Acoplamento entre modelos hidrológicos e sistemas de informação geográfica: integração do modelo MGB-IPH

Abstract

Problemas relacionados ao uso eficiente dos recursos hídricos estão entre os grandes desafios a serem vencidos pela humanidade nas próximas décadas. Neste contexto, a modelagem hidrológica se apresenta como uma ferramenta extremamente útil para a realização de avaliações e apoio à tomada de decisão. Os modelos hidrológicos do tipo distribuído são capazes de representar o comportamento de uma bacia hidrográfica de forma complexa, permitindo análises e estudos detalhados a partir de seus resultados. Um dos requisitos básicos para o uso destes modelos distribuídos é a descrição fisiográfica detalhada da bacia estudada, obtida através do uso de plataformas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Visando potencializar o uso da simulação hidrológica e o desenvolvimento de soluções para o correto gerenciamento de recursos hídrico, o presente trabalho apresenta a concepção de um acoplamento entre a plataforma de SIG MapWindow GIS® e o modelo hidrológico MGB-IPH. A integração desenvolvida pode ser considerada do tipo acoplamento próximo (ou rígido), devido as suas características de transferência interna de dados. A ferramenta concebida foi testada com sucesso na modelagem de duas bacias hidrográficas brasileiras, uma da região sul (bacia do rio Ijuí), e outra da região Sudeste (bacia Três Marias, no rio São Francisco). As aplicações demonstraram que um grau elevado de integração entre o modelo hidrológico e o SIG foi obtido. Foram criadas ferramentas úteis para manipulação e representação simplificada dos dados de entrada no ambiente SIG, e para pós-processamento e análise dos resultados do modelo hidrológico. De uma forma geral, pode-se afirmar que os grandes avanços trazidos pelo trabalho desenvolvido foram a simplificação na utilização do modelo, as ferramentas avançadas de análise, espacialização e processamento de dados, o uso de bases de dados internas que facilitam a preparação das informações de entrada do modelo hidrológico, e que a plataforma MapWindow GIS® passou a ser a forma como o usuário interage com o modelo MGB-IPH.

Problems related to the efficient use of water resources are major challenges to be faced by humanity in the coming decades. In this context, the hydrologic modeling application is an extremely useful tool for assessments development and for decision making support. The distributed type hydrological models are able to represent the behavior of a watershed in a complex manner, allowing detailed analysis and studies from their results. One of the essential requirements for the use of distributed models is the detailed physiographic description of the studied basin, obtained through the use of Geographic Information Systems (GIS) platforms. Aiming to enhance the use of hydrologic simulation and to develop solutions for proper water resources management, this paper presents the design of a coupling between the MapWindow GIS® platform and the MGB-IPH hydrological model. The developed integration can be considered a close coupling, due to the internal data transfer characteristics developed. The designed tool was successfully tested for the modeling of two Brazilian river basins, one from the southern region (Ijuí River basin), and one from the Southeast (Three Marias basin, São Francisco river). The applications showed that a high degree of integration between the GIS and the hydrologic model was obtained. Useful tools were created for input data handling and representation in the GIS environment, and for post-processing and analysis of the hydrological model results. In general, it can be said that the greatest advances reached with this work are the simplification of the model use, the advanced tools for data analysis, spatial representation and data processing, the use of internal databases to assist the preparation of the hydrological model input information, and that the MapWindow GIS® platform became the way that an user interacts with the MGB-IPH model.

Los problemas relacionados con el uso eficiente de los recursos hídricos son un desafío importante que enfrentará la humanidad por las próximas décadas. En este contexto, los modelos hidrológicos se presentan como una herramienta extremadamente útil para la realización de evaluaciones y apoyo a la toma de decisiones. Los modelos hidrológicos distribuidos son capaces de representar el comportamiento de una cuenca de una manera integral, lo que permite un análisis detallado y facilita el estudio de los resultados. Uno de los requisitos básicos para el uso de modelos distribuidos es la descripción fisiográfica detallada de la cuenca estudiada, obtenida mediante el uso de plataformas de Sistemas de Información Geográfica (SIG). Con el objetivo de impulsar el uso de simulación hidrológica y el desarrollo de soluciones para la gestión adecuada de los recursos hídricos, este trabajo presenta el desarrollo de un acoplamiento entre la plataforma de SIG MapWindow GIS® y el modelo hidrológico MGB-IPH. La integración puede ser considerada de acoplamiento duro, porque las transferencias de datos son internas. La herramienta se aplicó con éxito en dos estudios de cuencas hidrográficas brasileñas, una en la región sur (cuenca del río Ijuí), y una de la región Sudeste (cuenca Tres Marías, en el río São Francisco). Las aplicaciones demostraron que se obtuvo un alto grado de integración entre el SIG y el modelo hidrológico. Se han creado herramientas útiles para la manipulación y representación simplificada de los datos de entrada en un entorno SIG, y de post-procesamiento y análisis de los resultados del modelo hidrológico. En general, se puede decir que estas herramientas han logrado simplificar el uso del modelo, facilitando el análisis y procesamiento de datos espaciales, y el manejo de las bases de datos internas que facilitan la preparación de la información de entrada del modelo hidrológico. La plataforma SIG MapWindow ® se convirtió en la forma en que el usuario interactúa con el modelo MGB-IPH.