo de hidrograma é obtido a partir da análise do relevo da bacia, utilizando características como área de drenagem e tempo de concentração. Ele é utilizado na convolução (juntamente com a precipitação efetiva) para determinar o hidrograma de projeto. O hidrograma unitário sintético triangular do SCS é determinado pelas equações 12, 13 e 14. T p = 0,6 t c + d 2 (7) t b = T p + 1,67 T p (8) q p = 0,208 A T p (9) Onde t c é o tempo de concentração, em horas; d é a duração da chuva, em horas; T p é o tempo de subida do hidrograma (tempo decorrido desde o início do escoamento até a vazão de pico), em horas; t b é o tempo de recessão do hidrograma

16 (duração total do escoamento, do seu início ao seu fim), em horas; A é a área da bacia em km²; e q p é a vazão de pico em m³/s (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p ) Tempo de concentração O tempo de concentração é definido como o tempo em que a gota de água da chuva que precipitou no ponto mais distante do exutório da bacia leva para escoar até ele (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 14). O tempo de concentração pode ser estimado por meio de equações desenvolvidas a partir de dados experimentais. Contudo, salienta-se que por se tratarem de expressões empíricas, elas somente são válidas para condições muito semelhantes às de sua determinação (TUCCI et al., 1995, p. 131). A seguir são apresentadas algumas equações usadas para determinar o tempo de concentração Equação de Kirpich Desenvolvida com dados de 7 bacias rurais com declividades entre 3 e 10% e áreas de até 0,5 km², a equação de Kirpich é uma das equações mais utilizadas para estimar o tempo de concentração. t c = 57 ( L³ 0,385 h ) (10) Sendo t c é o tempo de concentração em minutos; L é o comprimento do curso d água principal em km; h é a diferença de altitude em metros ao longo do curso d água principal (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 14).

17 Equação de Watt e Chow Usada para estimar o tempo de concentração de bacias relativamente grandes. A equação de Watt e Chow foi desenvolvida com dados de bacias com áreas de até 5840 km². t c = 7,68 ( L S 0,5) 0,79 (11) Sendo t c é o tempo de concentração em minutos; L é o comprimento do curso d água principal em km; e S é a declividade do curso d água principal (adimensional) (COLLISCHONN; TASSI, 2008, p. 14) Equação de Dooge Determinada a partir de 10 bacias rurais com áreas entre 140 a 930 km², localizadas na Irlanda. Seus parâmetros remetem ao escoamento predominante em canais. t c = 21,88 A0,41 S 0,17 (12) Sendo t c é o tempo de concentração em minutos; A é a área em km²; e S é a declividade do curso d água principal (adimensional) (TUCCI et al., 1995, p. 133).

18 Equação da Federal Aviation Agency Esta equação possivelmente seja bem utilizada em bacias em que predomine o escoamento em superfícies (bacias muito pequenas), já que foi desenvolvida para drenagem de aeroportos. t c = 22,73 (1,1 C) L 0,5 S 0,33 (13) Sendo t c é o tempo de concentração em minutos; C é o coeficiente de escoamento superficial do Método Racional; L é o comprimento do curso d água principal em km; e S é a declividade do curso d água principal (adimensional) (TUCCI et al., 1995, p. 132). 2.5 Propagação em reservatório Método Puls É o método mais conhecido na determinação da vazão de saída em um reservatório. Ele é obtido por meio da equação da continuidade aplicada em intervalos de tempo discretos, supondo que os volumes de líquido que entram e saem do reservatório são lineares entre intervalos de tempo consecutivos e que não há contribuição lateral. O método é definido pela equação 15, em que à esquerda da igualdade encontram-se os termos indeterminados e à direita encontram-se os termos conhecidos da equação. 2 S t+ t t + Q t+ t = I t + I t+ t + 2 S t t Q t (14) Onde S t é o volume armazenado no reservatório no tempo t em m³; S t+ t é o volume armazenado no reservatório no tempo t + t em m³; Q t é a vazão de saída do reservatório no tempo t em m³/s; Q t+ t é a vazão de saída do reservatório no tempo t + t em m³/s; I t é a vazão de entrada no reservatório no tempo t em m³/s; I t+ t é a

