Avaliação de métodos de propagação de vazões em cursos d água naturais com ênfase em aspectos da geoformologia fluvial

When dealing with flood risks and having a clear perception of the obvious impossibility of total control of floods by means of hydraulic structures, many hydrologists have been making efforts in the development of methods and techniques to predict the dynamism that guides the water channels behavior. The knowledge of the flow evolution in natural water channels can be seen in a larger perspective when pondering that the hydrological response is also a function of the fluvial system characteristic. The proposal of the present study is to evaluatedifferent methods of flood routing modeling through the water channel, emphasizing some aspects related to the fluvial geomorphology. The primordial hypothesis of this study is that the descriptive parameters of the morphology and the drainage system of a basin can, at least,in part, explain the evolution of some flow parameters. Forty gauging station with discharge measurement from the subbasins 40 and 41, located in Minas Gerais State, were selected. The drainage system and areas were automatically determined by means of a digital elevationmodel. The application of these techniques made possible the attainment of some parameters that describes the morphology of these unities. The natural transversal sections were approximated by anti-symmetrical trapezes, respecting the hydraulic parameters variation as a function of the water level. The modeled hydrographs were approximated to the form defined by the theory of the geomorphological unit hydrograph (GUH) by applying a Gamma function, in a formulation where their parameters were estimated by the functions of the GUHtheory. The empirical parameters associated to the storage models were calibrated by using the genetic algorithm. Trough the application of the main flow routing models, this study tried to find out the influence of the fluvial geomorphology over the modeled phenomenon. Some discussions about the aspects of the used techniques, the adjustment of the flow routing models as a function of the physical characteristics and the perspective of indirect parameters calibration and the establishment of mathematical relations that could be used in situations of data missing. For sure, it was not identified the existence of macro relationships between flow routing methods and physical characteristics, even these relations have been founded out and confirmed, as predicted by the literature, which allow a preliminary analysis of the adjustmentof a specific technique. A large discussion about this theme is performed and various perspectives are visualized from the study results.

Ao lidar com os riscos de inundações, tendo clara a percepção da impossibilidade óbvia do controle absoluto de enchentes por meio de estruturas hidráulicas, há muito os hidrólogos têm-se dedicado ao desenvolvimento de técnicas e métodos que antecipem a dinâmica que rege o comportamento dos cursos dágua. A compreensão da evolução dos deflúvios em canais naturais pode ser vista sob uma perspectiva mais ampla ao se ponderar que a resposta hidrológica é também função de características do sistema fluvial. A proposta do presente projeto é avaliar diferentes métodos para modelagem da propagação de um hidrograma de cheia ao longo de um curso dágua natural, enfatizando aspectos relacionados à geomorfologia fluvial. A hipótese primordial do estudo é de que parâmetros descritivos da morfologia das bacias e redes de drenagem a essas pertencentes possam explicar, ao menos em parte, a evolução de grandezas relacionadas ao escoamento. Foram selecionadas 40 estações fluviométricas pertencentes às sub-bacias 40 e 41, ambas no Estado de Minas Gerais. As redes e áreas de drenagem foram extraídas automaticamente por meio de um modelo digital de terreno. O emprego dessas técnicas possibilitou a obtenção de uma série de parâmetros descritivos da morfologia dessas unidades. As seções transversais naturais foram aproximadas por trapézios assimétricos, respeitando-se as variações dos parâmetros hidráulicos em função da profundidade. Os hidrogramas modelados foram aproximados à forma prevista pela teoria do hidrograma unitário geomorfológico (HUG) através do emprego da função Gamma, em uma formulação para qual seus parâmetros eram derivados de relações previstas pela teoria do HUG. Os parâmetros empíricos associados aos modelos de armazenamento foram calibrados através da técnica dos algoritmos genéticos. Por meio do emprego dos principais modelos de propagação de vazões procurou-se compreender a influência exercida pela geomorfologia fluvial sobre o fenômeno modelado. Foram discutidos aspectos relacionados às técnicas utilizadas, a adequabilidade dos métodos de propagação em função de características físicas e as perspectivas de calibração indireta de parâmetros e do estabelecimento de relações que pudessem ser utilizadas em situações de escassez de dados. De fato, não se identificou a existência de macro relações entre métodos de propagação e características físicas, ainda que se tenha verificado e derivado relações, previstas na literatura, que permitam uma análise preliminar da adequabilidade de determinada técnica. Uma extensa discussão sobre o tema é realizada e uma série de perpectivas são vislumbradas, em função da série de resultados obtidos.