Aplicação do Tank Model como Ferramenta de Gestão na Bacia do Rio Perdizes – Cambará do Sul/RS
DOI:
https://doi.org/10.26848/rbgf.v14.2.p1143-1158Palavras-chave:
Tank Moisture Index, fechamento de trilha, Parque Nacional de Aparados da Serra.Resumo
A representação do processo precipitação-vazão por meio de modelos hidrológicos conceituais visa quantificar o volume escoado em uma bacia como consequência de uma determinada precipitação. Aliados a eles, os índices têm sido uma ferramenta útil para quantificar eventos extremos, como o Soil Moisture Index (TMI) que foi formulado a partir do modelo hidrológico Tank Model. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi aplicar o Tank Model para a bacia do rio Perdizes, em Cambará do Sul (RS), e avaliar o desempenho do TMI para prever a ocorrência de cheias, limiar este utilizado para o fechamento da Trilha do rio do Boi, no Parque Nacional de Aparados da Serra (PNAS). Os dados utilizados na simulação foram obtidos pelas estações meteorológica e fluviométrica instaladas na bacia. Após a calibração e validação de três séries históricas no Tank Model, os valores obtidos do TMI foram comparados com os dias que a Trilha foi fechada, a partir de altos níveis registrados no rio Perdizes. O TMI demonstrou que o nível utilizado para fechar a Trilha do rio do Boi correspondeu a cheias em 72% das vezes. Portanto, o TMI mostrou bom desempenho ao indicar a ocorrência de cheias na área estudada, sendo uma ferramenta útil para a tomada de decisões na gestão do PNAS.
Application of the Tank Model as a Management Tool in the Perdizes River Basin - Cambará do Sul/RS.
ABSTRACT
The representation of the rainfall-runoff process by means of conceptual hydrological models aims to quantify the volume drained in a basin as result of a specific precipitation. Allied to them, the indices have been a useful tool to quantify extreme events, such as the Tank Moisture Index (TMI) which was formulated from the Tank Model. Thus, the objective of this work was to apply the Tank Model to the Perdizes river basin, in Cambará do Sul (RS), and to evaluate the performance of the TMI to predict the occurrence of floods, the threshold used for the closure of the Rio do Boi trail, in the Aparados da Serra National Park (PNAS). The data used in the simulation were obtained at the meteorological and fluviometric stations installed in the basin. After the calibration and validation of three historical series in the Tank Model, the values obtained in the TMI were compared with the days when the Trail was closed, from high levels recorded in the Perdizes river. The average TMI values demonstrated that the level used to close the Rio do Boi Trail corresponded to floods 72% of the time, and the median, 75%. Therefore, the TMI showed good performance in indicating the occurrence of floods in the study area, being a useful tool for decision making in the PNAS management.
Keywords: Tank Moisture Index, trail closure, Aparados da Serra National Park.
Downloads
Referências
Amiri, B.J., Fohrer, N., Cullmann, J., Hörmann, G., Müller, F., & Adamowski, J. (2016). Regionalization of Tank Model Using Landscape Metrics of Catchments. Water Resour Manage, 30(14), 5065-5085. DOI: 10.1007/s11269-016-1469-5
Beven, K.J. (2001). Rainfall‐runoff modelling: the primer. Chinchester, U.K.: John Wiley and Sons Press, Department of Geography Royal Holloway.
Basri, H. (2013). Development of Rainfall-runoff Model Using Tank Model: Problems and Challenges in Province Aceh, Indonesia. Aceh International Journal of Science and Technology, 2(1), 26-37. DOI: 10.13170/aijst.2.1.572
Campagnolo, K., Castiglio, V.S., Vasconcellos, S.M., & Kobiyama, M. (2019). Aplicação do Tank Model para a Bacia do Rio Perdizes em Cambará do Sul/RS. In Anais do XXIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Foz do Iguaçu, PR, Brasil.
Castiglio, V.S., Campagnolo, K., & Kobiyama, M. (submetido). Análise de evapotranspiração potencial no município de Cambará do Sul/RS. Revista Engenharia na Agricultura.
