Hydrological calibration and validation of the MGB-IPH model for water resource management in the upper Teles Pires River basin in the Amazon-Cerrado ecotone in Brazil / Calibração e validação do modelo MGB-IPH para gestão de recursos hídricos na bacia do alto Rio Teles Pires, ecótono Amazônia-Cerrado, Brasil

The upper Teles Pires River basin is located in the Brazilian agriculture frontier in the north of Mato Grosso state and has experienced significant changes in land use and cover, which can cause major changes in its hydrological dynamics. Climatic and hydrologic data are scarce in the region, which poses uncertainties in the decision-making process aiming at the sustainable management of water resources in this strategic area. The aim of this study was to evaluate the performance of the Large-Scale Distributed Hydrological Model (MGB-IPH) to assess water availability of the upper Teles Pires basin and support water resource management in the Amazon-Cerrado ecotone. The MGB-IPH model was calibrated and validated using data from three streamflow stations available in the basin. In order to verify the model performance, the Nash-Sutcliffe (NS) and the PBIAS statistical parameters were applied. Our results show that, by using the MGB-IPH model with generally available data, the maximum and minimum flow regimes can be successfully assessed in the upper Teles Pires basin. The continuity curves of daily flow simulated by the model showed a good fit with the observed flow. Overall, the results demonstrated the applicability of the MGB-IPH model for water resource assessment and management in the basin. (AU)

A bacia do alto Rio Teles Pires está localizada na região de fronteira agrícola no norte de Mato Grosso, onde significativas mudanças no uso e cobertura do solo vem ocorrendo, o que, por sua vez, pode resultar em alterações importantes na dinâmica hidrológica da bacia. Dados climáticos e hidrológicos são escassos na bacia, o que gera dificuldades para a gestão sustentável dos recursos hídricos nesta região estratégica. No presente trabalho, avaliamos o desempenho do Modelo de Grandes Bacias (MGB-IPH) para a estimativa da disponibilidade hídrica da bacia do alto Teles Pires, visando o suporte à tomada de decisões para a gestão hídrica no ecótono Amazônia-Cerrado. O modelo MGB-IPH foi calibrado e validado utilizando séries históricas de três estações hidrométricas presentes na bacia. Para avaliação da qualidade do modelo, foram empregados os índices estatísticos de desempenho de Nash-Sutcliffe (NS) e a porcentagem BIAS (PBIAS). Com base nos resultados é possível afirmar que a utilização do modelo MGB-IPH possibilita a estimativa das vazões mínimas e máximas da bacia do alto Teles Pires de forma satisfatória. As curvas de continuidade das vazões diárias simuladas pelo modelo apresentaram um bom ajuste com os dados observados. Os resultados demonstram a aplicabilidade do modelo MGB-IPH como ferramenta de apoio à avaliação e gestão dos recursos hídricos na bacia.(AU)

Observações hidrológicas e resultados de modelagem no espalhamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica / Hydrological observations and modeling results of the seasonal and spatial spread of the Amazonian water plume

Neste estudo são apresentadas as análises espaciais e temporais dos dados sinóticos coletados durante quatro campanhas oceanográficas do programa “REVIZEE/SCORE-N” realizadas em março-abril de 1995, outubro-novembro de 1997, abril-maio de 1999 e agosto-setembro de 2001. Em complemento às análises dos dados hidrológicos, foram utilizados resultados do modelo numérico CLIPPER - Experimento ATL6 (1/6 deg.). A ênfase deste artigo é avaliar o deslocamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica nas regiões localizadas à sudoeste, noroeste e em frente à foz do rio Amazonas. Dados hidrológicos e resultados do modelo demonstram que durante os meses de março-maio a pluma do rio Amazonas move-se para sudoeste, ao longo da costa norte brasileiro, tendendo a diminuir o deslocamento da pluma para sudoeste durante os meses de agosto-setembro. De outubro a novembro, não foi observado ou registrado o deslocamento da pluma para sudoeste. Resultados do modelo revelam anéis gerados pela retroflexão da Corrente Norte do Brasil (CNB) em torno de 7º N, e também a influência de água proveniente do rio Amazonas em volta desses anéis durante o mês de agosto.