19 19 vazão de entrada no reservatório no tempo t + t em m³/s; e t é a duração do intervalo de tempo em segundos (TUCCI, 1998, p.136). Os termos indeterminados da equação 15 no intervalo de tempo t qualquer ( 2 S t+ t t e Q t+ t ) serão os termos 2 S t t e Q t respectivamente no próximo intervalo de tempo (t + t), desta forma, o hidrograma de saída do reservatório é determinado por iteração. Collischonn e Tassi (2008, p. 215) afirmam que o método pode ser utilizado para dimensionamento de reservatório de controle de cheias e para análise de operação de reservatórios em geral. 2.6 Pacote computacional IPHS1 Sendo uma ferramenta matemática criada para representar o ciclo hidrológico, os modelos hidrológicos vêm sendo utilizados com o propósito de buscar respostas para as variadas situações de uma bacia hidrográfica, de modo que isso propiciou a criação de diversos modelos (TUCCI, 1998, p.13). Apesar do grande número de modelos hidrológicos disponíveis, na metodologia desta monografia utilizou-se somente o modelo IPHS1, que apresenta bons resultados de chuva-vazão para médias e grandes bacias (VIEGAS FILHO et al, 2004; TASSI et al, 2004). O IPHS1 é um modelo que começou a ser desenvolvido na década de 1980 pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas IPH, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS. Ele foi escrito em Fortran e possui uma interface desenvolvida em Delphi (figura 1) (VIEGAS FILHO et al. 2004). O IPHS1 é um software modulado e criado para fins didáticos, assim, ele possibilita o usuário escolher a combinação de algoritmos existentes na literatura, de maneira que ele elabore seu próprio modelo (figura 2). Este software tem seu código fonte aberto, sendo estruturado em operações hidrológicas, oferecendo as seguintes opções: escoamentos em rios; propagação em reservatórios; transformação precipitação-vazão na bacia; entrada soma ou derivação de hidrogramas (TASSI et al, 2004).

20 20 Figura 1 Interface gráfica do Modelo IPHS1. Figura 2 Interface gráfica do Modelo IPHS1 em que é possível selecionar a metodologia empregada para as simulações chuva-vazão.

21 21 3. MATERIAIS E MÉTODOS A biblioteca hidrológica Hydrolib foi escrita em Python, uma linguagem de programação criada por Guido Van Rossum no Instituto Nacional de Matemática da Computação da Holanda (CWI), no início da década de Ela tinha como principal objetivo auxiliar físicos e engenheiros a programar seus códigos (COELHO, 2007). Os algoritmos foram escritos utilizando o software Enthought Canopy versão (figura 3) que é um ambiente integrado de aplicação científica e analítica da linguagem Python possuindo diversas bibliotecas inclusas na versão da linguagem Python operada pelo programa (Enthought Scientific Computing Solutions, 2015). Figura 3 Interface gráfica do software Enthought Canopy. Além de ser programada em Python, a biblioteca hidrológica Hydrolib tem seu código fonte aberto, podendo assim, ser adaptada por meio de modificações nas funções existentes ou por meio de novas rotinas. A biblioteca também conta com as vantagens que a linguagem tem a oferecer, como a simples sintaxe e ampla documentação, ser uma linguagem gratuita, poder ser utilizada em ambiente

22 22 multiplataforma (Windows, Linux, Andriod, Ios, etc), além de possuir vasta quantidade de bibliotecas disponíveis (LUTZ, 2009) e também por sua precisão de 53 bits para números flutuantes (Python Software Foundation, 2015). Para construir um pacote computacional ou um modelo a partir da biblioteca Hydrolib, o usuário precisa escrever uma rotina que deve importar as funções da biblioteca na ordem desejada. Essa rotina pode ser escrita em qualquer linguagem de programação, já que códigos em Python podem ser chamados por rotinas escritas em outras linguagens (LUTZ, 2009, p. 15). Por se tratar da descrição de uma biblioteca computacional, a metodologia desta monografia foge um pouco do convencional. Assim, durante os resultados, descreve-se a biblioteca e os modelos que nela foram programados, para então, avaliar a eficácia da biblioteca por meio de um modelo hidrológico escrito em Python. Este modelo foi denominado MHE Modelo Hidrológico Ecotecnologias, que chama as rotinas da biblioteca Hydrolib para simular operações hidrológicas, sendo assim, uma aplicação de exemplo do uso da biblioteca.

