Modelagem de séries temporais hidrológicas e regionalização da vazão inicial de recessão em regiões hidrologicamente homogêneas da bacia hidrográfica do Rio Grande
Regiões hidrologicamente homogêneas; Análise de componentes independentes; Séries temporais hidrológicas; Regionalização hidrológica; Escoamento de base.
A heterogeneidade hidroclimática e fisiográfica de grandes bacias hidrográficas condiciona diferenças espaciais e temporais no comportamento da precipitação e das vazões, tornando necessária a adoção de abordagens capazes de integrar a identificação de padrões regionais à modelagem hidrológica. Esta tese teve como objetivo analisar e representar a variabilidade hidrológica da Bacia Hidrográfica do Rio Grande (BHRG) por meio da delimitação de regiões hidrologicamente homogêneas (RHH), da modelagem temporal das vazões e da regionalização de variáveis associadas ao escoamento de base durante a estiagem. Foram analisadas séries históricas de 107 estações pluviométricas e 59 fluviométricas, organizadas em dois períodos coincidentes, 1943-2014 e 1959-2019. A Análise de Componentes Independentes (ICA) foi aplicada às séries mensais de precipitação para identificar modos independentes de variabilidade pluviométrica, cujos coeficientes da matriz de mistura subsidiaram o agrupamento hierárquico e a delimitação das RHH. Foram identificados três modos de variabilidade e três regiões com coerência em relação à organização fisiográfica da bacia. Na primeira abordagem, séries mensais de vazão de sub-bacias representativas das três RHH foram modeladas por modelos SARIMA e SARIMAX. A inclusão da precipitação como variável exógena melhorou o desempenho preditivo nas três regiões, destacando-se, de modo geral, a precipitação média ponderada na área de contribuição em relação ao uso de uma única estação pluviométrica. Os modelos apresentaram, entretanto, limitações na representação das vazões de maior magnitude, especialmente nas sub-bacias com maior amplitude de variação. Na segunda abordagem, investigou-se o comportamento das vazões durante a estiagem por meio da vazão inicial de recessão (Q₀) e do coeficiente de recessão α. Séries anuais de Q₀, definidas a partir da vazão de base no início convencional do período seco, foram submetidas à análise de frequência e regionalizadas separadamente para cada RHH e para tempos de retorno de 2, 5, 10, 20 e 50 anos. A área de drenagem integrou todos os modelos, enquanto a amplitude altimétrica e a altitude média também integraram os modelos das RHH 1 e 2, respectivamente. Os modelos apresentaram R² ajustado entre 0,893 e 0,985. Os valores regionalizados de Q₀ foram combinados com α no modelo exponencial de recessão para reconstruir curvas representativas sazonais de recessão, que apresentaram, em geral, maior correspondência com o comportamento sazonal mediano observado para condições associadas aos menores tempos de retorno. A aplicação em sub-bacias independentes indicou potencial de transferência da abordagem, embora evidencie a importância de controles fisiográficos e subsuperficiais não integralmente representados pelos modelos. Os resultados demonstram que a integração entre regionalização hidrológica, análise de séries temporais e representação da recessão permite caracterizar diferentes dimensões da variabilidade hidrológica da BHRG, fornecendo subsídios para a compreensão e estimativa do comportamento das vazões em contextos de disponibilidade limitada de informações.