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Previous issue date: 2018-03-01 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A água é um recurso natural indispensável à vida e primordial ao desenvolvimento econômico de uma região. Devido às mudanças climáticas, associadas às ações antrópicas e ao crescimento populacional, a ocorrência de problemas relacionados a cheias em bacias hidrográficas tem aumentado. O estudo de cheias em bacias hidrográficas permite a quantificação da magnitude das vazões de pico e do hidrograma de escoamento superficial direto oriundos de um ou mais eventos de chuva. No entanto, tais estimativas dependem de dados de séries históricas, o que pode ser problemático nos países em desenvolvimento devido a existência de um número insuficiente de seções com monitoramento fluviométrico, tornando a modelagem hidrológica de cheias uma ferramenta imprescindível. Diferentes métodos para estimativa de cheias vêm sendo apresentadas e utilizadas na literatura, com destaque para a do Hidrograma Unitário (HU), a do Hidrograma Unitário Instantâneo (HUI) e a do Hidrograma Unitário Instantâneo Geomorfológico (HUIG). Um modelo de HUI amplamente utilizados é o de Nash (HUIN), para o qual diversas propostas geomorfológicas vêm sendo desenvolvidas, estabelecendo relações para seus parâmetros a partir da caracterização física da bacia hidrográfica e da rede de drenagem. Durante a caracterização de bacias hidrográficas em softwares de geoprocessamento, a principal informação é a do relevo, obtida a partir de um Modelo Digital de Elevação (MDE), que pode ser obtido a partir de cartas topográficas, ou de imagens de radar (ex. SRTM) e sensor (ex. ASTER). O principal objetivo deste estudo foi avaliar a aplicabilidade e confiabilidade de diferentes fontes e escalas de informação do relevo visando à modelagem de cheias através do modelo de HUIN fundamentado em parâmetros geomorfológicos, tomando como base cinco bacias hidrográficas experimentais de diferentes características fisiográficas e dotadas de monitoramento hidrológico. Os MDEs utilizados foram obtidos de cartas topográficas na escala 1:50.000, de imagens SRTM com 30m e 90m, de imagens do banco de dados TOPODATA, de imagens ASTER, e somente para a menor bacia, de dados de um levantamento planialtimétrico. Foram selecionadas quatro propostas geomorfológicas para o HUIN, sendo duas delas baseadas na teoria do HUIG, e as outras duas em estudos empíricos realizados em diferentes bacias hidrográficas. Com base nos resultados obtidos para as bacias analisadas, as principais conclusões deste estudo foram: a) os parâmetros mais impactados pela fonte e escala da informação do relevo são a declividade do curso d’água principal e as razões de Horton e de Schumm; b) as bacias planas são mais suscetíveis a erros altimétricos e estes aumentam conforme a área da bacia diminui; c) não é possível observar uma combinação de proposta-MDE que descreva melhor ou pior o conjunto de bacias analisadas, nem levando em consideração a declividade, nem o tamanho da área das bacias; d) as propostas geomorfológicas que não dependem de informação da velocidade do escoamento apresentaram bons resultados em relação as baseadas na teoria do HUIG; e) a combinação de diferentes propostas permite estimar de forma satisfatória o comportamento do hidrograma de escoamento superficial direto e o tempo e a vazão de pico nas bacias estudadas. / Water is a natural resource indispensible to life and essential to regional economic development. Due to climate change, anthropic interferences, and rapid population growth, the occurrence of flood-related natural hazards in watersheds has increased. Watershed flood-related studies allow the estimation of peak streamflow and direct surface runoff hydrograph resulting from single or multiple rainfall events. However, such estimations are directly dependent on existing streamflow historical series, which might be troublesome in developing countries due to the lack of streamflow gauging stations. In this context, indirect flood estimation methods stand out. Among the different flood estimation methods presented in the literature, the Unit Hydrograph (UH), Instantaneous Unit Hydrograph (IUH), and Geomorphological Instantaneous Unit Hydrograph (GIUH) have caught researchers’ attention. The Nash’s IUH (NIUH) is one of the most widely used IUH models. Several geomorphological approaches have been developed for NIUH, thus relating its parameters to watershed and drainage network physical characteristics. During the characterization of watersheds in geoprocessing softwares, the main information is that of relief obtained from a Digital Elevation Model (MDE) which can be obtained from topographic maps or from radar images (e.g. SRTM) and sensor images (e.g. ASTER). The main objective of this study was to evaluate the applicability and reliability of different relief data sources and scales for determination of geomorphological parameters required to estimate floods from NIUH. This study took into account data sets from five experimental watersheds with different physiographical characteristics, which have hydrological monitoring. The DEMs analysed in this study were obtained from topographical maps in the 1:50,000 scale, SRTM images with 30 and 90-meter spatial resolution, TOPODATA database, ASTER images. For the smallest watershed, an in situ topographic survey was also carried out for DEM derivation. Four geomorphological approaches for the NIUH were selected; two of them were based on the GIUH theory, whereas, the others were adjusted from empirical studies conducted in different watersheds. Based on the results obtained for the analysed watersheds, the main conclusions were: a) the main watercourse’s slope and Horton’s and Schumm’s ratios are the most sensitive parameters to relief data sources and scales; b) flat watersheds are the most susceptible to altimetry errors, which increase as the watershed area decreases; c) it is not possible to identify any combinations of geomorphological approach-DEM that better or worse describe all the analyzed watersheds when assessing watershed slope or drainage area independently; d) the geomorphological approaches which do not depend on streamflow speed information presented satisfactory results when compared to those based on GIUH theory; and e) the combination of different approaches enables to satisfactorily estimate the behavior of direct surface runoff hydrographs and their peak streamflow and time in all the considered watersheds.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3982 |
| Date | 01 March 2018 |
| Creators | Moura, Maíra Martim de, Moura, Maíra Martim de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/2164538510965539, Terra, Fabrício da Silva, Beskow, Samuel |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, UFPel, Brasil, Centro de Desenvolvimento Tecnológico |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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