In this study, we present surface synoptic data collected during four oceanographic cruises undertaken in March-April 1995, October-November 1997, April-May 1999 and August-September 2001 in the Brazilian Program “REVIZEE/SCORE-NO” and a combination of model results (1/6 deg.). The emphasis of this paper is to point out the monthly changes on the spreading of the Amazon plume over the external Amazon shelf area and the eastern region of the Amazon River. Hydrographic data and model results demonstrated that during March-May, the Amazon plume moved southwestward along the northern coast of Brazil, decreasing during August-September; but this was not observed during October-November. Model results revealed ring signatures shedding from the North Brazil Current (NBC). Results also showed that during August the Amazon plume encircling the NBC retroflection was around 7º N.

Análisis del funcionamiento hidraúlico de canales proyectados en un humedal como apoyo a la evaluacion del impacto ambiental

Se propone el drenaje en humedales del chaco formoseño: tres canales de evacuacion, almacenamiento en estero y su descarga al rio Bermejo. El objetivo es ampliar la frontera agricola en el estero Bellaco con superficie de 53.998 ha.Se simulo una situacion de extrema criticidad: drenando los humedales cuando se encuentran colmados y sin aportes externos. Se simulo el escenario mas desfavorable: con el humedal colmado, erogando los canales y sin ingreso de lluvias. El modelo de simulacion utilizado fue de balance de masas determinandose el tiempo en desagotar los humedales,el descenso del nivel de agua y el aumento del area saneada. La simulacion mostro que el drenaje es altamente ineficiente porque el incremento de areas productivas es muy baja y el estero disminuira en poca magnitud la superficie anegada, resultado no sorpresivo dada la baja carga hidraulica disponible, tipica de la llanura chaqueña. Esta evaluacion hidrologica es util en las primeras etapas de un proyecto similar a fin de evitar costosos planes. Se porpone esta metodologia como herramienta de apoyo a la Evaluacion de Impacto Ambiental(EIA) puesto que simula escenarios en distintas situaciones y en las mas variadas condiciones

Selección de una función objetivo para la calibración de un modelo de transformación lluvia-caudal

Los modelos hidrologicos se calibran por la comparacion entre valores observados y valores simulados. El proceso de calibracion necesita el empleo de una funcion objetivo, siendo su seleccion un procedimiento subjetivo. Basicamente existen dos tipos de funciones objetivo: (i) basadas en la funcion de Minimos Cuadrados y (ii) basadas en el criterio de Maxima Verosimilitud. Se presentan en este trabajo un total de 13 funciones objetivo utilizadas para seleccionar el vector optimo de parametros de modelo de Onda Cinematica OCINE2 aplicado a la Cuenca del Arroyo Feliciano provincia de Entre Rios. De las 13 funciones objetivo 12 son del tipo de Minimos cuadrados y la restante es del tipo de Maximo Verosimil

Selección de una función objetivo para la calibración de un modelo de transformación lluvia-caudal

Los modelos hidrologicos se calibran por la comparacion entre valores observados y valores simulados. El proceso de calibracion necesita el empleo de una funcion objetivo, siendo su seleccion un procedimiento subjetivo. Basicamente existen dos tipos de funciones objetivo: (i) basadas en la funcion de Minimos Cuadrados y (ii) basadas en el criterio de Maxima Verosimilitud. Se presentan en este trabajo un total de 13 funciones objetivo utilizadas para seleccionar el vector optimo de parametros de modelo de Onda Cinematica OCINE2 aplicado a la Cuenca del Arroyo Feliciano provincia de Entre Rios. De las 13 funciones objetivo 12 son del tipo de Minimos cuadrados y la restante es del tipo de Maximo Verosimil

Análisis del funcionamiento hidraúlico de canales proyectados en un humedal como apoyo a la evaluacion del impacto ambiental