Celeste, A.B., & Chaves, V.S. (2014). Avaliação de Algoritmos de Otimização e Funções Objetivo para Calibração Automática do Modelo Chuva-Vazão Tank Model. Ciência e Natura, 36(3), 527-537. DOI: 10.5902/2179460X13421
Criss, R.E., & Winston, W.E. (2008). Do Nash values have value? Discussion and alternate proposals. Hydrological Processes, 22(14), 2723-2725. DOI:10.1002/hyp.7072
Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., & Meyarivan, T.A.M.T. (2002). A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 6(2), 182–197. DOI: 10.1109/4235.996017
EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. (2018). Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília.
Fagundes, M.R., Fan, F.M., & Paixão, M.A. (2019). Modelagem hidrológica e hidrodinâmica como ferramenta para auxiliar no critério de fechamento da Trilha do rio do Boi (RS e SC). In Anais do XXIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Foz do Iguaçu, PR, Brasil.
Grison, F., & Kobiyama, M. (2009). Erros e incertezas na estimativa de vazões e no traçado de curvas-chave. In Anais do XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos Campo Grande, MS, Brasil.
Gutierrez, J.C.T., Adamati, D. S., & Bravo, J.M. (2019). A new stopping criterion for multi-objective evolutionary algorithms: Application in the calibration of a hydrologic model. Computational Geosciences, 23, 1219-1235. DOI: 10.1007/s10596-019-09870-3
IBAMA. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis. (2004). Plano de Manejo dos Parques Aparados da Serra e Serra Geral. Ministério do Meio Ambiente. Brasília.
IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2020). Banco de dados de Informações Ambientais - Pedologia. Disponível em < https://bdiaweb.ibge.gov.br/#/consulta/pedologia>. Acesso em 3 out. 2020.
Ishihara, Y., & Kobatake, S. (1979). Runoff model for flood forecasting. Bulletin of Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, 29(1), 27–43.
Junsawang, P., Asavanant, J., & Lursinap, C. (2007). Artificial Neural Network Model for Rainfal-Runoff Relationship. In 2nd International Conference on Asian Simulation and Modeling. (p. 267-273). Chiang Mai, Tailândia.
Kobiyama, M., & Vestena, L.R. (2006). Aplicação do método de Penman modificado no cálculo da evapotranspiração potencial para quatro estações meteorológicas do estado do Paraná. Revista Ciências Exatas e Naturais, 8(1), 83-97.
Kuok, K.K., Harun, S., & Shamsudin, S.M. (2010). Global optimization methods for calibration and optimization of the hydrologic Tank model’s parameters. Canadian Journal on Civil Engineering, 1(1), 2-14.
Lara, P.G., & Kobiyama, M. (2012). Proposta de Modelo Conceitual: PM Tank Model. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 17(3), 149-161. DOI: 10.21168/rbrh.v17.n3.p149-161
Lindner, E.A., & Kobiyama, M. (2009). Proposal of Tank Moisture Index to predict floods and droughts in Peixe River watershed, Brazil. IAHS-AISH Publication, 331, 314-323.
Lindner, E. A., Kobiyama, M., & Caprario, G.N. (2011). Proposal of Tank Moisture Index to Predict Floods and Droughts in Peixe River Watershed, Brazil. In XIVth IWRA World Water Congress. ABRH, (p. 1-17). Porto de Galinhas, Brasil.