23 23 4. RESULTADOS 4.1 Hydrolib e Suas Capacidades A biblioteca Hydrolib em sua versão 1.0 é usada para a estimativa de funções hidrológicas, permitindo um ambiente colaborativo para o desenvolvimento de modelos hidrológicos, sendo capaz de simular eventos de chuva-vazão pelo método SCS e dimensionamento de reservatórios pelo método de Puls já descritos no capítulo 2. Outras operações hidrológicas poderão ser adicionadas à biblioteca nas próximas versões. Na versão atual o usuário pode fornecer uma série de precipitação observada e/ou fornecer os parâmetros da equação IDF para gerar uma série de precipitação desacumulada. Há somente um tipo de equação IDF habilitada nesta versão, no entanto, está preparada para incorporar novos tipos no futuro. A biblioteca possui rotinas de ordenamento de séries pelo método dos blocos alternados, cálculo de precipitação efetiva utilizando o método SCS de separação do escoamento superficial; cálculo de tempo de concentração pela equação de Kirpich; cálculo de hidrograma unitário triangular sintético do SCS; convolução; plotagens para operações de chuva-vazão; cálculo e plotagens de cenários de chuva-vazão; cálculo de saída de vazão de reservatórios e método de Puls. No apêndice A encontram-se informações sobre as funções existentes na biblioteca. 4.2 O Modelo Hidrológico Ecotecnologias O MHE é um modelo escrito em Python que foi desenvolvido como uma aplicação de exemplo do uso da biblioteca. Ele é responsável por aplicar os dados de entrada nas funções da biblioteca e gerar uma saída de dados organizada. O modelo está na versão (figura 4) e possui uma interface gráfica simplificada, entretanto, os dados de entrada e operações hidrológicas a serem

24 24 simuladas são escritos em um editor de texto simples, tal como o bloco de notas do Windows (figura 5), que deve ser selecionado pelo usuário ao executar o modelo. Ao final das simulações, o modelo MHE gera a saída de dados no mesmo diretório do arquivo de entrada, que é composta por arquivos de texto (figura 6) (formato.ohy) e caso solicitado pelo usuário, gerar gráficos que facilitem a análise dos resultados por meio da utilização das funções de plotagem da biblioteca (figura 7 e 8) (formato.png). No apêndice B encontra-se um pequeno manual de uso deste modelo. Figura 4 Interface gráfica simplificada do Modelo Hidrológico Ecotecnologias Figura 5 Exemplo de arquivo de entrada usado no MHE.

25 25 Figura 6 Exemplo de saída de dados do MHE para simulações chuva-vazão (formato.ohy). Figura 7 Exemplo de saída de dados do MHE para uma simulações chuvavazão (formato.png).

26 26 Figura 8 Exemplo de saída de dados do MHE para uma simulações chuvavazão (formato.png). 4.3 Avaliação da Biblioteca Hydrolib Avaliou-se a eficácia da biblioteca hidrológica Hydrolib por meio de uma comparação do MHE com o modelo IPHS1 em diferentes escalas. Como já descrito, o IPHS1 é um modelo computacional modulado, e da mesma forma que o Hydrolib, pretende permitir ao usuário montar seu próprio modelo. No entanto, atendendo limitações computacionais de quando foi programado, e às próprias necessidades da época, ele foi programado em Fortran com uma precisão limitada (precisão de 4 bits, quando comparada com a precisão de 53 bits do Python). Desta forma, se pretende analisar nas diferentes escalas o comportamento de ambos os modelos. As simulações realizadas tiveram apenas objetivo de comparar a saída de dados gerada pelos modelos, de modo que os aspectos físicos envolvidos não foram rigorosamente representados, como ocorre em estudos de caso. Foram propostas simulações chuva-vazão de nove bacias hidrográficas hipotéticas, com áreas de drenagem variando entre 10 km² e 0,0001 km² (10 km², 1 km², 0,1 km², 0,05 km², 0,01 km², 0,005 km², 0,001 km², 0,0005 km² e 0,0001 km²). O tempo de concentração dessas bacias foi calculado pela equação de Kirpich, apesar

