Análise comparativa de esquemas de discretização 1D e 1D/2D para avaliação de curvas de inundação em rio com escassez de dados

Orientador : Prof. Dr. Cristóvão Vicente Scapulatempo FernandesCoorientador : Prof. Dr. Tobias Bernward BleningerDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 14/04/2016Inclui referências : f.169-178Resumo: A integração das fases bacia e canal dos modelos hidrológicos, num contexto de utilização da modelagem matemática como ferramenta ao processo de tomada de decisão acerca do gerenciamento e controle de cheias em sistemas de operação de reservatórios em tempo real ainda é um desafio em termos da implementação e calibração, especialmente, quando de sua aplicação em grandes bacias hidrográficas. Para estas, a decisão pelo modelo a ser utilizado e pela melhor discretização do problema a ser estudado deve levar em consideração não somente o equacionamento proposto, mas o tempo necessário à obtenção da previsão e a disponibilidade de dados hidrológicos em quantidade e qualidade. O objetivo é o de garantir que o processo de calibração não distancie os valores obtidos para cada um dos parâmetros de seu significado físico. Esta pesquisa explora aspectos relacionados à integração das fases bacia e canal dos modelos hidrológicos em uma bacia de grande porte, a partir de uma demanda de análise de impacto da propagação de uma onda de cheia em canal associada à operação de reservatório de usina hidrelétrica do sistema interligado Sul-Sudeste. Além disso, no contexto do estudo de caso discute-se aspectos da discretização 1D e 1D/2D para a avaliação das curvas de inundação em bacia de grande porte. Os resultados obtidos com todas as peculiaridades relativas aos dados hidrológicos e as dificuldades para a correta representação geométrica do canal e planície de inundação, evidenciam ser possível configurar um modelo hidrológico que integre as etapas de geração e propagação das vazões. Entretanto, com o custo de agregar alguma incerteza aos valores determinados aos seus parâmetros, para a análise da propagação de ondas de cheias. De modo geral, este trabalho, no contexto de uma futura aplicação em sistema de previsão e controle de cheias (a partir da operação de um reservatório), requer o aperfeiçoamento de questões relacionadas ao desafio da consolidação de modelos hidrológicos que em sua fase canal utilizem um modelo hidrodinâmico de propagação, visando: modelagem de bacias de grande porte, entendimento da relevância dos processos físicos e hidráulicos representados, calibração e incertezas na estimativa dos parâmetros, tecnologias para a fusão mais efetiva dos dados nos modelos, processamento e geração de informação para a tomada de decisão e a definição de sistema de alerta contra cheias. Palavras-chave: Bacias de grande porte; modelagem hidrológica e hidrodinâmica integradas; escassez de dados.Abstract: Integrating hydrological and hydrodynamic models have been used as flood management tool for decision support systems. Their implementation, calibration and validation are still a research challenge especially for large scale basins. The decision of defining a model to be used and the discretization for the problem should consider: the precision of the modelling hypothesis; the time required to obtain forecasting; and the availability of hydrological data in quantity and quality. This research explores issues related to the integration of hydrological and hydrodynamic models to a large basin from a perspective of flooding area impact analysis as a consequence of the reservoir operation from a hydroelectric plant part of the Brazilian Electrical Power System. Furthermore, in this research aspects of modelling discretization 1D and 1D/2D is presented. The results obtained with all the peculiarities related to the hydrological data and the natural difficulties to the correct geometrical representation of the channel and floodplain, proved to be possible to set up an integrated hydrological model with the cost of adding some uncertainty to values determined by its main parameters for the analysis of flood wave propagation. Oververall, in the context for future use, regarding a simulation system and flood control strategies, requires the improvement of the understanding of processes related to consolidating hydrological and hydrodynamic integrated models, aiming : modeling in large basins; understanding the relevance of the physical processes; the adequate hydraulic representation; the calibration and uncertainty analysis when estimating the main parameters; developing new technologies for more effective combination of real time data models; improving processing and generating information for decision support systems to improve warning system against floods. Key-words: large basins, integrated hydrological and hydrodynamic modelling, limited data