Calibração de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento flluviométrico a partir de curvas de permanência sintéticas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2009 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/REPA-83SGFX |
Resumo: | O conhecimento de variáveis e funções hidrológicas em uma dada seção fluvial, bem como de suas séries temporais de vazões médias diárias, viabilizam o planejamento, o projeto e a operação de estruturas de aproveitamento de recursos hídricos, em bacias hidrográficas monitoradas. Nas bacias desprovidas de registros sistemáticos de cota e descarga, no entanto, faz-se necessário desenvolver metodologias que possibilitem a transferência das informações hidrológicas existentes em outras bacias. O presente estudo propõe e avalia um método para calibração automática de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento hidrométrico, utilizando como paradigma do processo hidrológico a curva de permanência de longo período sintética, obtida a partir de um modelo estatístico regional. Neste contexto, as curvas de permanência de longo período constituem funções características próprias do regime hidrológico da bacia hidrográfica em estudo e são aqui usadas como instrumento para calibração dos parâmetros de um modelo conceitual chuva-vazão. Uma vez obtidos os parâmetros que comandam a síntese hidrológica do modelo em questão, a simulação contínua de descargas, ao longo de um dado período de tempo, viabiliza avaliações hidrológicas diversas, tais como, a análise de freqüência de eventos raros, o balanço hídrico de reservatórios, os estudos de amortecimento de cheias e de disponibilidades hídricas, entre outras. A metodologia aqui apresentada compõe-se basicamente de duas partes. Na primeira delas, é proposto um método para regionalização de curvas de permanência de longo termo, permitindo a transferência dessa função hidrológica a locais não-monitorados, desde que esses se localizem na mesma região homogênea das bacias com dados. Na segunda etapa, é realizada a calibração do modelo chuva-vazão RIO GRANDE, um modelo conceitual baseado na estrutura de balanço de umidade chamada Xinanjiang, amplamente conhecida, tendo como objetivo reproduzir as curvas de permanência sintetizadas a partir do modelo regional. A metodologia elaborada foi aplicada e verificada para as bacias dos rios Pará e Paraopeba, ambas localizadas no estado de Minas Gerais, na Região Sudeste do Brasil. Em ambas as fases, um experimento de validação cruzada de jack-knife foi concebido a fim de calcular alguns índices de desempenho, o objetivo dos quais foi avaliar a confiabilidade proporcionada pelos procedimentos envolvidos. |
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O presente estudo propõe e avalia um método para calibração automática de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento hidrométrico, utilizando como paradigma do processo hidrológico a curva de permanência de longo período sintética, obtida a partir de um modelo estatístico regional. Neste contexto, as curvas de permanência de longo período constituem funções características próprias do regime hidrológico da bacia hidrográfica em estudo e são aqui usadas como instrumento para calibração dos parâmetros de um modelo conceitual chuva-vazão. Uma vez obtidos os parâmetros que comandam a síntese hidrológica do modelo em questão, a simulação contínua de descargas, ao longo de um dado período de tempo, viabiliza avaliações hidrológicas diversas, tais como, a análise de freqüência de eventos raros, o balanço hídrico de reservatórios, os estudos de amortecimento de cheias e de disponibilidades hídricas, entre outras. A metodologia aqui apresentada compõe-se basicamente de duas partes. Na primeira delas, é proposto um método para regionalização de curvas de permanência de longo termo, permitindo a transferência dessa função hidrológica a locais não-monitorados, desde que esses se localizem na mesma região homogênea das bacias com dados. Na segunda etapa, é realizada a calibração do modelo chuva-vazão RIO GRANDE, um modelo conceitual baseado na estrutura de balanço de umidade chamada Xinanjiang, amplamente conhecida, tendo como objetivo reproduzir as curvas de permanência sintetizadas a partir do modelo regional. A metodologia elaborada foi aplicada e verificada para as bacias dos rios Pará e Paraopeba, ambas localizadas no estado de Minas Gerais, na Região Sudeste do Brasil. Em ambas as fases, um experimento de validação cruzada de jack-knife foi concebido a fim de calcular alguns índices de desempenho, o objetivo dos quais foi avaliar a confiabilidade proporcionada pelos procedimentos envolvidos.The determination of some characteristic values of hydrologic variables and related functions at a given river cross, along with the correct assessment of how the associated streamflow records fluctuate over time, are key elements for planning, designing and operating water resources systems in gauged catchments. However, in catchments with scarce (or even none) at-site streamflow records, resorting to methods that allow transferring hydrological information from gauged to ungauged locations is most needed and absolutely crucial for developing and managing the local water resources. This MSc dissertation proposes and evaluates a novel approach for the automatic calibration of the parameters of a rainfall-runoff model at an ungauged catchment, using the long-term synthetic flow duration curve, estimated on the basis of a statistical regional model, as a paradigm for the local hydrology. In this context, the estimated long-term flow duration curve is regarded as a useful synthesis of the local hydrological regime which may be reasonably approximated from the discharges simulated by an appropriate conceptual rainfall-runoff model with an adequate set of calibrated parameters. Once the set of calibrated parameters is obtained for a given ungauged catchment, the hydrologic model can be used to transform existing daily rainfall series into simulated daily discharges, thus enabling one to perform standard hydrologic studies such as the frequency analysis of floods and droughts, reservoir water balance, flow routing and the assessment of the local water resources, among others.The approach proposed herein consists basically of two phases. The first relates to the construction of a regional statistical model for estimating the long-term flow duration curve at an ungauged catchment, by spatially transferring hydrological information from existing gauged sites within a hydrologically homogenous region. The second phase refers to the calibration of the parameters of the RIO GRANDE simulation model, a conceptual model largely based on the well known Xinanjiang water balance structure, having the estimated flow duration curve as the paradigmatic object to be mimicked. The proposed approach has been applied and verified for the Pará and Paraopeba river basins, both located in the state of Minas Gerais, in southeastern Brazil. In both phases, a jackknife. experiment has been devised in order to calculate the associated performance indexes and finally assess the overall reliability attained by the proposed approach.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEngenharia sanitáriaMeio Ambiente e Recursos HídricosSaneamentoCalibração de um modelo chuva-vazão em bacias sem monitoramento flluviométrico a partir de curvas de permanência sintéticasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALviviane_borda_pinheiro.pdfapplication/pdf7899249https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/REPA-83SGFX/1/viviane_borda_pinheiro.pdf7855cb7a86f9ea3aeb204dbe49b5d852MD51TEXTviviane_borda_pinheiro.pdf.txtviviane_borda_pinheiro.pdf.txtExtracted texttext/plain596131https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/REPA-83SGFX/2/viviane_borda_pinheiro.pdf.txteeb245fe3ed3bcebf8377967669f6f15MD521843/REPA-83SGFX2019-11-14 09:50:28.982oai:repositorio.ufmg.br:1843/REPA-83SGFXRepositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T12:50:28Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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