Performance evaluation of HEC-HMS hydrological model applied to the Tibagi river watershed in the State of Paraná – Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X68815

Keywords:

GIS, HEC-HMS, Hydrologic modeling, Tibagi river watershed

Abstract

The present work performs statistical evaluations of the HEC-HMS hydrological model for the six sub-basins that form the Tibagi River watershed, located in the central-eastern region of the state of Paraná, Brazil. The physical characterization of the study area is developed by techniques of geographic information systems. The effective rainfall is estimated using the SCS curve number method, the baseflow is determined by a recession curve method, and hydrographs are simulated using the SCS unity hydrograph method. The simulated hydrographs are compared with measured outflow data of the six sub-basins for a selected period of 2017. The performance of the models is assessed using a validation criterion based on RSR, NSE e PBIAS statistical indexes. After input parameters calibration, the comparisons of the hydrographs show excellent agreement with measure data according to the classification adopted in the work. The simulated peak flows range from 3.3 to 8.6% when compared to the observed peak flows, indicating that the model can assist in the prediction of maximum discharges.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Letícia Giese de Andrade Cruz, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR

Master's student in the postgraduate program in water and environmental resources engineering at the Univerisdade Federal do Paraná.

Fernando Oliveira de Andrade, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, PR

Master's in Civil and Environmental Engineering from the University of Iowa. PhD in fluid mechanics from the Université de Poitiers and in mechanical engineering from PUC-Rio. Professor at the Civil and Environmental Engineering Departments at the Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

Anderson Nascimento de Araujo, Companhia Paranaense de Energia, Curitiba, PR

Engineer at Companhia Paranaense de Energia - Copel.

References

ÁGUASPARANÁ - Instituto das Águas do Paraná. Diagnóstico do Plano da Bacia Hidrográfica do Rio Tibagi. Paraná, 402 p, 2009. Disponível em: http://www.aguasparana.pr.gov.br/pagina-119.html. Acesso em: 17 de outubro de 2019.

ÁGUASPARANÁ - Instituto das Águas do Paraná. Finalização do Plano da Bacia do Rio Tibagi. Revisão 1. Paraná, 128 p, 2013. Disponível em: http://www.aguasparana.pr.gov.br/arquivos/File/Tibagi/Plano_de_Bacia/Produto_01_Cenarios_Alternativos_Rev1.pdf. Acesso em: 15 de outubro de 2019.

ANA - AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. HidroWeb—Sistema de Informações Hidrológicas. 2019. Disponível em: http://hidroweb.ana.gov.br. Acesso em: 23 de outubro de 2019.

CHOW, V. T., MAIDMENT, D. R., LARRY, W. Applied Hydrology. International edition, MacGraw-Hill, Inc, v. 1490, 565 p., 1988.

COPEL - COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA. Hidrelétricas. 2019. Disponível em: http://www.copel.com/hpcopel/root/nivel2.jsp?endereco=%2Fhpcopel%2Froot%2Fpagcopel2.nsf%2Fdocs%2F86108AB3CF1D4E5F032574120060B8F0. Acesso em: 11 de outubro de 2019.

DE SOUZA, V. B., DAL FARRA, R. A. Estudo do software HEC-HMS para aplicação da modelagem matemática hidrológica em uma bacia hidrográfica. Revista de Iniciação Científica da ULBRA, v. 1, n. 15., 2017.

FRANÇA, V. O rio Tibagi no contexto hidrogeográfico paranaense. A bacia do rio Tibagi. Londrina: UEL, p. 45-63., 2002.

GUBERT FILHO, F. A. Levantamento de Áreas de Relevante Interesse Ecológico no Estado do Paraná. In: Anais do II Congresso Florestal do Paraná-Instituto Florestal do Paraná. Curitiba, p. 136-160., 1998.

GUBERT FILHO, F. A. O desflorestamento do Paraná em um século. Reforma Agrária e Meio Ambiente, Teoria e Prática no Estado do Paraná. Curitiba: ITCG, p. 15-26., 2010.

GUPTA, H. V., SOROOSHIAN, S., YAPO, P. O. Status of automatic calibration for hydrologic models: Comparison with multilevel expert calibration. Journal of Hydrologic Engineering, v. 4, n. 2, p. 135-143., 1999.

IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Censo Demográfico. 2010. Disponível em: https://censo2010.ibge.gov.br/sinopse/index.php?dados=4&uf=00. Acesso em: 23 de outubro de 2019.

KLEMES, V. Operational testing of hydrological simulation models. Hydrological Sciences Journal, v. 31, n. 1, p. 13-24., 1986.

MORAES, J. M., SCHULER, A. E., GUANDIQUE, M. E., MILDE, L. C., GROPPO, J. D., MARTINELLI, L. A., VICTORIA, R. L. Propriedades físicas dos solos na parametrização de um modelo hidrológico. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 8, n. 1, p. 61-70., 2003.

MOREIRA, A.A.C. Modelagem Hidrológica da Bacia do Rio Granjeiro – Crato – CE Composição do Cenário Atual e Simulações de Uso e Ocupação do Solo. 2013. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Ceará, Juazeiro do Norte, CE, 164 p., 2013.

MORIASI, D. N., ARNOLD, J. G., VAN LIEW, M. W., BINGNER, R. L., HARMEL, R. D., VEITH, T. L. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, v. 50, n. 3, p. 885-900., 2007.

POURNAMDARI, M., KAMALI, A.J. Evaluation and calibration of rainfall-runoff models in HEC-HMS using genetic algorithm method and PSO algorithm (Case Sstudy: Kasilian basin). The Turkish Online Journal of Design, Art and Communication – TOJDAC. Edição Especial, 26 p., 2016.

RESENDE, V. M.; REIS, A. A.; BOTELHA, L. C. M. Previsão de cotas para o Projeto Jaíba no Rio São Francisco. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Florianópolis, 8 p., 2017.

SILVEIRA, A. L. L. Desempenho de fórmulas de tempo de concentração em bacias urbanas e rurais. Revista da Associação Brasileira de Recursos Hídricos RBRH. v. 10, n. 1, p. 5-23.

SINGH, J.; KNAPP, H. V.; ARNOLD, J.G.; DEMISSIE; M. Hydrological modeling of the Iroquois river watershed using HSPF and SWAT 1. JAWRA - Journal of the American Water Resources Association. v. 41, n. 2, p. 343-360., 2005.

TUCCI. C. E. M. Modelos hidrológicos. 2. ed. Porto Alegre: ABRH/UFRGS. 678 p., 2005.

USACE - US Army Corps of Engineers. Hydrologic Modeling System. HEC-HMS – Technical Reference Manual. Hydrologic Engineering Center. 2000.

Downloads

Published

2022-04-04 — Updated on 2022-04-18

Versions

How to Cite

Cruz, L. G. de A., Andrade, F. O. de, & Araujo, A. N. de. (2022). Performance evaluation of HEC-HMS hydrological model applied to the Tibagi river watershed in the State of Paraná – Brazil. Ciência E Natura, 44, e7. https://doi.org/10.5902/2179460X68815 (Original work published April 4, 2022)

Issue

Section

Special Edition