Concepção do modelo hidrológico LASH em MATLAB®: aprimoramento da propagação em rios e da calibração

• Autor(a) principal: Vargas, Marcelle Martins
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
• Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/7474
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS; Recursos hídricos; Linguagem de programação interpretada; Onda cinemática; Algoritmos de calibração multiobjetivo; Bacia hidrográfica do rio Camaquã; Interpreted programming language; Kinematic wave; Multiobjective calibration algorithms; Camaquã river watershed

Diante da situação atual de uso e gestão dos recursos hídricos, a importância de estudos em bacias hidrográficas é imprescindível para subsidiar projetos e, quando for o caso, também comitês e planos de bacias hidrográficas. Para tal, modelos hidrológicos são fortemente recomendados e, dentre os modelos, o Lavras Simulation of Hydrology (LASH) tem sido utilizado com sucesso em bacias hidrográficas brasileiras. A principal contribuição deste estudo foi implementar o modelo LASH em linguagem MATrix LABoratory (MATLAB®), aprimorar seus módulos de propagação de cheias em rios e de calibração, e testá-lo como estudo de caso na bacia hidrográfica do rio Camaquã (BHRC), a qual possui um comitê e um plano de bacias hidrográficas associado. No capítulo 1, foram exploradas a concepção do LASH em MATLAB®, a implementação do módulo de propagação de vazões em rios de acordo com o método da Onda Cinemática e a inserção de um algoritmo de calibração multiobjetivo, o A Multi-Algorithm Genetically Adaptive Multiobjective (AMALGAM). Ao contrário do capítulo 1, em que foi realizada uma abordagem mais técnica e computacional, o capítulo 2 foi pautado na aplicação do LASH estruturado em MATLAB®, tendo como estudo de caso a BHRC. E ainda, dois cenários de calibração foram avaliados: i) cenário 1: parâmetros calibráveis do LASH concentrados e; ii) cenário 2: espacialização dos parâmetros lambda (λ) e tempo de resposta do reservatório superficial (CS) por sub-bacia. Os resultados do capítulo 1 permitiram constatar os ganhos da estruturação do modelo em linguagem MATLAB®, principalmente no que concerne: i) ao módulo de propagação da onda de cheias baseado na Onda Cinemática; ii) à facilidade do acoplamento do algoritmo de calibração multiobjetivo AMALGAM; iii) aos artifícios computacionais implementados para otimizar o tempo de processamento do modelo; e iv) à facilidade de alteração, atualização e ampliação do script, sendo o grande gargalo da implementação do LASH em MATLAB®. No tocante aos resultados do capítulo 2, estes foram satisfatórios e foi possível inferir que: i) a formulação do LASH em MATLAB® trouxe uma melhoria do módulo de propagação de vazões em rios, adicionando uma estrutura com viés mais hidráulico ao modelo, e viabilizou a implementação do cenário 2; ii) o cenário 2 permitiu realizar discussões acerca da heterogeneidade de regiões presentes na BHRC e do impacto das espacialização dos parâmetros λ e CS sobre a modelagem hidrológica na BHRC, sendo uma ferramenta poderosa na gestão dos recursos hídricos; iii) a implementação do AMALGAM permitiu conduzir comparações em relação ao Shuffled Complex Evolution (SCE-UA), e apresentou ligeira superioridade nas calibrações para as funções objetivo utilizadas; iv) a utilização do AMALGAM tem potencial para diminuir as incertezas e equifinalidade relacionadas aos parâmetros calibráveis do LASH; e v) a formulação do LASH em MATLAB® trouxe excelentes ganhos, em termos de execução computacional.