O impacto das bases de dados em modelos hidrológicos para a gestão de recursos hídricos

Abstract

Resumo: A água é um recurso essencial à vida e, por meio do ciclo hidrológico e da circulação atmosférica global, é um composto vital para a regulação do clima terrestre. Porém, as mudanças climáticas, juntamente com as pressões socioeconômicas atuais, impulsionam a escassez de água e aumentam o desafio da gestão dos recursos hídricos e seu planejamento. No Brasil, tal gestão é regida pela Lei nº 9.433/97, que prevê instrumentos de gestão de recursos hídricos com a estimativa da disponibilidade hídrica para o gerenciamento adequado das águas. Assim, a presente pesquisa teve como objetivo estimar adequadamente a disponibilidade hídrica, focando em diferentes bases de dados e calibrações de um modelo hidrológico. A hipótese é que a variação das estimativas de disponibilidade hídrica está relacionada ao uso da terra. Para testá-la, considera-se a bacia do rio Iguaçu como estudo de caso e abordam-se três configurações de calibrações do modelo hidrológico, aplicadas em duas diferentes bases de dados de uso da terra. Os resultados apresentaram impacto nas estimativas da disponibilidade hídrica, especialmente nas vazões com maior permanência, enquanto nas vazões de menores permanências a variação ocorre com menor significância. Uma vez que as vazões de estiagem são a principal referência para determinação da disponibilidade hídrica a ser utilizada em planejamento e gerenciamento de recursos hídricos, e sabendo-se da complexidade de se reproduzir processos naturais e estimar suas repercussões com precisão, entende-se que, em vez de um valor absoluto, adotar faixas de disponibilidade hídrica, considerando incertezas e variações, podem ser mais apropriadas para o planejamento e gestão dos recursos hídricos, ao invés da utilização de um número fixo. Dessa forma, estariam sendo incluídos indiretamente fatores que, porventura, não tenham sido identificados no processo pelos mais diversos motivos. Além disso, ao se obter tais faixas de incerteza com a utilização de um modelo hidrológico, os resultados refletem o efeito das entradas e saídas de processos hidrológicos com suas características de aleatoriedade.

Abstract: Water is an essential resource for life, and through the hydrological cycle and global atmospheric circulation, it plays a vital role in regulating the Earth's climate. However, climate change, coupled with current socio-economic pressures driving water scarcity, is increasing the challenge of water resource management and planning. In Brazil, such management is governed by Law No. 9,433/97, which establishes water resource management instruments, including the estimation of water availability for proper water management. Therefore, this research aimed to accurately estimate water availability, focusing on different databases and calibrations of a hydrological model. The hypothesis is that variations in water availability estimates are related to land use. To evaluate this hypothesis, the study considers the Iguaçu River basin as a case study and examines three model calibration configurations applied to two different land use databases. The results showed an impact on water availability estimates, especially for higher persistence flow rates, while variations in lower persistence flow rates were less significant. Since low-flow rates are the primary reference for determining water availability for water resource planning and management, and given the complexity of accurately reproducing natural processes and estimating their consequences, it is argued that, rather than relying on a single fixed value, adopting water availability ranges that account for uncertainties and variations may be more appropriate for water resource planning and management. This approach indirectly includes factors that may not have been identified during the modeling process for several reasons. Furthermore, by obtaining these uncertainty ranges using a hydrological model, the results reflect the effects of random characteristics of hydrological processes.