27 27 das condições do tipo de bacia e declividade serem não atendidas. A equação resultou em 74,43 minutos, 30,67 minutos, 12,64 minutos, 9,68 minutos, 5,21 minutos, 3,99 minutos, 2,15 minutos, 1,64 minutos e 0,88 minutos respectivamente. Em função do intervalo de tempo adotado na simulação (20 segundos), o tempo de concentração da bacia de área 0,0001 km² foi considerada em 1 minuto. A diferença de cota de cada bacia foi calculada adotando declividade de 0,01 m/m para todos os casos, resultando em 44,72 metros, 14,14 metros, 4,47 metros, 3,16 metros, 1,41 metros, 1,00 metro, 45 centímetros, 32 centímetros e 14 centímetros. Na simulação, utilizou-se um hietograma de projeto obtido a partir da equação IDF do posto IPH da cidade de Porto Alegre RS, com duração de 4320 intervalos de tempo de 20 segundos (totalizando um dia) e tempo de retorno de 10 anos. A distribuição temporal do evento chuvoso, discretizado a cada 20 segundos, foi realizada com a metodologia dos blocos alternados. Para determinar a chuva efetiva foi utilizado o método do CN (Curve Number) do SCS (valor: 85 - bacia urbana: bastante urbanizada), e a propagação do escoamento superficial, feita com o método do Hidrograma Unitário Triangular do SCS. Os resultados gerados pelos modelos foram colocados em planilha eletrônica, e para facilitar a análise, elaborou-se um gráfico para cada área simulada. Cada gráfico contém duas curvas (uma azul e outra laranja), que representam os valores do hidrograma de projeto calculados pelos modelos MHE e IPHS1 respectivamente. Ambos modelos tiveram resultados semelhantes para simulações de chuvavazão com áreas de 10 km², 1 km², 0,1 km² e 0,05 km² (figuras 16 a 19, apêndice C). Entretanto, nota-se divergência crescente nos resultados dos modelos para as simulações de chuva-vazão com áreas de 0,01 km², 0,005 km², 0,001 km², 0,0005 km² e 0,0001 km² (figuras 20 a 24, apêndice C). A divergência nos resultados das simulações com áreas menores que 0,05 km² é decorrente da precisão de números reais (float) da linguagem Fortran, utilizada para programar o IPHS1. Como os valores calculados para estas simulações são da ordem de 0,001 m³/s, exige-se da linguagem uma grande precisão de números decimais para representá-los. Como o Fortran trabalha com 4 bits de números binários para aproximação decimal (CHAPMAN, 1998, p.418), não são bem representados pela linguagem os valores do hidrograma de projeto das simulações com áreas menores que 0,05 km². Desta maneira, estes valores são arredondados ou truncados, resultando em um

28 28 número maior ou menor ao calculado. Já a linguagem Python, por trabalhar com 53 bits de números binários para aproximação decimal (Python Software Foundation, 2015), possui a precisão exigida para representar tais valores, evitando os problemas de arredondamento e truncamento ocorridos com o uso da linguagem Fortran. Além da maior precisão nos resultados, o modelo MHE foi programado para utilizar as funções de plotagem da biblioteca Hydrolib, gerando 2 gráficos para cada simulação chuva-vazão (figuras 25 a 42, Apêndice D).

29 29 5. CONCLUSÃO A partir das simulações realizadas verifica-se a eficácia da biblioteca hidrológica Hydrolib para simulações de chuva-vazão. Além disso, nota-se que a biblioteca apresentou resultados mais satisfatórios que o modelo IPHS1 para as simulações chuva-vazão com áreas menores que 0,05 km² por decorrência da precisão da linguagem utilizada para programar o modelo e a biblioteca. Evidencia-se que outros estudos aos moldes desta monografia serão necessários em breve, já que a biblioteca encontra-se em fase de desenvolvimento e outras rotinas serão agregadas à ela. Salienta-se também, a necessidade de desenvolver ferramentas computacionais que sejam capazes de gerar resultados satisfatórios independente da escala de estudo, possibilitando analisar com rapidez e confiabilidade, maior número de eventos hidrológicos ocorrentes na bacia hidrográfica. 5.1 Sugestões de desenvolvimentos futuros Em vista das contribuições trazidas por esta monografia, seguem algumas sugestões para trabalhos futuros: a) Desenvolvimento de novas rotinas para a biblioteca hidrológica Hydrolib, adicionando outras opções de metodologias para cálculo das operações hidrológicas existentes; b) Programação de outras operações hidrológicas a fim de ampliar os usos da biblioteca; c) Integração da biblioteca com softwares de ambiente SIG, possibilitando seu uso dentro deste tipo de software; d) Estudos de casos utilizando as funções da biblioteca, testando o desempenho da mesma frente a problemas mais complexos.

