Resposta hidrológica da porção mineira da bacia hidrográfica do rio São Francisco à modelagem chuva-vazão

Autores

Paula Roberta Souza Carvalho, Celso Bandeira De Melo Ribeiro, Welson De Avelar Soares Filho, Leonardo Golliatt Da Fonseca

Resumo

A previsão de vazão em eventos extremos provocados por um intenso volume de precipitação é um dos grandes desafios da atualidade e pode auxiliar os gestores de recursos hídricos na tomada de decisão, minimizando os riscos decorrentes desses eventos. O presente trabalho teve como objetivo realizar a implementação do modelo HEC-HMS na porção mineira da bacia do rio São Francisco. Os métodos utilizados na modelagem hidrológica foram: Deficit and Constant, para separação do escoamento; Clark Unit Hidrograph, para formação do hidrograma; Recession, para a vazão de base; e Muskingum-Cunge, para propagação do escoamento. Os dados de entrada de precipitação foram obtidos pelo produto CHIRPS e os dados de vazão, para calibração e validação, das estações fluviométricas, no Hidroweb. O período de calibração foi de 01 de janeiro de 2010 a 31 de dezembro de 2017 e o da validação de 01 de janeiro de 2019 a 31 de dezembro de 2022, reproduzindo os principais eventos extremos de cheia ocorridos nos últimos anos. Os resultados do modelo foram avaliados com base no índice de eficiência de Nash-Stucliffe Efficiency e no PBIAS, sendo classificados como -satisfatório a muito bom-. Realizou-se, ainda, previsão de vazão utilizando o modelo ACCESS-CM2 considerando dois cenários SSP2-4.5 (moderado) e SSP5-8.5 (pessimista) para um período futuro de 10 anos (2025 a 2034) e os resultados indicaram que o tipo de cenário teve grande influência na magnitude do pico de descarga. O software HEC-HMS apresentou um bom desempenho e simulou os valores com coerência, confirmando sua capacidade na previsão de vazão.

Palavras-chave

Escoamento Superficial; Eventos Extremos; Modelagem Hidrológica; Previsão de Vazão; HEC-HMS.

Hydrological response of the minas gerais portion of the São Francisco river basin to rainfall-runoff modeling

Authors

Paula Roberta Souza Carvalho, Celso Bandeira De Melo Ribeiro, Welson De Avelar Soares Filho, Leonardo Golliatt Da Fonseca

Abstract

Flow forecasting in extreme events caused by intense precipitation is one of the greatest challenges of our time and can help water resource managers in decision-making, minimizing the risks arising from these events. This study aimed to implement the HEC-HMS model in the Minas Gerais portion of the São Francisco River basin. The methods used in the hydrological modeling were: Deficit and Constant, for flow separation; Clark Unit Hidrograph, for hydrograph formation; Recession, for base flow; and Muskingum-Cunge, for flow propagation. The precipitation input data were obtained by the CHIRPS product and the flow data, for calibration and validation, from the fluviometric stations, in Hidroweb. The calibration period was from January 1, 2010 to December 31, 2017, and the validation period was from January 1, 2019 to December 31, 2022, reproducing the main extreme flood events that occurred in recent years. The model results were evaluated based on the Nash-Stucliffe Efficiency Index and PBIAS, being classified as -satisfactory to very good-. Flow forecasting was also performed using the ACCESS-CM2 model considering two scenarios SSP2-4.5 (moderate) and SSP5-8.5 (pessimistic) for a future period of 10 years (2025 a 2034), and the results indicated that the type of scenario had a great influence on the magnitude of the peak discharge. The HEC-HMS software performed well and simulated the values coherently, confirming its capacity in flow forecasting.

Keywords

Surface Runoff; Extreme Events; Hydrological Modeling; Flow Prediction; HEC-HMS.