Estimativa de escoamento superficial na bacia do rio Sapucaí por meio de modelagem hidrológica dinâmica

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1 Estimativa de escoamento superficial na bacia do rio Sapucaí por meio de modelagem hidrológica dinâmica João Bosco Coura dos Reis Registro nº SER Introdução ao Geoprocessamento São José dos Campos (SP) Junho de 2015

2 TÓPICOS. INTRODUÇÃO Objetivo. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA. MATERIAL E MÉTODOS. RESULTADOS E DISCUSSÕES. CONSIDERAÇÕES FINAIS. REFERÊNCIAS

3 INTRODUÇÃO Mortalidade por desastres em 2011 Número de vítimas por desastres em 2011 Climatological Geophysical Hydrological Meteorological Fonte: (GUHA-SAPIR et al., 2012)

4 INTRODUÇÃO Brasil Eventos ou perigos hidrometeorológicos - Inundações e enchentes - Movimentos de massa Fonte: (GUHA-SAPIR et al., 2012)

5 INTRODUÇÃO Prevenção e Mitigação Medidas estruturais Medidas não estruturais Gestão de recursos hídricos. Geotecnologias. Sensoriamento Remoto. Geoprocessamento Fonte: UN-ISDR (2004); Geetha et al. (2008)

6 OBJETIVO Implementar um modelo hidrológico dinâmico distribuído, baseado no método Curva Número (CN) do Serviço de Conservação do Solo (SCS), a fim de estimar o escoamento superficial e a vazão de máxima durante um período de precipitações intensas ocorridas em um trecho da bacia do rio Sapucaí, localizada no Sul de MG.

7 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Modelos hidrológicos Modelos são representações simplificadas do comportamento de um sistema complexo (CLARKE, 1973). Modelo hidrológico é uma importante ferramenta que permite melhor entender e representar o comportamento da bacia hidrográfica, além de prever condições e cenários diferentes dos observados (TUCCI, 1998). Tipos de modelos hidrológicos Conceituais / Empíricos Pontuais / Distribuídos Estáticos / Dinâmicos

8 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Método SCS-CN Transforma a Precipitação Escoamento Superficial (SCS, 1985) Q = P I a 2 P I a + S P > I a Q = 0 P I a Onde Q - escoamento superficial P - precipitação S - fator de retenção I a - parâmetro de absorção inicial

9 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Método SCS-CN Q = P I a 2 P I a + S I a - parâmetro de absorção inicial I a = λs S - fator de retenção S = CN 1 CN representa um valor de Curva Número tabelado - tipo, uso e cobertura do solo - capacidade de infiltração e velocidade de transmissão da água no solo - condição média de umidade antecedente do solo (CN 1, CN 2 e CN 3 ) CN 2S = 1 3 CN 3 CN 2 1 2exp 13,86Dec + CN 2 (ARNOLD e WILLIANS, 1995) CN 2 CN 1 = CN CN 2 + exp 2,533 0, CN 2 CN 3 = CN 2 exp 0, CN 2

10 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Plataforma TerraME A plataforma TerraME (Terra Modeling Environment) é um software que provê a infraestrutura necessária para modelagem e simulação das interações entre sociedade/natureza (CARNEIRO, 2006). Mundo real Dado geoespacial Espaço celular

11 Modelos Hidrológicos Fonte: Carneiro (2006) FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Plataforma TerraME Propagação de Queimadas Fonte: Almeida et al. (2008) Modelos LUCC Fonte: Carneiro (2006)

12 MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo

13 MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo

14 MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo

15 MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo

16 MATERIAL E MÉTODOS Material Imagens:. Landsat8 OLI 218/ SRTM 90m (SF-23-Y-B) Dados:. Dados de precipitação e nível fluviométrico (LIH, 2013) Softwares:

17 MATERIAL E MÉTODOS Metodologia Imagem Landsat SRTM Classificação supervisionada Geração dos dados espaciais hidrológicos Organização dos dados hidrometeorológicos Mapa de uso e cobertura do solo - Delimitação da bacia - Rede de drenagem - Declividade - Grade LDD - Grade acumulada - Grade altimétrica Dados diários de precipitação e nível fluviométrico

18 Grades numéricas Grade altimétrica Declividade Grade LDD Grade Acumulada MATERIAL E MÉTODOS Metodologia Dados temáticos e cadastrais Estações pluviométricas / fluviométricas Uso e ocupação do solo Limite da bacia Rede de drenagem SGBD MySQL Criação e preenchimento do espaço celular

19 MATERIAL E MÉTODOS Metodologia Q = P I a 2 P I a + S Sentido de fluxo pela grade LDD Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =... Q =...

