Modelagem hidrológica aplicada ao balanço vertical de água no solo

• Autor(a) principal: Fleischmann, Ayan Santos
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/179933
• topic: Modelos hidrológicos; Ciclo hidrologico; Interceptação; Escoamento subsuperficial; Escoamento superficial; Escoamento subterrâneo; Evapotranspiração; Equação de Richards; Taquari-Antas, Rio, Bacia (RS); Hydrological modelling; Richards equation; Physically-based models

A modelagem matemática do ciclo hidrológico é uma poderosa ferramenta para melhor compreender e representar os processos existentes na bacia hidrográfica. O recente avanço nos recursos computacionais, na criação de novas bases de dados digitais e na compreensão dos processos hidrológicos tem permitido o desenvolvimento de modelos hidrológicos com alta base física, incorporando representações mais fidedignas dos sistemas ambientais. Neste contexto, este trabalho estuda representações matemáticas dos processos hidrológicos, com ênfase na solução numérica da equação de Richards para fluxos de água no solo, e apresenta o desenvolvimento de um modelo de balanço vertical de alta base física. Os processos representados são interceptação vegetal, evapotranspiração e escoamentos superficial, sub-superficial e subterrâneo. Foram realizados experimentos sintéticos a fim de explorar a representação dos diversos processos hidrológicos. Os fenômenos de infiltração e secagem do solo foram bem representados, com erros numéricos aceitáveis. O modelo foi então aplicado a uma região de solo argiloso da bacia do rio Taquari-Antas (RS), utilizando uma discretização da coluna de solo de 150 camadas. Além disso, os resultados do modelo multi-camadas foram comparados com um modelo simplificado do tipo bucket (uma camada de solo), a fim de avaliar os ganhos de uma representação mais física na modelagem. Apesar de as conclusões não serem definitivas, avaliou-se que o modelo bucket é mais suscetível a processos de secagem e saturação, possivelmente pela consideração implícita de macroporos neste. Os fluxos de água no solo argiloso do modelo multi-camadas são bastante lentos. Além disso, os escoamentos superficiais apresentaram mecanismos de geração distintos entre os modelos, sendo excesso de infiltração preponderante no multi-camadas, e excesso de saturação o utilizado no bucket. Por fim, as distintas representações dos fluxos subterrâneos geraram comportamentos diferentes entre os modelos, sendo que no bucket estes variaram de acordo com eventos de chuva, ao passo que no multi-camadas agiram em resposta a uma temporada de chuvas. A incorporação do nível das águas subterrâneas no modelo é relevante para a melhor descrição deste processo.