Plataforma computacional integrada para modelagem hidrológica e hidrodinâmica com dados geoespaciais.

• Main Author: FREITAS, Moisés Correia.
• Publication Date: 2022
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Download full: http://dx.doi.org/10.52446/ProfaguaCDSA.2022.D.Freitas; https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/26876
• topic: Modelagem hidrológica; Modelagem hidrodinâmica; Plataforma computacional - modelagem; Hidrologia; Dados geoespaciais; Geotecnologias; Modelos hidrodinâmicos; Sensoriamento remoto; Algoritmo computacional; Linguagem MATLAB; Software de modelagem hidrológica; Método de Muskingum; Hidrograma; Hydrological modeling; Hydrodynamic modeling; Computing platform - modeling; Hydrology; Geospatial data; Geotechnologies; Hydrodynamic models; Remote sensing; Computational algorithm; MATLAB language; Hydrological modeling software; Hydrograph; Muskingum method; SMAP – Soil Moisture Accounting Procedure; Instrumentos da Política de Recursos Hídricos

Os avanços tecnológicos, em particular o crescente aumento no poder de processamento dos computadores e difusão do sensoriamento remoto através dos dados geoespaciais, permitiu o desenvolvimento de modelos hidrológicos robustos, eficientes e práticos, criando ferramentas indispensáveis para tomada de decisão. Estas ferramentas tem contribuído para aumentar a eficiência do gerenciamento e regulação dos recursos hídricos. Tradicionalmente, os softwares de modelagem hidrodinâmica difundidos no meio acadêmico utilizam formulações da hidrologia e da hidráulica, impondo a utilização de dois ou mais aplicativos nas análises voltadas para tomada de decisão. Tendo em vista o tempo desprendido no aprendizado e aplicação destes softwares, além dos inúmeros problemas gerados nas conexões e entrelaçamentos das informações geradas, tona-se viável a criação de um aplicativo que integre os dados geoespaciais com os modelos hidrodinâmicos. Assim, o objetivo principal desse estudo foi desenvolver um software que possibilite a operação de modelos hidrológicos e hidrodinâmicos com dados geoespaciais. Para esse fim, na criação do algoritmo computacional, utilizou-se a linguagem de programação MATLAB (MATrix LABoratory) por possuir uma gama de ferramentas, toolboxes que permitem realizar inúmeras operações matemáticas. O software construído, processa o modelo numérico do terreno para extrair os parâmetros físicos da bacia hidrográfica. Possibilita o cálculo do tempo de concentração e estima a chuva de projeto aplicando a equação clássica de chuvas intensas. A determinação do hidrograma de projeto é realizada com os métodos do hidrograma unitário sintético triangular do Natural Resources Conservation Service (NRCS). As funções hidrodinâmicas permitem o dimensionamento dos dispositivos hídricos e simulação da onda de cheia em canais naturais ou artificiais. Duas opções são apresentadas ao operador, aplicação da equação de Manning ou método Muskingum. Ao aplicar Manning, é possível escolher uma modelagem que despreza as contribuições laterais e considera o escoamento permanente e uniforme ao longo do trecho observado. O método de Muskingum despreza os efeitos originados pela equação da quantidade de movimento, baseando-se na equação da continuidade e nas relações existentes entre o armazenamento prismático e em cunha durante o avanço da cheia. Ressalta-se, que o usuário também pode realizar as simulações de transformação chuva-vazão na bacia hidrográfica, executando o módulo SMAP (Soil Moisture Accounting Procedure) acoplado. O software criado demonstra potencial para integrar a modelagem hidrológica com modelos hidrodinâmicos em uma única aplicação, mostrando-se um instrumento de grande valia durante a compreensão dos processos físicos do ciclo da água, tanto na simulação como na previsão dos fluxos d’agua em uma bacia hidrográfica. A construção da interface permite uma operação intuitiva, mesmo para usuários com pouco experiência com software com modelagem hidrologia e hidrodinâmica que usam dados geoespaciais, exibe os resultados de maneira compreensível ao usuário e processa diversos cálculos matemáticos intrínsecos.