Se propone el drenaje en humedales del chaco formoseño: tres canales de evacuacion, almacenamiento en estero y su descarga al rio Bermejo. El objetivo es ampliar la frontera agricola en el estero Bellaco con superficie de 53.998 ha.Se simulo una situacion de extrema criticidad: drenando los humedales cuando se encuentran colmados y sin aportes externos. Se simulo el escenario mas desfavorable: con el humedal colmado, erogando los canales y sin ingreso de lluvias. El modelo de simulacion utilizado fue de balance de masas determinandose el tiempo en desagotar los humedales,el descenso del nivel de agua y el aumento del area saneada. La simulacion mostro que el drenaje es altamente ineficiente porque el incremento de areas productivas es muy baja y el estero disminuira en poca magnitud la superficie anegada, resultado no sorpresivo dada la baja carga hidraulica disponible, tipica de la llanura chaqueña. Esta evaluacion hidrologica es util en las primeras etapas de un proyecto similar a fin de evitar costosos planes. Se porpone esta metodologia como herramienta de apoyo a la Evaluacion de Impacto Ambiental(EIA) puesto que simula escenarios en distintas situaciones y en las mas variadas condiciones

Simulação de escoamento e de produção de sedimentos em uma microbacia hidrográfica utilizando técnicas de modelagem e geoprocessamento / Streamflow and sediment yield simulation within a small watershed through geoprocessing and modeling techniques

Modelos hidrológicos e de qualidade de água vêm sendo desenvolvidos para avaliar a poluição causada por fontes de origem difusa, em bacias hidrográficas agrícolas. Com esse objetivo, o modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) foi aplicado para simular o escoamento e a produção de sedimentos produzidos pela microbacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, afluente do rio Piracicaba, SP, no biênio 1999/2000. Os resultados obtidos da simulação, médias mensais do escoamento e a produção de sedimentos, foramcomparados aos dados observados em um posto hidrossedimentométrico localizado no terço superior da microbacia, utilizando o Coeficiente de Eficiência de Nash e Sutcliffe (COE) e o desvio dos dados simulados em relação aos observados (Dv). Foi feita uma calibração de alguns parâmetros físico-hídricos do solo e físico das sub-bacias, para as duas variáveis simuladas. Dois cenários alternativos de uso da terra foram simulados. No primeiro, o uso atual foi mantido, mas considerou-se uma faixa de mata ciliar de 30m em toda a extensão dos cursos d’água e de 50m ao redor das nascentes, de acordo com o Código Florestal. No segundo cenário, como as pastagens ocupam as encostas mais íngremes, com alto potencial erosivo, as áreas ocupadas por pastagem foram substituídas por vegetação florestal. As simulações dos dois cenários foram comparadas com as condições do cenário atual em termos de redução da produção de sedimentos. Os resultados obtidos para o escoamento simulado foram de 0,92 e –0,7 por cento para o COE e o Dv, respectivamente, após a calibração. Na simulação da produção de sedimentos pelo modelo, após a calibração, o COE obtido foi de 0,83 e o Dv de –3,2 por cento. Os cenários produziram diferentes padrões espaciais da produção de sedimentos. Uma redução de 84,4 por cento na produção de sedimentos foi obtida com a substituição da pastagem por vegetação nativa (cenário 2). No cenário 1, a redução foi de 10,8 por cento. Esses resultados evidenciam a necessidade de se tratar a paisagem em bacias hidrográficas de uma forma global, identificando as "áreas ambientalmente sensíveis", onde são necessárias práticas de controle dos processos erosivos e não somente com a proteção dispensada aos cursos d’água por meio da mata ciliar.

