Modelagem e calibração de modelo para simulação de escoamento superficial da bacia do campus da UFSC, integrando informações da rede de drenagem urbana existente

Abstract

As intervenções antrópicas modificam o ciclo hidrológico, principalmente no que diz respeito ao escoamento superficial. Alterações nos padrões do uso e ocupação do solo e a implementação de estruturas de drenagem urbana convencionais tendem a aumentar as vazões máximas e reduzir os tempos de pico de vazão. Tais situações podem ser observadas na bacia do campus UFSC, já que se trata de uma região notoriamente urbana com histórico de desastres relacionados a inundações. De modo a contribuir para a gestão de bacias hidrográficas, os modelos hidrológicos surgem como ferramentas para mitigação de impactos, uma vez que permitem estimar e prever o escoamento superficial para diferentes cenários, presentes ou futuros. Neste sentido, se objetiva com o presente estudo calibrar e simular o escoamento superficial na bacia do campus da UFSC, através da aplicação do módulo hidrológico do MIKE+, integrando informações da rede de drenagem atualmente existente. Para isso, foi aplicado o modelo chuva-vazão referente ao hidrograma unitário, juntamente com o modelo de infiltração SCS CN, que possibilitaram a determinação do escoamento na bacia por meio do módulo chuva-vazão. A saída do módulo chuva-vazão foi considerada como entrada para o módulo hidrodinâmico do modelo, que se baseia na aplicação das equações de Saint Venant, permitindo assim, a estimativa do escoamento superficial na rede de drenagem propriamente dita. Ao todo, foram utilizados seis eventos de chuva para calibração e validação do modelo. Os resultados do teste de sensibilidade mostraram que os parâmetros mais sensíveis são o CN, fator de área e AMC, sendo que o lagtime foi o parâmetro menos sensível. No que tange os resultados das modelagens hidrológicas-hidráulicas, foram obtidos resultados pouco satisfatórios antes e após calibração, seja pelo hidrograma SCS Triangular ou SCS Adimensional. Dentre os eventos avaliados para estimativa do escoamento superficial na bacia do rio do Meio, 50% apresentaram índice RMSE satisfatório e 17% atingiram valores de correlação superiores a 0,30. Nenhum dos eventos atingiu valores satisfatórios para a métrica de Nash. Além disso, os ajustes no tempo de pico foram insatisfatórios, uma vez que os hidrogramas simulados tenderam, no geral a antecipar o tempo de pico em comparação com os tempos reais. Quanto as estimativas de escoamento superficial diretamente na rede de drenagem, os resultados se mantiveram insatisfatórios, com o modelo apresentando baixa aderência. O escoamento superficial foi subestimado, no entanto, a ocorrência dos tempos de pico nos hidrogramas simulados se assemelhou aos tempos de pico reais, representando uma melhora em comparação com a simulação sem rede de drenagem.