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Universidade Federal do Ceará (2019)

Modelagem da dinâmica interativa rio-aquífero para regiões semiáridas de dados escassos

Alencar, Júnio Moreira de

Titre : Modelagem da dinâmica interativa rio-aquífero para regiões semiáridas de dados escassos

Modeling river-aquifer dynamic interaction in data-scarce semiarid regions

Auteur : Alencar, Júnio Moreira de

Université de soutenance : Universidade Federal do Ceará

Grade : Doutor em Engenharia Agrícola. Área de concentração : Manejo de Bacias Hidrográficas no semiárido. 2019

Résumé
Modelos de interação rio-aquífero constituem uma importante ferramenta na tomada de decisão na gestão dos recursos hídricos. Um dos grandes desafios na construção desses modelos em regiões semiáridas está na indisponibilidade de dados hidrológicos. Neste trabalho, é proposto um modelo para simular trocas hídricas entre rio e aquífero em regiões com dados escassos, tomando como estudo de caso uma área experimental na bacia do Alto Jaguaribe, de área de drenagem de 1.014 km², localizada no semiárido do nordeste brasileiro. O desenvolvimento deste modelo está baseado em três processos hidrológicos : (i) propagação do escoamento no rio, modelado a partir da abordagem da onda cinemática ; (ii) infiltração em solo de multicamadas, modelada a partir da abordagem de Green-Ampt ; e (iii) fluxo subterrâneo, modelado pela equação diferencial parcial bidimensional de fluxo subterrâneo em aquíferos livres. O modelo desenvolvido calcula o hidrograma do rio considerando as trocas hídricas rio-aquífero estimadas a partir das variações das cargas hidráulicas aquíferas, resultante das flutuações da recarga durante cada evento simulado. Na análise de sensibilidade e calibração do modelo utilizaram-se o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe (CENS) para as descargas superficiais e o Erro Médio Absoluto (EMA) para as cargas hidráulicas aquíferas. Na calibração do modelo obteve-se um CENS de 0,6 e um EMA de 0,2 m. Na validação do modelo, utilizaram-se três eventos de cheias, sendo dois de curta duração e pequena magnitude de variação volumétrica negativa e o outro de longa duração e grande magnitude de variação volumétrica positiva. Para avaliar o desempenho do modelo, usaram-se o EMA para as cargas hidráulicas, o CENS para as descargas superficiais e os erros relativos cometidos no cálculo do volume escoado e pico das vazões. Os resultados da validação mostraram um EMA máximo de 0,4 m, CENS médio de 0,5, erros médios relativos no cálculo dos volumes escoados e vazões de pico, respectivamente, de 0,23 e 0,3, configurando um bom desempenho do modelo tendo em vista a complexidade da modelagem proposta e as incertezas provenientes da escassez de dados. O presente modelo mostrou-se ter potencial para simular as trocas hídricas rio-aquífero para regiões de dados escassos, mas ainda não está pronto para aplicações reais, precisando ser avaliado em outras regiões semiáridas de escala e litologia distintas para um melhor entendimento das suas limitações e potencialidades e aperfeiçoamento das suas rotinas internas.

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Page publiée le 29 janvier 2020