Aspectos computacionais da modelagem bidimensional do escoamento superficial em bacias hidrográficas

• Ano de defesa: 1997
• Autor(a) principal: Franco, João Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: bacias hidrográficas; digital elevation model; elementos finitos; escoamento superficial; finite element method; hydrodynamic models; hydrologic response; modelo numérico de terreno; modelos hidrodinâmicos; surface runoff
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-29072024-102346/

A resolução dos problemas de escoamento superficial em uma bacia hidrográfica pode ser efetuada a partir da discretização da região e utilização de métodos numéricos. Sào utilizados modelos digitais de terreno com base na rede triangular irregular para regiões bidimensionais complexas, pois esta admite elementos de diversos tamanhos e formatos, dada a maleabilidade do triângulo para discretizar regiões. Esta forma inibe a utilização do método das diferenças finitas, mas adequa-se ao método dos elementos finitos, que modela matematicamente cada elemento e apresenta solução para qualquer ponto interno do elemento. A região bidimensional é tratada como tal, utilizando a modelagem bidimensional a partir da região dividida em elementos triangulares. Isto permite representar com mais exatidão as características físicas da região, o que não acontece com a simplificação unidimensional comumente utilizada. Deste modo, obtém-se um resultado mais refinado do comportamento hidrológico da bacia hidrográfica. A ferramenta computacional desenvolvida divide o cálculo em duas fases, separando a identificação dos canais da quantificação da propagação da vazão. Isto permite obter uma discretização mais elaborada sem sobrecarregar a fase de cálculo. Na fase de quantificação, os elementos são processados de forma independente, conduzindo a soluções eficientes sem exigir a utilização de um equipamento computacional de altíssima performance. As previsões do modelo computacional bidimensional para formas de bacias simples foram testadas através de comparação com soluções analíticas, obtendo resultados exatos em regime permanente e apresentando diferenças mínimas em regime não permanente. A aplicação do programa computacional é exemplificada através de previsão do escoamento superficial de uma bacia hidrográfica real. O modelo apresentado oferece meios para estudo do efeito de modificações da superfície em bacias hidrográficas