Marinho Filho, G.M., Andrade, R.S., Zukowski, J.C., & Magalhães Filho, L.N.L. (2012). Modelos hidrológicos: conceitos e aplicabilidades. Revista de Ciências Ambientais, 2(6), 35-47. DOI: 10.18316/268
Moriasi, D.N., Arnold, J.G., Van Liew, M.W., Bingner, R.L., Harmel, R.D., & Veith, T.L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 50(3), 885-900. DOI: 10.13031/2013.23153
Nagasaka, A., & Nakamura, F. (1999). The influences of land-use changes on hydrology and riparian environment in a northern Japanese landscape. Landscape Ecology, 14, 543-556. DOI: 10.1023/a:1008164123102
Nash, J.E., & Sutcliffe, J.V. (1970). River flow forecasting through conceptual models part 1- a discussion of principles. Journal of Hydrology, 10(3), 282-290. DOI: 10.1016/0022-1694(70)90225-6
Paik, K., Kim, J.H., Kim, H.S., & Lee, D.R. (2005). A conceptual rainfall-runoff model considering seasonal variation. Hydrological Processes: An International Journal, 19(19), 3837-3850. DOI: 10.1002/hyp.5984
Pereira, T.S.R., dos Santos, K.A., da Silva, B.F., Formiga, K.T.M., & Soares, A.K. (2016). Desenvolvimento de um Modelo Chuva-Vazão via Tank Model e Calibração Automática. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, 11(3), 17-28. DOI: 10.5216/reec.v11i3.36007
Pushpalatha, R., Perrin, C., Le Moine, N., & Andréassian, V. (2012). A review of efficiency criteria suitable for evaluating low-flow simulations. Journal of Hydrology, 420, 171-182.DOI: 10.1016//j.jhydrol.2011.11.055
Seshadri, A. (2009). NSGA - II: A multi-objective optimization algorithm. Disponível em: <https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/10429-nsga-ii--a-multi-objective-optimization-algorithm>.
Sugawara, M. (1961). On the Analysis of Runoff Structure about Several Japanese Rivers. Japanese Journal of Geophysics, 2(4), 1-76.
Sugawara, M. (1995). Tank Model in Computer Models of Watershed Hydrology. In V.P. Singh (Ed.), Water Resources Publications (pp. 165-214). Highlands Ranch.
Tucci, C.E.M., & Beltrame, L.F.S. (2000). Evaporação e Evapotranspiração. In C.E.M. Tucci (Org.), Hidrologia: Ciência e Aplicação (pp. 253-287). Porto Alegre: ABRH.
Vasconcellos, S.M., Moreira, L.L., & Kobiyama, M. (2018). Análise de eventos de seca no baixo rio São Francisco a partir do Tank Moisture Index. In Anais do I Encontro Nacional de Desastres. Porto Alegre, RS) Brasil.
Vasconcellos, S. M., Kobiyama, M., & Mota, A.A. (no prelo). Evaluation of Soil Water Index of distributed Tank Model in a small basin with field data. Hydrology and Earth System. Sciences Discussions. DOI: 10.5194/hess-2019-682.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Karla Campagnolo, Sofia Melo Vasconcellos, Vinicius Santanna Castiglio, Marina Refatti Fagundes, Masato Kobiyama
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam na Revista Brasileira de Geografia Física concordam com os seguintes termos:
Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0) que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (exemplo: depositar em repositório institucional ou publicar como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm permissão para disponibilizar seu trabalho online antes ou durante o processo editorial, em redes sociais acadêmicas, repositórios digitais ou servidores de preprints. Após a publicação na Revista Brasileira de Geografia Física, os autores se comprometem a atualizar as versões preprint ou pós-print do autor, nas plataformas onde foram originalmente disponibilizadas, informando o link para a versão final publicada e outras informações relevantes, com o reconhecimento da autoria e da publicação inicial nesta revista.
Qualquer usuário tem direito de:
Compartilhar — copiar e redistribuir o material em qualquer suporte ou formato para qualquer fim, mesmo que comercial.
Adaptar — remixar, transformar e criar a partir do material para qualquer fim, mesmo que comercial.
O licenciante não pode revogar estes direitos desde que você respeite os termos da licença.
De acordo com os termos seguintes:
Atribuição — Você deve dar o crédito apropriado, prover um link para a licença e indicar se mudanças foram feitas. Você deve fazê-lo em qualquer circunstância razoável, mas de nenhuma maneira que sugira que o licenciante apoia você ou o seu uso.
Sem restrições adicionais — Você não pode aplicar termos jurídicos ou medidas de caráter tecnológico que restrinjam legalmente outros de fazerem algo que a licença permita.
