O Modelo Hidrológico Distribuído MHD-INPE

Daniel Andres Rodriguez

Metodologias no desenvolvimento de modelos

• “Para cima”

parametrização de efeitos na pequena escala

• “Para baixo”

Procura de leis gerais na macro escala (padrões de organização, processos, funções)

Hidrologia na escala da

bacia

MHD-INPE

Surface and

subsurface flows

Baseflow

Quickflow and Baseflow routed

to the edge of the gridcell

VegetationLand use

Flow routed from cell to cell to

network outlet

Time

Discharge

Runoff separation River Routing

Transpiration

Rainfall

Deep drainage

VegetationLand use

10i

Fractional area: f = ai / AT

Asat

c

cmin

λ

ci

cti

cmax

Saturated contributed

areas

Canopy Evaporation

Evaporation

Surface flowSubsurface

flowBaseflow

A metodologia de geração de

escoamento combina uma

formulação estatística da

distribuição de armazenamento no

solo (Xinanjiang Model) com a

filosofia TopModel (Índice

Topográfico), para representar o

efeito da topografia na organização

espacial do conteúdo de água no

solo na bacia.

Modelo Hidrológico Distribuído MHD-INPE

10Fractional area: f = ai / AT

Asat

c

𝑐𝑖

𝑐𝑡 ,𝑖

𝑐𝑚𝑖𝑛

𝑐𝑚𝑎𝑥

𝑖

log𝜆

𝜆𝑖

• Utiliza três camadas de solo associadas com sua função hidrológica:

• A camada superior comando o fluxo subsuperficial e drena para a segunda camada.

• A segunda camada funciona como um reservatório de água na vegetação com raízes profundas como floresta e cerrado. Permite somente fluxo vertical, e drena para a camada inferior. Esta camada pode não existir em caso de ecossistemas com solos rasos.

• A camada inferior controla o fluxo de base, e indiretamente o fluxo superficial por excesso de saturação.

MHD-INPE

Modelo MHD-INPE

• A evaporação é calculada usando Penman-Monteith

• A extração radicular profunda utiliza o esquema de Jarvis.

• O fator de compensação ωc aumenta a eficiência da extração radicular nas camadas mais profundas a medida que o estresse hídrico nas camadas superiores aumenta

Modelo MHD-INPE

• O excesso de água é transferido para o canal utilizando reservatórios lineais simples para o fluxo superficial e o sub-superficial, e para o fluxo de base.

Propagação usando Muskingum - Cunge

• A propagação no canal é resolvida usando o método de Muskingum - Cunge

• Possui a opção de utilizar um método não lineal

MHD-INPE

• Parâmetros calibráveis

MHD-INPE

• Sensibilidade

Calibração Automática

Combina metodologias determinísticas e probabilísticas

Baseada na evolução de um grupo de pontos no espaço de parâmetros

Evolução competitiva

Os conjuntos São misturados em cada passo

Rede de drenagem e geomorfologia

Estudos de Processos Geração de Escoamento

1984

2001

MHD-INPE Projeções dos impactos de LUCC

Cenários LUCC-ME • AMAZALERT-EU

MHD-INPE Mudanças Climáticas

Exploração de incertezas Vulnerabilidade na produção de hidroenergia

• INCT-MC • REDE CLIMA

MHD-INPE Mudanças Climáticas

Projeções de Vazões Máximas

• INCT-MC • REDE CLIMA

MHD-INPE Impactos no Sistema Nacional

Integrado de Energia

MHD-INPE Previsão Hidrometeorológica de

Vazões por Conjunto

• CPTEC

• CEMADEN

• INEA-RJ

• IGAM/SIMGE -MG

MHD-INPE Previsões Sazonais e Sub-sazonais

• CLIMAX

– ONS

Geração de Escoamento - Processos de Borda e Variabilidade de Sub-Grade

• Efeitos Buffer na geração de escoamento direto

• Efeito de bordas na evapotranspiração

• Distribuição de umidade do solo e escoamento dentro da célula

• Processos hidrodinâmicos

Projeções Hidrológicas

• Aplicação de novos cenários climáticos – Aumentar o leque de possibilidades

• Incorporação de cenários de uso do solo LUCC-ME

• Avaliações de impactos na hidrologia

• Avaliação de vulnerabilidades – Informações socioeconômicas

– Parcerias com outras instituições: UNB, UFF, CEMADEN ...