30 30 6. APÊNDICES 6.1 Apêndice A Funções programadas na biblioteca hidrológica Hydrolib versão 1.0. Tabela 1 Resumo das funções da biblioteca Hydrolib. Nome da função calcular_precipitacaodesacumulada aplicar_blocosalternados calcular_precipitacaoefetiva_cn calcular_tc_kirpich calcular_hut_scs aplicar_convolucao plotar_hidrogramas_pq plotar_cenarios_pq calcular_vazaosaida_puls aplicar_puls Descrição Calcula a chuva desacumulada a partir de uma IDF. Aplica o método dos blocos alternados em uma serie de dados de chuva desacumulada, retornando a precipitação ordenada. Calcula a precipitação efetiva usando o método SCS a partir de uma série de chuva. Calcula o tempo de concentração de uma bacia em horas. Calcula o tempo de subida, o tempo de base e a vazão de pico do hidrograma unitário triangular. Calcula o hidrograma das simulações chuvavazão. Plota os gráficos das simulações chuvavazão. Plota os gráficos dos cenários para simulações chuva-vazão. Calcula a curva de saída de vazão de um reservatório. Calcula o hidrograma amortecido pelo método simplificado de Puls.

31 Função calcular_precipitacaodesacumulada Hydrolib.calcular_PrecipitacaoDesacumulada(nintc, dt, tr, a, b, c, d) Gera uma série de precipitação desacumulada em uma variável do tipo lista (list), em milímetros, calculada a partir de uma equação IDF. Seus argumentos são explicados a seguir: a) nintc representa o número de intervalos de tempo com chuva, formato: inteiro (int); b) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int); c) tr representa o tempo de retorno em anos, formato: inteiro (int); d) a representa o parâmetro a da equação IDF, formato: ponto flutuante (float); e) b representa o parâmetro b da equação IDF, formato: ponto flutuante (float); f) c representa o parâmetro c da equação IDF, formato: ponto flutuante (float); g) d representa o parâmetro d da equação IDF, formato: ponto flutuante (float). Exemplo de uso: a) Pdes = Hydrolib.calcular_PrecipitacaoDesacumulada(1440, 60, 10, , 0.196, 10.0, 0.72)

32 Função aplicar_blocosalternados Hydrolib.aplicar_BlocosAlternados(Pdes, nintc, dt, pospico) Retorna uma série de precipitação ordenada a uma variável do tipo lista (list) utilizando o método dos blocos alternados, descrito no capítulo 2. Seus argumentos são explicados a seguir: a) Pdes armazena os valores da série de precipitação desacumulada que será reordenada, formato: lista (list); b) nintc representa o número de intervalos de tempo com chuva, formato: inteiro (int); c) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int); d) pospico representa a posição em que o pico será colocado em porcentagem decimal, formato: ponto flutuante (float). Exemplo de uso: a) Pord = Hydrolib.aplicar_BlocosAlternados([,,,], 1440, 60, 0.5) Função calcular_precipitacaoefetiva_cn Hydrolib.calcular_PrecipitacaoEfetiva_CN(cn, Pord, nint, nintc, dt) Retorna uma série de precipitação efetiva a uma variável do tipo lista (list), calculada pelo método de separação do escoamento SCS, descrito no capítulo 2. Seus argumentos são explicados a seguir: a) cn representa o parâmetro adimensional CN do método, formato: ponto flutuante (float); b) Pord armazena os valores da série de precipitação ordenada e desacumulada em milímetros que será utilizada no método, formato: lista de dados (list);

33 33 c) nint representa o número de intervalos de tempo da simulação, formato: inteiro (int); d) nintc representa o número de intervalos de tempo com chuva, formato: inteiro (int); e) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int). Exemplo de uso: a) Pef = Hydrolib.calcular_PrecipitacaoEfetiva_CN(80.00, [,,,], 1440, 1440, 60) Função calcular_tc_kirpich Hydrolib.calcular_TC_Kirpich(deltaH, L) Retorna o tempo de concentração da bacia em uma variável do tipo ponto flutuante (float) em horas, calculada pela equação de Kirpich, descrito no capítulo 2. Seus argumentos são explicados a seguir: a) deltah representa a diferença de cotas em metros ao longo do curso d água principal, formato: ponto flutuante (float); b) L representa o comprimento em quilômetros do curso d água principal, formato: ponto flutuante (float). Exemplo de uso: a) TC = Hydrolib.calcular_TC_Kirpich(50.00, 10.00)