Evaluación de riesgos de derrumbes causados por lluvias torrenciales

Durante las últimas décadas Puerto Rico ha sufrido varios cientos de derrumbes, en su mayoría ocasionados por tormentas intensas y de larga duración. Estos fenómenos han ocurrido debido a la cantidad de eventos ciclónicos (depresiones tropicales, tormentas tropicales o huracanes) en el Caribe. Este artículo trata sobre la inestabilidad y el riesgo de derrumbres en las zonas montañosas del Oeste de Puerto Rico. Se presenta el desarrollo de una nueva metodología numérica que integra modelos hidrológicos, topográficos y geotécnicos dentro de un marco geográfico para establecer factores de seguridad contra fallas de pendientes o taludes naturales. Dado un evento de precipitación, los modelos hidrológicos proporcionan la información sobre cantidades de evapo-transpiración, de interceptación, de infiltración y de escape de agua producida por la lluvia. Las cantidades de infiltración son de suma importancia para poder establecer los niveles de saturación del suelo, que son un componente crucial para el cómputo del estado físico de los depósitos de suelo. Este artículo se centra en la integración de los resultados de estos modelos y el análisis dentro de un sistema de información geográfico (SIG). El aporte es el desarrollo de la metodología y se presenta un ejemplo ilustrativo para la zona occidental de Puerto Rico. La ventaja del SIG es que el análisis puede ser automatizado al tenerse la información de la zona de estudio en forma digital. La información potencial de ocurrencia de derrumbes catastróficos, al ser combinada con datos espaciales (geográficos) adicionales, tales como la localización de infraestructura importante (hospitales, escuelas), infraestructura civil (caminos, puentes, tuberías subterráneas) y población (zonas residenciales, tipos de vivienda, densidad de la población), es de suma importancia para agencias gubernamentales tanto de planeación como de rescate. (AU)

Determinacion de caudales de crecida para la cuenca del Rio Morochata mediante le modelo hidrologico HEC-HMS / sss

En el presente trabajo se hizo la estimacion de caudales de crecida para la Cuenca de Morochata, para los periodos de retorno de 5, 15, y 25 años. Los resultados obtenidos son los siguientes: por el metodo de SCS una descarga total de 94.8mm, 143.1mm, y 280.8mm, para los periodos de retorno de 5, 15, 25 años respectivamente. Por el metodo de Snyder una descarga total de 93.5mm, 141.2mm, y 278.5mm, para los periodos de retorno de 5, 15, y 25 años respectivamente...

Analisis del sistema de drenaje de la cuenca Khora Tiquipaya en el Valle Central de Cochabamba a partir de moedlos espaciales para evaluar el riesgo de innundacion / sss

La zona de drenaje de Cuenca Khora Tiquipaya es acechada frecuentemente por inundaciones debido a que van desapareciendo antiguos cauces y los asentamientos urbanos van ganandole terreno a la torrentera ocacionando riesgo de inundaciones es por tal motivo se vio la necesidd de hacer un estudio, para identificar dichas zonas segun el grado de riesgo de inundaciones. Se calculo caudales maximos a la salida de la cuenca para periodos de retorno de 5, 10, 25 y 50 años, los cuales se relacionan con capacidad de transporte que tienen el drenaje principal para identificar desbordes. Los problemas de innudacion que persitan todos los años en el area de influencia de la torrentera Khora Tiquipaya han hecho posible la realizacion de este estudio...

Methodology for flood damage assessment using GIS and distributed hydrologic model

Flood damage assessment has great importance in flood disaster mitigation. After a flood event, quick damage assessment is important for many purposes such as flood relief work, estimation of financial supports for affected people, evaluation of flood insurance, etc. Prior estimation of flood damage based on forecasted rainfall help taking preventive measures. Also, it supports in decision making for structural measures for flood control. In this study, a flood damage assessment methodology is proposed which is a combination of hydrologic model and damage assessment model. The methodology can be used for quick assessment of damage after a flood event as well as flood for forecasted flood events. The methodology is being applied in one river basin in Japan. The detailed GIS database and some preliminary results of flood model are presented in this paper

Preparation of spatial data sets for physically based hydrological models

Hydrological modeling is essential for impact assessment and forecasting of both droughts and floods, which are two of the most frequent natural disasters. Physically based hydrologic models simulate the hydrologic processes based on the governing equations, which depend on the physical characteristics of the catchment. This approach is useful in assessing human impacts as well as changes to catchment characteristics on the hydrological cycle. Physically based hydrologic models are especially useful in simulating regional hydrology where catchment heterogeneity is important and observations available for calibration are sparse. To use such models, spatial distribution of physical characteristics of the catchment such as elevation, land cover, soil properties, etc., should be prepared and registered to a common coordinate system. This paper describes data preparation methodology, improvements, sensitivity and estimation of hydrologic parameters for such modeling

