Regionalização de vazões mínimas diárias e mensais para bacias hidrográficas do sul de Santa Catarina, Brasil

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2020.Conhecer a disponibilidade hídrica das bacias hidrográficas é fundamental para o gerenciamento dos diversos usos da água. Essa disponibilidade pode ser estabelecida pela análise das vazões, por meio da curva de permanência, usando dados mensais e diários medidos em estações fluviométricas. No entanto, a elaboração das curvas de permanência pode ser prejudicada pela inexistência ou pela baixa densidade de estações fluviométricas, que não abrange a totalidade da bacia ou dos locais de interesse. Assim, com a finalidade de suprir essa deficiência, a regionalização de vazões tem sido uma técnica amplamente utilizada. Esse método possibilita transferir informações de vazões de um local para outro, dentro de uma área com comportamento hidrológico semelhante. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar as vazões de permanência Q50, Q90, Q95 e Q98, mensais e diárias, estimadas através do método tradicional de regionalização, para as bacias dos rios Araranguá, Tubarão e Urussanga, localizadas no sul de Santa Catarina. Foram utilizadas equações de regressão lineares, exponenciais, logarítmicas e potenciais para estimar as vazões de permanência. Na regionalização foram utilizadas as variáveis explicativas: área de drenagem, comprimento do rio principal, precipitação média anual da bacia e declividade média da bacia. Para avaliar o desempenho das equações de regressão linear e potencial e das variáveis explicativas foram utilizados: o coeficiente de determinação (R2), coeficiente de determinação ajustado (R2a) e erro padrão fatorial (sF). Na identificação de regiões hidrologicamente homogêneas (RHH) as variáveis que tiveram melhor desempenho foram área de drenagem, precipitação média da bacia e a declividade média da bacia. Como resultado, obtiveram-se duas regiões hidrologicamente homogêneas: a RHH I, formada pelas bacias do rio Tubarão e Urussanga, e a RHH II definida para a bacia do rio Araranguá. As vazões de permanência mensais apresentaram valores maiores em relação às diárias. Para a bacia do rio Araranguá, a diferença encontrada entre as vazões mensais e diárias variou de 16,22% a 78,18%. Já para a bacia do rio Tubarão essa variação ficou entre 12,74% e 53,74%. Para a RHH I a equação que forneceu os melhores resultados foi a potencial, utilizando a área de drenagem como variável explicativa, tanto para as vazões mensais, quanto para as diárias. Entretanto, para a RHH II a equação potencial e a área de drenagem estimaram melhor a Q50 e a Q90. Já para as vazões Q95 e Q98 os melhores resultados foram obtidos com a equação linear, utilizando três variáveis: área de drenagem, precipitação média anual e declividade média da bacia. Comparando-se as vazões observadas e regionalizadas verificou-se que, no geral, o ER% foi menor do que 60%, sendo a diferença em magnitude menor do que 16 m³.s-1 para todas as vazões analisadas. Desta forma, o presente estudo mostrou a importância da regionalização para a extrapolação das vazões Q50, Q90, Q96 e Q98, uma vez que, essas vazões podem auxiliar nos estudos hidrológicos que necessitam dessas informações em locais com escassez de dados, bem como os gestores nos processos de outorga de uso da água nas bacias do sul de Santa Catarina.Abstract: Knowing water availability of river basins is fundamental for management of the various uses of water. This availability can be established by analyzing flows, through the permanence curve, using monthly and daily data measured in fluviometric stations. However, elaboration of permanence curves can be hindered by non-existence or low density of fluviometric stations, which do not cover the entire basin or places of interest. Thus, in order to overcome this deficiency, flow regionalization has been a widely used technique. This method makes it possible to transfer flow information from one location to another, within an area with similar hydrological behavior. In this context, the objective of the present work was to evaluate monthly and daily flow rates Q50, Q90, Q95 and Q98, estimated through the traditional regionalization method, for the Araranguá, Tubarão and Urussanga river basins, located in the south of Santa Catarina. Linear, exponential, logarithmic and potential regression equations were used to estimate the permanence flows. In the regionalization the explanatory variables were used, such as: drainage area, average annual precipitation and average slope of the basin. To evaluate the performance of linear and potential regression equations and explanatory variables were used: the coefficient of determination (R²), adjusted coefficient of determination (R²a) and standard error factor (sF). For identification of homogeneous regions, the variables that had better performance were drainage area, mean basin precipitation and mean basin slope. As a result, two hydrologically homogeneous regions were delimited to RHH I formed by the Tubarão and Urussanga river basins and RHH II to the Araranguá river basin. Monthly permanence flows presented higher values in relation to the daily ones. For the Araranguá river basin, the difference found between monthly and daily flows varied from 16.22% to 78.18%. For Tubarão river basin this variation was between 12.74% and 53.74%. The equation that provided the best results for the RHH I was the potential, using the drainage area as an explanatory variable, both for monthly as daily flows. However, for RHH II, the potential equation and drainage area better estimated the Q50 and Q90. For the Q95 and Q98 flows, best results were obtained with linear equation, using three variables: drainage area, average annual precipitation and basin average slope. Comparing the observed and regionalized flows, it was found that, in general, the ER% was less than 60%, with magnitude difference less than 16 m³.s-1 for all the flows analyzed. Thus, the present study showed the importance of regionalization for the extrapolation of flows Q50, Q90, Q96 and Q98, since these flows can assist in hydrological studies that need this information in places with limited data, as well as managers in the water use granting processes in southern Santa Catarina basins