Análise de incertezas e avaliação dos fatores influentes no desempenho de modelos de simulação de bacias hidrográficas

Abstract

Os programas de modelagem deixaram de ser utilizados meramente para fins acadêmicos para se tornar também uma ferramenta de suporte a gestão de recursos hídricos. Nessa ampliação de escopo, contudo, a consideração adequada de seus fundamentos e de suas limitações não têm sido amplamente discutidos e incorporados quando da aplicação de seus resultados no suporte a decisão. O presente trabalho investiga os limites que cercam os programas de modelagem e aponta procedimentos desejáveis para a avaliação dos contornos de aplicação dos resultados da simulação. Para isso, foram verificadas as incertezas originadas dos parâmetros, da estrutura e dos dados na modelagem realizada com o auxílio do programa Soil and Water Assesment Tool - SWAT. O levantamento dessas incertezas incorpora a idéia da equifinalidade dos parâmetros conferindo aos resultados da simulação uma faixa de valores possíveis e não apenas uma única resposta. Para a análise de incertezas e de sensibilidade foram aplicados os algorítmos PARASOL e LH-OAT que permitiram identificar as incertezas originadas dos parâmetros mais sensíveis utilizados na calibração. A pesquisa investiga a relação entre as incertezas no modelo, a natureza dos dados e os parâmetros calibrados. O conteúdo informativo nos dados de calibração é essencial para a obtenção de uma boa aderência e a identificação de valores de parâmetros mais adequados. A calibração dos parâmetros mais sensíveis influi na obtenção de uma boa superfície de resposta e na consecução de uma boa otimização. A avaliação dos dados e aplicação de um método de calibração adequado é crucial para uma consistente análise de incertezas do modelo e para o sucesso da modelagem.

The rainfall-runnoff models are no longer used purely for academic purposes but as a tool that supports the water resources management. In this expansion of scope, however, adequate consideration of its foundations and its limitations have not been widely discussed and incorporated in the application of its results in decision taking support. This research investigates the limitations surrounding modelling and points desirable procedures for the assessment of the models contours and its application. For that, uncertainties arising from parameters, structure and data modeling were performed with Soil and Water Assesment Tool - SWAT. The setting-up of these uncertainties incorporates the idea of equifinality of parameters giving the simulation results as a range of possible values instead a unique answer. For uncertainty and sensitivity analysis were applied PARASOL and LH-OAT algorithms, respectively, this procedure identified the uncertainties arising from the more sensitive parameters used in calibration. The research investigates the relationship between the uncertainties in the model, the nature of data and the parameters calibrated. The information content in the data is essential for obtaining good fit and identifying the most appropriate parameter values. The calibration of most sensitive parameters working on getting a good response surface and the success in optimization process. Data evaluation and applying a suitable calibration method is crucial for a consistent uncertainty analysis of the model and the success of the modelling.