Database centered simulation using WWW

A model for WWW based simulation environment is presented. The simulation environment is coordinated through a RDBMS that contain both spatial and time series data for use with forecast and simulation programs. Any client WWW browser can communicate with the Database either through the Web Server or directly through Java applets. The data preparation and execution as well as storage of the output in the database is automated through database scripts that are stored within the database. Communication with operating system resident simulation programs is carried out through server side Java programs initialized by the database trigger scripts. This approach provides a generic mechanism for integrating spatial and time series data with simulation programs to carry out scenario modeling and impact assessment studies. The methodology is scalable and can evolve into a decision support system incorporating database and simulation functionality

Un procedimiento para relleno y generación de series de tiempo de temperatura en las cuencas de los Ríos Neuquén y Limay (Argentina)

Se presenta un procedimiento original que permite realizar relleno y generación de series de temperaturas medias diarias en las cuencas de los Ríos Neuquén y Limay. La modelación de estas cuencas se realiza con modelos continuos determinísticos que simulan el proceso de acumulación y fusión nival y el proceso de balance de agua en el suelo para lograr evaluar escorrentía y simular caudales. Se desarrolla un método que agrega el efecto del arco diurno y la radiación teórica al borde la atmósfera, la cual es función de la latitud y de la declinación solar

Urban storm water modeling of Charleston, South Carolina

Hydrologic modeling of urban areas poses many challenges for the engineer. Many analysis tools exist for urban areas, all requiring various quantities of input data and different levels of modeling expertise. This paper describes the efforts of the U.S. Army Corps of Engineers (COE), Charleston District, for an urban flood damage reduction study for the City of Charleston, South Carolina. This paper is summarizes the analysis methods used for this study and presents insight regarding how these tools can be utilized for other areas

Use of HEC-1 in flood forecasting for Cypress Creek, Harris County, Texas

The ALERT Center consists of an ALERT (Automatic Local Evaluation in Real Time) system that electronically monitors rainfall and stream gage heights for the more than 80 gages that cover the county. Data in this system is continuously monitored and updated. During a flood the ALERT Center is staffed around the clock to collect and disburse as much information as possible on the actual event. In a major event, the center may function with a staff of two engineers (to monitor the flood gages), two technicians (to troubleshoot problems with the system), and three of four administrative personnel (to answer telephones and conduct media interviews). Numerous gaging crews are also dispatched throughout the county to take field measurements for verification of gage data

Characteristics of flood runoff model in Japan

Rivers in Japan have small catchment areas, steep slope channels and cause large floods frequentry for heavy rainfalls. Runoff models based on these hydrological conditions have been developed after world war II. This report shows some characteristics of unit hydrograph method, Tank model, storage functions method, rational formula and kinematic wave method (AU)

Hydrological response to radar rainfall maps through a distributed model

Weather radars in investigating physical characteristics of precipitation are becoming essential instruments in the field short term metereological investigation and forecasting. To analyze the radar signal impact in hydrological forecasting , precipitation input fields, generated through a statistical mathematical model, are supplied to a distributed hydrological model. Such a model would allow the control of the basin response to precipitation measurements obtained by a metereological radar and, in the meanwhile, to evaluate the influence of distributed input. The distributed model describes the basin hydrological behavior, subdividing it into distinct geometrical cells and increaisng the physical significance by reproducing the distributed hydrographic basins characteristics, such as infiltration capacity, runoff concentration time, network propagation speed, soil moisture influence. Each basincell is characterized by its geological, pedological and morphological status, and may be considered a unitary hydrological system, linked to the others by geomorphological and hydraulic relationships. To evaluate the dynamics of the flood event a synthetic representation of the channel network is introduced, where each stream branch is modeledas a linear reservoir. Finally, the discharge in the outlet section is derived, taking into account the hydraulic characteristics of the upstream branches.(AU)