34 Função calcular_hut_scs Hydrolib.calcular_HUT_SCS(TC, area, dt) Retorna o tempo de subida do hidrograma em horas; a vazão de pico em m³/s; e o tempo de base em horas do hidrograma unitário sintético, todas em variáveis do tipo ponto flutuante (float). Seus argumentos são explicados a seguir: a) TC representa o tempo de concentração da bacia em horas, formato: ponto flutuante (float); b) area representa a área da bacia em quilômetros, formato: ponto flutuante (float); c) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int). Exemplo de uso: a) ts, Qpico, tb = Hydrolib.calcular_HUT_SCS(1.21, 10.00, 60) Função aplicar_convolucao Hydrolib.aplicar_Convolucao(tb, Qpico, ts, dt, nint, Pef) Retorna o hidrograma de projeto para uma variável do tipo lista (list) em m³/s, calculado pelo método da convolução. Seus argumentos são explicados a seguir: a) tb representa o tempo de base em horas do hidrograma unitário triangular do SCS, formato: ponto flutuante (float); b) Qpico representa a vazão de pico em m³/s do hidrograma unitário triangular do SCS, formato: ponto flutuante (float); c) ts representa o tempo de subida em horas do hidrograma unitário triangular do SCS, formato: ponto flutuante (float); d) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int);

35 35 e) nint representa o número de intervalos de tempo da simulação, formato: inteiro (int); f) Pef armazena os valores da série de precipitação efetiva e desacumulada em milímetros que será utilizada na função, formato: lista de dados (list). Exemplo de uso: a) hidrograma = Hydrolib.aplicar_Convolucao(0.2, 2.1, 0.05, 60, 1440, [,,,]) Função plotar_hidrogramas_pq Hydrolib.plotar_Hidrogramas_PQ(hidrograma, Pord, Pef, nint, dt, dir, local, i) Esta função não retorna nenhuma variável, mas é responsável por plotar e salvar as imagens das simulações de chuva-vazão. Seus argumentos são explicados a seguir: a) hidrograma armazena os valores do hidrograma de projeto em m³/s, formato: lista de dados (list); b) Pord armazena os valores da série de precipitação ordenada e desacumulada em milímetros que será utilizada no método, formato: lista de dados (list); c) Pef armazena os valores da série de precipitação efetiva e desacumulada em milímetros que será utilizada na função, formato: lista de dados (list); d) nint representa o número de intervalos de tempo da simulação, formato: inteiro (int); e) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int); f) dir representa o diretório em que serão salvos os gráficos, formato: string (str); g) local é usada no título dos gráficos e representa o local onde é feita a operação hidrológica, formato: string (str); h) i representa o número da operação hidrológica, formato: inteiro (int).

36 36 Exemplo de uso: a) Hydrolib.plotar_Hidrogramas_PQ([,,,], [,,,], [,,,], 1440, 60, C:\Users\..., Bacia..., 1) Função plotar_cenarios_pq Hydrolib.plotar_Cenarios_PQ(hidrogramas, cen_anos, nint, dir, local, i) Esta função não retorna nenhuma variável, mas é responsável por plotar e salvar os gráficos dos cenários de chuva-vazão calculados. Seus argumentos são explicados a seguir: a) hidrogramas armazena os dados dos hidrogramas em m³/s que serão plotados, formato: lista de dados (list). Esta variável pode ser entendida como uma matriz, em que cada linha dela estejam os valores do hidrograma de projeto para um ano simulado; b) cen_anos armazena os anos de recorrência das simulações chuvavazão, formato: lista de dados (list); c) nint representa o número de intervalos de tempo da simulação, formato: inteiro (int); d) dir representa o diretório em que serão salvos os gráficos, formato: string (str); e) local é usada no título dos gráficos e representa o local onde é feita a operação hidrológica, formato: string (str); f) i representa o número da operação hidrológica, formato: inteiro (int). Exemplo de uso: a) Hydrolib.plotar_Cenarios_PQ([[,,,], [,,,], [,,,],...], [,,,], 1440, C:\Users\..., Bacia..., 1)

