Modelagem hidrológica e hidrodinâmica com intervalo de tempo sub-diário na Bacia do Rio Una em Pernambuco

Eventos extremos de cheia que ocorrem com poucas horas após a precipitação em regiões de altas declividades, conhecidos como flash flood, são observados na bacia hidrográfica do rio Una. O artigo objetiva criar e avaliar uma modelagem hidrológica e hidrodinâmica com dados sub-diários dos maiores eventos de cheia da bacia do rio Una nos anos de 2011 e 2017. O modelo do HEC-HMS simulou esses eventos com intervalos de 15 minutos (2017) e 1 hora (2011). Foram usados dados de pluviógrafos e pluviômetros discretizados nas modelagens. O modelo hidrodinâmico foi simulado no HEC-RAS. A calibração e verificação foram avaliadas pela eficiência de Nash-Sutcliffe (NSE), percentual de tendência dos dados e a taxa do erro quadrático médio pelo desvio padrão dos dados observados (RSR). Os parâmetros de taxa de infiltração máxima e coeficiente de pico apresentaram maior sensibilidade nos resultados da calibração no HEC-HMS. O desempenho das simulações hidrológicas calibradas exibiu uma boa eficiência (Catende NSE=0,78, RSR=0,46; Palmares NSE=0,72, RSR=0,53). Os dados observados não permitiram a calibração dos picos de vazões no modelo hidrológico. O modelo hidrodinâmico unidimensional (1D) apresentou instabilidades devido às regiões íngremes da bacia. Foi efetuada uma calibração simultânea das modelagens do HEC-HMS e do modelo bidimensional (2D) do HEC-RAS. Os horários e níveis máximos das ondas de cheias foram determinados com alta equivalência nas simulações bidimensionais com uso dos pluviômetros discretizados e pluviógrafos, atingindo respectivamente NSE em Palmares iguais a 0,41 e 0,42. Os pluviômetros discretizados foram uma alternativa favorável no ano que não havia informação espacial adequada de pluviógrafos. A falta de registro dos picos de vazão foi um obstáculo nas calibrações do modelo hidrológico. A necessidade do uso de dados sub-diários em bacias que ocorre o flash flood foi reconhecida pela previsão das cheias modeladas no rio Una. Flash floods occur in steep river basins reaching peak level within minutes to a few hours after the onset of the rain event. Considering Una river basin as a case of steep watershed in Pernambuco/Brazil, the scope of this research was to assess the subdaily hydrological and hydrodynamic modelling of flood events in 2011 and 2017. Hourly and sub-hourly scales of precipitation and runoff were applied to HEC-HMS and HEC-RAS simulations of the largest floods in 2011 and 2017. Model evaluation methods such as Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), percent bias, and ratio of RMSE to the standard deviation of measured data (RSR), were used for graphical analysis in calibration results. Maximum infiltration rate and Snyder peak coefficient estimation were the most sensitivity parameters in hydrological model. Peak runoff data were only possible to verify in hydraulic model. The calibrated model in HEC-HMS simulations revealed good performances (Catende NSE=0.78, RSR=0.46; Palmares NSE=0.72, RSR=0.53). During HEC-RAS 1D flow simulations, steep regions in Una river caused model instabilities to provide a stable solution. Simultaneously calibration in HEC-HMS data and HEC-RAS 2D flow model were required. Evaluation of water levels in HEC-RAS allowed accurately fitting the subdaily peak level of simulated and observed data, Palmares NSE=0.41 and 0.42 using respectively interpolated daily to hourly rain gauge records and sub-hourly data. Interpolated daily to hourly pluviometers data were viable for ungauged regions of Una basin. The lack of peak flow records were a difficulty found for calibration in hydrologic modeling. Flash flood forecast modeled in Una watershed recognized the need of subdaily rain gauge data.