20 Precipitação (mm/dia) 24/11/09 25/11/09 26/11/09 RESULTADOS E DISCUSSÕES 27/11/09 28/11/09 29/11/09 30/11/09 1/12/09 2/12/09 3/12/09 4/12/09 5/12/09 6/12/09 7/12/09 8/12/09 9/12/09 10/12/09 11/12/09 12/12/09 13/12/09 Nível fluviométrico (m) Dados hidrometeorológicos - Estação Santa Rosa Precipitação Nível do rio Sapucaí Dia

21 Vazão (m³/s) 24/11/09 25/11/09 26/11/09 27/11/09 RESULTADOS E DISCUSSÕES 28/11/09 29/11/09 30/11/09 1/12/09 2/12/09 Dia 3/12/09 4/12/09 5/12/09 6/12/09 7/12/09 8/12/09 9/12/09 10/12/09 11/12/09 12/12/09 13/12/ m³/s 0 m³/dia /11/ mm/dia Santa Rosa Borges 07/12/ mm/dia 08/12/ mm/dia

22 24/11/09 25/11/09 26/11/09 27/11/09 RESULTADOS E DISCUSSÕES 28/11/09 29/11/09 30/11/09 1/12/09 2/12/09 3/12/09 4/12/09 5/12/09 6/12/09 7/12/09 8/12/09 9/12/09 10/12/09 11/12/09 12/12/09 13/12/ Q normalizada Estação Santa Rosa Nível normalizado Dia

23 CONSIDERAÇÕES FINAIS Vantagens Problemas TerraView. Criação do espaço celular. Preenchimento de células TerraHidro TerraME Modelo SCS-CN. Extração de dados hidrológicos. Modelagem e simulação de superfície. Uso de poucos parâmetros para cálculo de vazão;. Versatilidade e facilidade de uso e entendimento;. Extenso material de apoio;. Simulação de cenários. Problema com SBGD MySQL. Apenas SGBD MySQL ou Access;. Limitação do número de células. Valor pontual de precipitação;. Passo diário;. Necessidade de calibração dos parâmetros;. Não considera a vazão normal do rio

24 REFERÊNCIAS ARNOLD, J.G.; WILLIAMS, J.R. SWRRB -- A watershed scale model for soil and water resources management. In: SINGH, V. P. (Ed.) Computer Models of Watershed Hydrology. Highlands Ranch, CO: Water Resources, ISBN CARNEIRO, T. G. S. Nested-ca: a foundation for multiscale modelling of land use and land cover change p. Tese (Doutorado em Computação Aplicada) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, CLARKE, R. T. A review of some mathematical models used in hydrology, with on their calibration and use. Journal of Hydrology, 19: 1-20, GEETHA, K.; MISHRA, S. K.; ELDHO, T. I.; RASTOGI, A. K.; PANDEY, R. P. SCS-CN-based Continuous Simulation Model for Hydrologic Forecasting. Water Resources Management. v. 22, n. 2, p , GUHA-SAPIR, D.; VOS F.; BELOW R.; PONSERRE S. Annual Disaster Statistical Review 2011: The Numbers and Trends. Brussels: CRED; LIH Laboratório de Informações Hídricas. Sistema de Monitoramento de Enchentes. UNIFEI, Itajubá, UN-ISDR - United Nations International Strategy for Disaster Reduction. Living with Risk: a global review of disaster reduction initiatives. Inter-Agency Secretariat International Strategy for Disaster Reduction (ISDR), Genebra, Suiça, USDA - Soil Conservation Service (USDA SCS). National Engineering Handbook. Section 4. Hydrology. USDA-SCS, Washington, D.C TUCCI, C. E. M. Modelos hidrológicos. Porto Alegre: Editora da Universidade, 1998.

25 Agradeço!

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