Modelos hidrológicos e a escala

O comportamento hidrológico de uma área depende das intervenções sobre a sua superfície. As alterações de superfície nesta escala mostram:

•Aumento de escoamento com o desmatamento;
•Aumento do escoamento com a impermeabilização;
•Variação dos efeitos com a escala dos processos de acordo com o tipo de plantio para culturas anuais.

O comportamento do escoamento na bacia pode produzir resultados variados de acordo com a escala da bacia. Silva Jr (2001) utilizou dados da bacia representativa do Poritibu, afluente do Ijuí e do Uruguai no Oeste do Rio Grande do Sul. As bacias possuem dados de 1989 a 1999, sendo que no período de 1989 a 1994 as bacias tinham plantio convencional com terraceamento, enquanto que no período subsequente toda a região alterou para plantio direto. Este tipo de plantio altera o escoamento superficial fazendo com praticamente toda a precipitação infiltre, gerando preponderantemente escoamento sub-superficial. As bacias possuem as seguintes dimensões: Anfiteatro 0,125 km2, Donato 1,1 km2 e Turcato 19,5 km2. . As duas primeiras de escala de transição e a última, escala dentro da meso-escala. No plantio direto a vazão média de inundação reduziram em 31 e 22,5 % respectivamente, para Anfiteatro e Donato, enquanto que no Turcato aumentou de 39%.
Este resultado inicialmente surpreendente pode ser explicado. A precipitação se infiltra na camada superior do solo, predominantemente escoa pelos caminhos preferenciais dentro do solo. Este escoamento ocorre por distâncias limitadas, em função da declividade, saindo no ravinamento ou nos canais naturais de escoamento. O lençol freático, nestas condições, possui constante alimentação. Para as bacias menores o escoamento é predominantemente através do sub-solo, reduzindo o escoamento superficial, no entanto a medida que a bacia aumenta o escoamento sub-superficial já entrou nos canais e passa a ser considerado escoamento superficial mantendo sempre com fluxo maior que o cenário anterior.
Cenários como estes ocorrem na meso-escala que é um integrador dos processos de vertente. No entanto, a percepção humana de observação dos processos ocorre na micro-escala que pode resultar em comportamento diferente. Somente a ampliação da coleta de dados em diferentes escalas pode permitir entender os diferentes efeitos hidrológicos e ambientes (ecohidrologia) que estão fortemente integrado dentro da visão da teoria caótica, onde a micro não explica o comportamento da macro.
Estas características poderiam ser previstas por um modelo hidrológico que simulasse a bacia maior? Ou mesmo as menores? Provavelmente algum parâmetro seria forçado, artificialmente a obter os resultados da vazão, mas dificilmente o modelo retrataria o comportamento físico, pois na sua maioria os modelos seguem os conceitos hortonianos (1) de separação de escoamento e movimento de fluxo no sub-solo e não considera a diferença entre as áreas de recargas e de escoamento, caminho preferencial, entre outros. Portanto, o modelo não substitui a medida e observação dos processos na bacia, nas suas diferentes escalas. A simples discretização em módulos não significa que o modelo estará captando todos os processos existentes, pois a medida que a bacia aumenta abstrações da realidade são desenvolvidas, já que representar cada variabilidade física torna o problema insolúvel devido a magnitude de informações envolvidas e o próprio usuário perde percepção do seu entendimento.
Neste sentido, é hoje razoável de se buscar o seguinte:

(a)discretização e representatividade dos processos de acordo com a exigência do problema em estudo. Por exemplo, quando se deseja conhecer o efeito do uso do solo numa bacia de poucos hectares é necessário uma discretização de alguns metros de todos os processos, retratando os cenários desejados. No entanto, quando se deseja a vazão de saída de uma bacia em função da precipitação, sem uma preocupação maior sobre a alteração do sistema, considerando o sistema estacionário, o principal compromisso é o com o hidrograma de saída e o modelo apenas necessita representar os cenários de previsão de forma adequada. Estas são situações como a previsão de cheia em tempo real, dimensionamento de uma obra hidráulica, entre outros;
(b) quando uma bacia maior necessita ser simulada, as variações na pequena bacia (transição de escala), o modelo deve captar os principais processos da micro escala que podem influenciar de forma sensível as vazões de saída ou processos relacionados.

Portanto, O uso do modelo em diferentes escalas está diretamente ligado aos objetivos do seu uso, o nível de precisão desejado e os efeitos principais envolvidos.

SILVA, Jr. O 2001. Análise da Escala das variáveis hidrológicas na bacia do rio Potirubu Rs, dissertação de mestrado. Instituto de Pesquisas Hidráulicas. UFRGS.

(1) No conceito Hortoniano a água infiltra e gera escoamento subterrâneo, sem retornar para a superfície da bacia. No conceito de área de recarga a água infiltra nas áreas de recargas e retornar a superfícies nas áreas afluxo.

About Prof. PhD Carlos E. M. Tucci

Engenheiro civil, MSc, PhD, professor aposentado do IPH-UFRGS, sócio-fundador da Rhama Consultoria Ambiental. Autor de mais de 300 artigos científicos, livros, capítulos de livros. Experiência de mais de 40 anos na área, com atuação junto a empresas e entidades nacionais e internacionais como: Unesco, Banco Mundial, BID, ANEEL, ANA, Itaipu, entre outros. Premiado em 2011 pela International Association of Hydrological Sciences.

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