Effect of spatial and temporal variability of gauged and radar rainfall data on hydrological modelingof urban basins

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos Vol. 26
• Main Authors: Pontes, Victor Costa, Fragoso Jr, Carlos Ruberto, Neves, Marllus Gustavo Ferreira Passos das, Souza, Vladimir Caramori Borges de
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Associação Brasileira de Recursos Hídricos 2021
• Subjects: ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Hydrologic modelling; Rain gauges stations; Remote sensing; SWMM; Weather radar; Estações pluviométricas; Rain gauges stations; Hydrologic modelling; SWMM; Sensoriamento remoto; Modelagem hidrológica; Radar meteorológico; Remote sensing; Weather radar
• ISSN: 1414-381X; 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.2621202000188

ABSTRACT In urban areas, rainfall-runoff modeling provides large uncertainties due to the difficulty in representing the spatial distribution of rainfall events. In this context, the this work aims to evaluate the effect of temporal and spatial of rainfall data (weather radar and distributed rainfall gauges network) on runoff estimation in a urban basin. The Reginaldo basin, inserted in the urban area of the Maceió city, capital of state of Alagoas (Brazil), has a reasonable availability of rainfall datal covered with a high number and spatial distribution of rain gauges and weather radar, which was used as input of a hydrological model The EPA Storm Water Management Model (SWMM) has been used with 3 analysis rainfall scenarios: (i) considering uniform rainfall distribution based on measured average rainfall, (ii) considering distributed rainfall using catchment discretization, and (iii) considering distributed rainfall using radar cell discretization. In order to evaluate the model outcomes, we analyzed four hydrological output variables: (i) the peak flow; (ii) the peak time; (iii) the volume flowed and (iv) the volume losses. Based on this criterion, it was clear that, considering he analyzed scenarios, the effect of spatial distribution of rainfall data on hydrological response in small urban basins, with high impervious coverage, was not divergent for the analyzed scenarios and that the radar data showed significantly higher data resolution than rainfall gauges. RESUMO Nos sistemas de drenagem urbana, as incertezas no cálculo das vazões são grandes, em função da dificuldade na representação da distribuição espacial dos eventos chuvosos. Nesse contexto, o presente trabalho visa avaliar como diferentes informações da espacialização da chuva (radar meteorológico, rede pluviométrica distribuída) e diferentes discretizações espaciais influenciam na estimativa do escoamento superficial. A bacia do Riacho Reginaldo em Maceió/Alagoas é usada como área de estudos, por haver disponibilidade de dados de radar e de uma densa rede de pluviômetros. A área de estudo está totalmente inserida na zona urbana da cidade de Maceió e possui um histórico de alagamentos constantes. O EPA Storm Water Management Model (SWMM) foi utilizado com 3 cenários de análise: (i) com chuva concentrada, considerando a chuva média medida, (ii) chuvas distribuídas por sub-bacias e (iii) distribuído por células do radar. Para avaliar os resultados gerados pelo modelo, foram estipuladas 4 variáveis: (i) a vazão de pico; (ii) o tempo de pico; (iii) o volume escoado e (iv) as perdas. Com base nesse critério, ficou claro que, para os eventos analisados, a distribuição da chuva aplicada a pequenas bacias urbanas com altas taxas de impermeabilização apresenta pouca divergência quanto à discretização da chuva e que o radar apresentou leituras significantemente maiores que as leituras observadas pelos pluviômetros.