HydroPol2D

HydroPol2D é um modelo hidrológico-hidrodinâmico em grade raster para simular, de forma acoplada, água superficial, armazenamento na zona vadosa, água subterrânea, qualidade da água, neve e diagnósticos de risco.

Esta documentação descreve o modelo como ele está implementado hoje. Ela também distingue entre caminhos validados, caminhos diagnósticos e funcionalidades que permanecem pausadas ou experimentais.

Escopo atual

O código atual inclui:

• interceptação pelo dossel, evapotranspiração, neve, infiltração e armazenamento vadoso em camadas;
• recarga subterrânea, ascensão capilar, atualização do nível freático a cada passo e fluxo lateral bidimensional de Boussinesq em um cronograma assíncrono quando o baseflow está ativo;
• roteamento superficial com as opções local inertial, full momentum, diffusive D4, kinematic D4 e cellular automata;
• transporte de qualidade da água e exportação no exutório;
• diagnósticos opcionais de instabilidade humana.

Figura 1. Perguntas que o HydroPol2D responde, o módulo que responde a cada uma, com o seu estado, e a saída que a mostra. O estado segue as páginas de validação.

Como o HydroPol2D avança uma simulação

Em alto nível, o HydroPol2D avança o sistema acoplado nesta ordem:

1. aplica a chuva e as forçantes meteorológicas;
2. atualiza interceptação, neve, evapotranspiração, infiltração e armazenamento vadoso;
3. acumula recarga e troca capilar para a água subterrânea;
4. atualiza o lençol freático a cada passo, devolve a exfiltração e o excesso de saturação à superfície e roda o fluxo subterrâneo lateral quando o agendador da água subterrânea dispara;
5. adiciona os hidrogramas de entrada e roteia a água superficial com a família de roteamento selecionada;
6. atualiza a qualidade da água e os diagnósticos opcionais de risco.

Esse encadeamento é o que conecta os módulos hidrológicos, subterrâneos, hidrodinâmicos e diagnósticos em um único modelo.

Figura 2. A ordem de um passo de tempo da superfície, o relógio da superfície que define a sua duração e o relógio da água subterrânea que decide quando o fluxo lateral roda. A faixa de baixo mostra os dois relógios ao longo de uma simulação, fora de escala.

Interface desktop

O HydroPol2D Studio é a interface desktop do HydroPol2D-Python: ele monta um modelo a partir de um mapa ou dos seus próprios arquivos, configura o modelo passo a passo, executa a simulação e mostra os resultados.

Figura 3. Dos dados aos resultados. As mesmas entradas formam um caso, um arquivo de modelo do Studio ou uma planilha do MATLAB, e cada execução grava mapas, séries temporais e animações.

Como ler a documentação

Para a maioria dos usuários, a ordem de leitura mais clara é:

1. Rodar pelo Excel para os fluxos de planilha testados, com grade regular e malha de Voronoi.
2. Visão geral da configuração para os controles públicos e flags.
3. Arquitetura do ecossistema para a geração de malha, os contratos compartilhados e o papel de cada repositório.
4. Visão matemática geral para as equações governantes e a estrutura conceitual.
5. Visão geral da validação para as evidências de validação de cada módulo.
6. Exemplos para fluxos de trabalho reprodutíveis.