Análise do modelo de capacidade de infiltração variável (VIC) para as bacias dos rios Santa Maria da Vitória e Jucu

Abstract

A modelagem hidrológica é uma técnica que possibilita o melhor entendimento e representação do comportamento hidrológico de bacias. O modelo hidrológico de Capacidade de Infiltração Variável (VIC) é um modelo de macroescala, o qual simula os processos de transferência vertical de água e energia. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a aplicabilidade do VIC para duas bacias hidrográficas do estado do Espírito Santo, tomadas pelo Governo Estadual como prioritárias para estudos hidrológicos: Jucu e Santa Maria da Vitória. Para tanto, obteve-se informações de solo, vegetação e clima, que posteriormente foram agregadas a informações de relevo para obter os dados de vazão simulada. Inicialmente, separou-se 5 anos de dados climáticos (1992 a 1996) para o processo de calibração do VIC, que envolveu tanto a obtenção da melhor resolução, quanto a melhor combinação dos parâmetros calibráveis. Este processo se deu por meio da comparação entre as vazões simuladas e observadas de postos fluviométricos existentes nas duas bacias. De posse das melhores combinações entre os parâmetros de entrada encontrados para cada posto fluviométrico, realizou-se o processo de teste de desempenho do modelo, que consistiu em verificar a aderência das vazões simuladas pelo VIC com aquelas medidas, em uma nova série de 5 anos (1997 a 2001). Com o melhor conjunto resolução/combinação, foram realizadas simulações de alterações de uso do solo, considerando-se três cenários diferentes: CM1 –considera a aplicação do projeto corredores ecológicos na região; CM2 – considera o aumento de 20% na cobertura florestal; CM3 – considera o aumento de 50% na cobertura florestal. Para as 1024 combinações testadas, apenas para o posto da bacia hidrográfica do rio Santa Maria da Vitória, foram observados valores positivos do coeficiente de eficiência de Nash. O período do teste do desempenho do modelo apresentou o mesmo comportamento; porém, a simulação de vazões mínimas e médias teve comportamento melhor. Ao se analisar as modificações nas vazões provenientes de cada cenário simulado, observou-se uma diminuição no escoamento superficial e no deflúvio, na medida em que se incrementou a cobertura florestal. O presente trabalho obteve resultados insatisfatórios para dois de três postos de controle, e para simulação de vazões mínimas e médias, podendo ser reflexo do tipo de calibração, juntamente com o conjunto de possíveis erros inerentes aos arquivos de entrada e/ou deficiência de parametrização do modelo hidrológico.

Hydrological modeling is a technique that enables a better understanding and representation of the hydrological behavior of watersheds. The Variable Infiltration Capacity (VIC) is a macroscale model, which simulates vertical transfer water and energy processes. The objective of this study was to evaluate the applicability of the VIC for two watersheds that the government of Espírito Santo made priority basins for hydrological study: Jucu and Santa Maria da Vitória. Therefore we obtained information of soil, vegetation and climatic, which were then aggregated to elevations data for obtain flow data simulated. Initially was separated 5 years of weather data (1992 a 1996) for the calibration process involving both obtaining the best resolution, as the best combination of parameters calibrated. This selection process was through the correspondence between the observed and simulated flows. Having the best combination found for each gaging station, began the validation process, which consisted of verifying the adherence of the model using a new series of 5 years (1997 a 2001). With the best resolution/combination was performed simulations of changes landscape, with three different scenarios of use and vegetation cover: CM1- considerer the application of ecological corridor’s project; CM2 – considerer the increase of 20% of forestry; CM3 – considerer the increase of 50% of forestry. For the 1024 combinations tested, only for the Santa Maria station inside the Santa Maria da Vitória basin was observed positive values of Nash. The validation process showed the same behavior, but the simulation of low and medium flows had better results. When analyzing the changes in flux rates from each simulated scenario, observed a decrease in runoff while increase the forest cover. The present work was unsatisfactory for two of three checkpoints and for simulation of low and medium flows, and may be can be a reflection of the type of calibration, together with the set of possible errors inherent in input files and/or deficiency of hydrological model parameterization.