Modelagem da disponibilidade hídrica em bacias hidrográficas do Cerrado - Althoff, Daniel (2021)
Diversas regiões do Cerrado não dispõem de informações hidrológicas básicas e confiáveis para o desenvolvimento da adequada gestão e manejo de recursos hídricos. Informações relacionadas à quantidade e período de disponibilidade da água são fundamentais para garantir que a alocação do recurso assegure o bem-estar social e desenvolvimento sustentável local. A estimativa da disponibilidade hídrica em regiões não monitoradas, ou com escassez de dados, é um desafio de longa data para a hidrologia. A forma mais comum de se estimar a disponibilidade hídrica em regiões não monitoradas se dá por meio de técnicas de regionalização. A regionalização se baseia na transferência de informações de regiões monitoradas para regiões não monitoradas. Isso pode ser feito por meio da doação de parâmetros de modelos hidrológicos calibrados em regiões monitoradas considerando tanto a proximidade espacial quanto similaridade física da região/bacia não monitorada. Uma alternativa aos métodos de regionalização é se trabalhar com modelos hidrológicos de larga escala, como modelos regionais. Neste caso, os modelos baseados em aprendizado de máquina têm se popularizado, uma vez que conseguem aprender a partir da diversidade de dados que lhes são fornecidos. Portanto, há a oportunidade de se desenvolver um modelo regional capaz de aprender frente à diversidade de cenários e melhor predizer os efeitos de mudanças climáticas e de uso da terra, e fornecendo estimavas mais adequadas da disponibilidade hídrica de bacias hidrográficas. O objetivo geral desta tese, estruturada em forma de artigos, foi avaliar a disponibilidade hídrica em bacias hidrográficas do Cerrado brasileiro. Para isso, primeiramente se calibrou um modelo hidrológico para 411 bacias hidrográficas monitoradas individualmente, cujos limites estão dentro ou interseccionam o Cerrado. Dentre as técnicas de regionalização avaliadas, a doação de parâmetros por proximidade espacial apresentou o melhor desempenho e foi utilizada para se simular séries de vazão em ottobacias de nível 5 em todo o Cerrado. Essas séries de vazão foram então usadas para caracterizar a disponibilidade hídrica, períodos de maior pressão sobre o recurso, e identificar regiões onde o uso sustentável de água pode ser aprimorado por meio de técnicas de armazenamento de água excedente do período de chuvas. Também se desenvolveu um modelo regional, baseado em redes neurais recorrentes, que levou em consideração informações compiladas para as 411 bacias hidrográficas inicialmente delimitadas dentro do Cerrado, como características topográficas, de clima, do uso e cobertura da terra e do solo. Este modelo se mostrou robusto às mudanças de uso e cobertura da terra, principalmente no que se refere às predições realizadas para períodos de vazões mínimas. Para este modelo regional, foi possível explorar quais as variáveis de maior influência na predição de vazão, e como elas se relacionam com a disponibilidade hídrica. Palavras-chave: Regionalização. Modelagem hidrológica. Redes neurais artificiais. Ottobacias.