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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32780| Título: | Modelagem hidrológica na bacia do Rio Piquiri no estado do Paraná |
| Título(s) alternativo(s): | Hydrological modeling in the Piquiri River basin in the state of Paraná |
| Autor(es): | Borges, Julio Cesar Angelo |
| Orientador(es): | Pereira, Edilaine Regina |
| Palavras-chave: | Bacias hidrográficas Modelos hidrológicos Balanço hidrológico Vazões naturais Watersheds Hydrologic models Water balance (Hidrology) Streamflow |
| Data do documento: | 22-Set-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | BORGES, Julio Cesar Angelo. Modelagem hidrológica na bacia do Rio Piquiri no estado do Paraná. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2023. |
| Resumo: | Devido ao cenário recorrente de estiagens que têm acometido a região centro-sul do Brasil nos últimos 10 anos e a crescente demanda por recursos hídricos, o uso de ferramentas de modelagem ambiental por meio de softwares de predição passa a ganhar destaque, entre elas o SWAT+ (Soil and Water Assessment Tool). Este trabalho objetivou obter um modelo espaço-temporal capaz de simular a vazão da bacia do Rio Piquiri, localizada na região centro-oeste do Estado do Paraná. Desse modo, a caracterização da área de estudo se fez necessária, abrangendo dados físicos como topografia, pedologia, uso e ocupação do solo, além de dados climatológicos de precipitação, ventos, umidade, temperatura e radiação solar. Este estudo foi segmentado em 3 etapas: 1ª- obtenção e preparação dos dados de entrada para uso do software; 2ª- pré-processamento para delimitar a bacia e as unidades de respostas hidrológicas; e 3ª- processamento realizando a calibração, validação e simulação da vazão mensal. Para a construção do banco de dados necessários ao desenvolvimento do modelo SWAT+ foram utilizados dados de solos existentes no SiBCS da EMBRAPA, os dados climatológicos foram extraídos do sistema do IDR-Paraná e do CFSR fornecidos pelo próprio SWAT+. Na elaboração do modelo foram geradas 1622 sub-bacias e 10828 unidades de resposta hidrológicas em uma área de 20.925,34 km². Dentre todas as estações fluviométricas existentes na área de estudo, a estação Balsa Santa Rita foi escolhida como exultório da bacia e como ponto de controle para a calibração e validação dos dados. Como forma de identificar os parâmetros mais sensíveis bem como os limites mais adequados para calibrar o modelo, foram feitas 10 diferentes tentativas de calibração tendo o melhor resultado de calibração para o período entre 2003 e 2006 com índice Nash-Sutcliffe 0,441. Após a obtenção dos limites mais adequados para maximizar a eficiência do modelo chegou-se a um modelo calibrado para vazão mensal da bacia do rio Piquiri que atingiu índice de eficiência de Nash-Sutcliffe equivalente a 0,55, sendo considerado satisfatório, porém o modelo superestimou em cerca de 38% a vazão média conforme indicou o índice PBIAS. Foram identificados como parâmetros mais sensíveis K, AWC, CHK, CHN e MSK_CO2 e como principal causa para a baixa eficiência do modelo pode-se indicar a pouca existência de dados climáticos sem falhas e com longas séries para a região avaliada para todas as variáveis exigidas pelo SWAT+ bem como séries de dados como evapotranspiração e sedimentos que pudessem ser comparados aos dados gerados, a fim de servir como parâmetros calibradores. |
| Abstract: | Due to the recurring scenario of droughts that have affected the central-southern region of Brazil in the last 10 years and the increasing demand for water resources, the use of environmental modeling tools through prediction software gains prominence, including SWAT+ (Soil and Water Assessment Tool). This study aimed to obtain a spatiotemporal model capable of simulating the streamflow of the Piquiri River basin, located in the central-western region of the State of Paraná. Thus, the characterization of the study area was necessary, encompassing physical data such as topography, soil, land use and land cover, as well as climatological data of precipitation, wind, humidity, temperature, and solar radiation. This study was divided into 3 stages: 1st - obtaining and preparing input data for software use; 2nd - preprocessing to delimit the basin and hydrological response units; and 3rd - processing involving calibration, validation, and simulation of monthly streamflow. For the construction of the database necessary for the development of the SWAT+ model, soil data from SiBCS of EMBRAPA were used, climatological data were extracted from the IDR-Paraná system and CFSR provided by SWAT+ itself. In the model development, 1622 sub-basins and 10828 hydrological response units were generated in an area of 20,925.34 km². Among all existing streamflow stations in the study area, the Balsa Santa Rita station was chosen as the watershed outlet and as a control point for calibration and validation. To identify the most sensitive parameters as well as the most suitable limits for model calibration, 10 different calibration attempts were made, with the best calibration result for the period between 2003 and 2006 with a Nash-Sutcliffe index of 0.441. After obtaining the most suitable limits to maximize the model's efficiency, a calibrated model for the monthly streamflow of the Piquiri River basin was achieved, reaching a Nash-Sutcliffe efficiency index equivalent to 0.55, considered satisfactory. However, the model overestimated the average streamflow by about 38% as indicated by the PBIAS index. Parameters K, AWC, CHK, CHN, and MSK_CO2 were identified as the most sensitive, and the main cause for the low model efficiency can be attributed to the limited availability of error-free climatic data with long series for the evaluated region for all variables required by SWAT+, as well as data series like evapotranspiration and sediment that could be compared to generated data to serve as calibration parameters. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32780 |
| Aparece nas coleções: | LD - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
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