The study of the TOPMODEL in the Alto Canoas hydrological basin

Nowadays the hydrological modeling is an important tool for obtaining hydrological data flows, commonly used to predict future events, giving support to make decisions in the process of public politics. From the late 1950s, several models with physical basis started to be used to provide information about water deficits and excesses in a region. The TOPMODEL (Topography Based Hydrological Model) is one of these, which is characterized by being a rainfall-runoff developed for this purpose, with the particularity to consider the topography as the main factor in generating runoff and attach the concept of variable area of contribution. In Brazil, the TOPMODEL has been applied in small and medium basins (Silva and Kobyama, 1996), based on this, the main objective of this study was to evaluate the performance of TOPMODEL at the level of a major river basin (1979 km²) in which the hypothesis was that, despite its size, there would be the possibility to calibrate the model due to a probable significant influence of topography in the generation of flows in outfall. Additionally, this study seeks to contribute to the analysis of the influence of different spatial resolutions DMT (Digital Terrain Model) in the distribution of the topographic index and the efficiency of the model in estimating flow rates. The basin was used to study the basin of the Alto Canoas, in an area of 1979 km². It was discretized in the resolution of 0.005 % of the total area. The model was calibrated for the biennium 1996-1997 and validated for the biennium 1998-1999. The model showed good adhesion between the observed and estimated flows, obtaining a Nash-Sutcliffe index of 84.4 % in the validation period. Formonthly series, the model showeda good fitduring the calibration period(Nash Index81.1%) anda low settingfor validation(50.1%) which is acceptableif we consider the difference between the hydrological series. Regarding the analysis of the influence of spatial resolution, it was found that for each spatial resolution of the DMT for obtaining topographic index, there is a set of optimal parameters that best represents the flow. The simulation results indicated the potential of the application of the model in the study area, especially when working with floodsA modelagem hidrológica é hoje uma importante ferramenta para obtenção de dados hidrológicos de vazões, sendo útil para prever eventos futuros, auxiliando no processo de tomada de decisão das políticas públicas. A partir do fim da década de 1950, diversos modelos de base física passaram a ser utilizados para fornecer informações sobre excessos e déficits hídricos em uma região. O TOPMODEL (Topography Based Hydrological Model) é um modelo de base conceitual simplificada, o qual se caracteriza por ser um modelo chuva-vazão, com a particularidade de considerar a topografia como fator principal na geração do escoamento e acoplar o conceito de área variável de contribuição. No Brasil, o TOPMODEL vem sendo estudado em pequenas e médias bacias. O objetivo principal do presente estudo foi avaliar o comportamento do modelo TOPMODEL no nível de uma grande bacia hidrográfica , na qual a hipótese foi de que, apesar de suas dimensões, haveria a possibilidade de calibrar o modelo em razão de uma provável influência significativa do relevo na geração das vazões no exutório. Além disso, esse estudo busca contribuir com a análise da influência de diferentes resoluções espaciais do MDT (Modelo Digital de Terreno) na distribuição do índice topográfico, bem como na eficiência do modelo na estimativa das vazões. A bacia utilizada para o estudo foi a bacia hidrográfica do Alto Canoas, discretizada na resolução de 0,005% da área total. O modelo foi calibrado no biênio 1996-1997 e validado no biênio 1998-1999, utilizando séries diárias e o quinquênio 1980-1984/1985-1989 utilizando séries mensais, respectivamente. Para as séries diárias, o modelo apresentou boa representatividade das vazões observadas, com um Índice de Nash-Sutcliffe de 84,4% no período de validação. Para as séries mensais, o modelo apresentou um bom ajuste no período de calibração (81,1 %) e um baixo ajuste no período de validação (50,1%). Com relação à influência da resolução espacial, verificou-se que para cada resolução espacial do MDT visando à obtenção do índice topográfico, existiria um conjunto ótimo de parâmetros que melhor representa a vazão no exutório da bacia. Os resultados da simulação indicam o potencial de aplicação do modelo na região estudada, principalmente quando se objetiva trabalhar com eventos extremos de precipitaçõe