37 Função calcular_vazaosaida_puls Hydrolib.calcular_VazaoSaida_Puls(vert, orif, curva_cota) Retorna a curva de vazão de saída de um reservatório em uma variável do tipo lista (list) a partir de informação de estruturas de saída de vazão fornecidas pelo usuário. Seus argumentos são explicados a seguir: a) vert armazena as informações de cada estrutura de vertedor existente no reservatório, formato: lista (list). Esta variável pode ser entendida como uma matriz, em que cada linha dela estejam os valores correspondentes a um vertedor. A informação é armazenada (para cada vertedor) da seguinte forma: coeficiente C do vertedor (adimensional); comprimento de soleira (em metros); altura vertical (em metros); e a cota que o vertedor está localizado (em metros); b) orif armazena as informações de cada estrutura de orifício existente no reservatório, formato: lista (list). Esta variável pode ser entendida como uma matriz, em que cada linha dela estejam os valores correspondentes a um orifício. A informação é armazenada (para cada orifício) da seguinte forma: coeficiente C do orifício (adimensional); área do orifício (em metros²); altura vertical (em metros); e a cota que o orifício está localizado (em metros); c) curva_cota armazena os valores de cota em metros da curva cotavolume, formato: lista de dados (list). Exemplo de uso: a) Qsaida = Hydrolib.calcular_VazaoSaida_Puls([[,,,], [,,,], [,,,],...], [[,,,], [,,,], [,,,],...], [,,,])

38 Função aplicar_puls Hydrolib.aplicar_Puls(curva_cota, curva_vol, hidrog, nint, dt, cota_in, Qsaida) Retorna o hidrograma amortecido em m³/s para uma variável do tipo lista (list) calculada pelo método de Puls, descrito no capítulo 2. Seus argumentos são explicados a seguir: a) curva_cota armazena os valores de cota em metros da curva cotavolume, formato: lista de dados (list); b) curva_volume armazena os valores de volume em m³ da curva cotavolume, formato: lista de dados (list); c) hidrog armazena os valores do hidrograma de entrada no reservatório em m³/s, formato: lista de dados (list); d) nint representa o número de intervalos de tempo da simulação, formato: inteiro (int); e) dt representa a duração do intervalo de tempo em segundos, formato: inteiro (int); f) cota_in representa a cota inicial do reservatório, formato: ponto flutuante (float); g) Qsaida armazena os valores da curva de esvaziamento do reservatório em m³/s, formato: lista de dados (list). Exemplo de uso: a) hidsaida = Hydrolib.aplicar_Puls([,,,], [,,,], [,,,], 1440, 60, 40.50, [,,,])

39 Apêndice B Manual rápido de uso do Modelo Hidrológico Ecotecnologias Escrevendo arquivos de entrada O MHE é um exemplo de ferramenta computacional que utiliza as funções da biblioteca hidrológica Hydrolib para simular eventos hidrológicos. Por ser um modelo simples e que se encontra em fase de desenvolvimento, sua interface gráfica não foi finalizada, de maneira que o usuário ainda precisa escrever os arquivos de entrada manualmente. Contudo, em versões futuras, a interface do modelo será aprimorada de maneira que o usuário poderá escrever seus arquivos de entrada utilizando um passo-a-passo incluso no modelo. Nas figuras 9 a 14 apresentam-se algumas imagens de como ficará tal passo-a-passo. Figura 9 Janela das informações gerais da simulação.

40 40 Figura 10 Janela de escolha de entrada da série precipitação no modelo. Figura 11 Janela das informações específicas das séries de precipitação calculadas por equações IDF.

41 41 então. Figura 12 Janela de escolha das operações hidrológicas disponíveis até Figura 13 Janela das informações específicas das simulações chuva-vazão. salvo. Figura 14 Janela onde informa-se o diretório que o arquivo de entrada será

42 Estrutura do arquivo de entrada Para facilitar o entendimento, o arquivo de entrada usado para as simulações desta monografia (figura 15) será explicado linha a linha. Figura 15 Exemplo de arquivo de entrada do MHE versão Salienta-se que a separação dos dados no arquivo de entrada é feita pelo ponto e vírgula (;), assim, cada linha é discretizada em blocos, que serão explicados em sequência. Os dados lidos pelo modelo são julgados conforme a linha a que eles pertencem, dessa forma, o usuário deve ter ciência do significado de cada bloco. Adverte-se que na ausência ou excesso do separador, ou no esquecimento do mesmo no final de cada linha, faz com que o modelo tenha seu funcionamento comprometido. Ressalta-se também, que toda a informação escrita no arquivo de entrada deve ser feita com letras maiúsculas e sem acento, exceto para as linhas de cabeçalho, cuja informação é desprezada.

