Previsão de níveis fluviais de inundação para a cidade de Lajeado, Rio Grande do Sul, a partir de diferentes abordagens matemáticas

• Autor(a) principal: Gerhard, Fabiane
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIVATES (Biblioteca Digital da Univates - BD)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10737/1912
• topic: ENG; Inundações; Modelagem Matemática; Séries Hidrológicas

As inundações são fenômenos naturais, mas, que passaram a se tornar um problema a partir do momento que os seres humanos começaram a habitar as margens dos rios. Esta é a realidade do município de Lajeado/RS, que é atingido, em média, por uma inundação a cada ano, a qual acarreta numa série de transtornos econômicos e sociais. Em virtude dessa elevada recorrência, o presente estudo teve o objetivo de desenvolver e avaliar duas abordagens matemáticas para previsão de níveis fluviais de inundação no município de Lajeado. A primeira abordagem (AB1) se refere a modelos matemáticos que levaram em consideração uma série pareada de picos de inundação atingidos em Lajeado e Encantado, além da chuva média acumulada e filtrada na bacia complementar entre estes municípios. A segunda abordagem (AB2) corresponde à aplicação de modelos matemáticos para a simulação de séries horárias contínuas de níveis fluviais num horizonte de 6h à frente (t+6), utilizando as cotas horárias das estações fluviométricas de Lajeado e Encantado, e variáveis diárias de precipitação, ambas com diferentes defasagens temporais. A modelagem dos níveis fluviais da AB1 foi realizada por Regressão Múltipla (RM), e, da AB2, por RM e Redes Neurais Artificiais (RNAs), sendo que as variáveis de entrada foram selecionadas pelo coeficiente de correlação linear de Pearson. Na AB1 foram desenvolvidos dois modelos, um considerando a série de picos de Encantado e Lajeado, e a chuva filtrada desde 1941 até 2016 (MOD_1941), e, outro, com a série de 1980 a 2016 (MOD_1980), que corresponde somente às aferições de níveis realizadas por réguas linimétricas e sensores automáticos, sem registros históricos. Verificou-se que o MOD_1980 apresentou melhor desempenho para a previsão de níveis de inundação na cidade de Lajeado, em comparação ao MOD_1941, destacando-se que os coeficientes de eficiência Nash-Sutcliffe (NS) obtidos perante as amostras de validação foram, respectivamente, de 0,951 e 0,899. Na AB2, desenvolveram-se dois modelos para o horizonte (t+6), um por RM (MOD_RM) e outro por RNAs (MOD_RNAs), sendo que o MOD_RNAs apresentou melhor desempenho na previsão de níveis, inclusive para eventos de cheia e inundação, provavelmente por ter considerado um conjunto maior de dados de entrada, sendo as cotas registradas em Lajeado e Encantado às 6 h, a chuva filtrada e a precipitação acumulada em 3 dias anteriores. Salienta-se que o NS obtido durante a validação do MOD_RNAs foi de 0,980, enquanto que o NS do MOD_RM foi de 0,967. Comparando o MOD_RNAs ao MOD_1980, as análises realizadas não permitiram definir o modelo mais preciso na previsão de níveis de inundação, podendo ambas as configurações serem aplicadas em casos reais, sendo a grande vantagem do MOD_RNAs o horizonte de previsão fixo de 6h. Resumidamente, este estudo forneceu resultados satisfatórios e apresenta novos modelos matemáticos para a previsão de níveis fluviais no município de Lajeado, demonstrando a importância de constantes atualizações dos modelos, bem como a tentativa de emprego de novas variáveis explicativas, visto que a utilização dos dados de precipitação resultou num aumento da qualidade de previsão.