43 43 Assim que o usuário seleciona o arquivo de entrada o modelo começa a ler seu conteúdo. Entretanto, somente a informação contida após a palavra INICIO, que deve estar localizado no começo da linha, é armazenada pelo modelo (vide linha 2, figura 15). Isto é feito para proporcionar um espaço onde o usuário possa escrever algumas informações a respeito da modelagem que será realizada (linha 1, figura 15). Este espaço foi nomeado de cabeçalho, sendo de uso opcional e podendo conter várias linhas, já que toda sua informação é desprezada pelo modelo. Na linha 2, após a palavra INICIO, encontram-se 5 valores, que são eles: número de intervalos de tempo; duração do intervalo de tempo (em segundos); número de chuvas da simulação; número de intervalos de tempo com chuva; e número de operações hidrológicas. Na linha 3, após a palavra CENARIOS, é o local onde o usuário deve informar os anos de interesse para simulação de cenários de chuva-vazão. Os anos aqui informados devem ser número inteiros e separados por ponto e vírgula. Caso o usuário não tenha interesse neste tipo de simulação, basta informar zero (vide linha 3, figura 15). A partir daqui, o número de linhas lida pelo modelo depende dos valores do número de chuvas da simulação e do número de operações hidrológicas (informados na linha 2 deste exemplo). Em função disto, o primeiro bloco da próxima linha (vide linha 4, figura 15) deve esclarecer se a informação corresponde a chuva ou a operação hidrológica, isto é feito com o uso das palavras CHUVA e OPERACAO. Caso o primeiro bloco da linha for CHUVA, informa-se em seguida o número da chuva. O usuário deve certificar-se de que as chuvas possuem números distintos e em sequência (exemplo: 1, 2, 3,...). A última informação da linha é opcional, porém, recomenda-se que se escreva alguma característica da chuva para facilitar eventuais verificações e/ou correções no arquivo. A próxima linha (linha 5, figura 15), deve conter as características desta chuva. As informações contidas nesta linha são: a) Caso o primeiro bloco for IDF, informa-se em seguida o tipo da equação IDF que será usada (somente um tipo disponível na versão 1.0), posição do pospico (porcentagem decimal), o tempo de retorno (em anos), e os 4 parâmetros da IDF (a, b, c e d). b) Caso o primeiro bloco for OBS, informa-se em seguida o nome do arquivo que contém os dados observados. Este arquivo deve estar em

44 44 formato de texto (.txt), conter um dado por linha e estar localizado no mesmo diretório que o modelo. Caso o primeiro bloco da linha for OPERACAO (como ocorre na linha 6, figura 15), o usuário deve informar na sequência o número da operação hidrológica e o nome da bacia que a operação corresponde. Assim como na chuva, o usuário é responsável por verificar se as operações estão enumeradas de forma distinta e sequencial. O último bloco (nome da bacia que a operação corresponde) é usado como título dos gráficos que o modelo é capaz de produzir. A próxima linha (linha 7 do exemplo) deve conter características desta operação. a) Como o primeiro bloco da linha (linha 7 neste exemplo) é PQ, informase em seguida qual das chuvas que esta operação chuva-vazão vai utilizar. Na linha seguinte informa-se o algoritmo de separação do escoamento (nesta versão somente há o método CN do SCS) e o valor do CN no segundo bloco (vide linha 8, figura 15). Na terceira linha informa-se o algoritmo de propagação do escoamento superficial (nesta versão somente há o hidrograma unitário triangular do SCS), em seguida informa-se área da bacia em km² e no terceiro bloco, o tempo de concentração da bacia em horas. Há a opção de calcular o tempo de concentração pela equação de Kirpich, para isso basta escrever KIRPICH no terceiro bloco, e adicionar outros dois blocos ao final, o primeiro com a diferença de cota em metros, e o segundo com o comprimento do canal em quilômetros. b) Caso o primeiro bloco da linha 7 fosse PULS, se trataria de uma operação pelo método simplificado de Puls. Como o método não foi testado, sua entrada de dados é detalhada no manual do MHE. Recomenda-se cuidado ao utilizar esta função, pois sua eficácia ainda não foi avaliada. As demais linhas do arquivo de entrada (linhas 10 até 41, figura 15) são para dar a entrada das demais operações chuva-vazão da modelagem.