Avaliação de métodos de regionalização para estimativa de vazões na Bacia do Rio das Velhas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Francisco Eustáquio Oliveira e Silva
Francisco Fernando Noronha Marcuzzo
Francisco Fernando Noronha Marcuzzo
Resumo
A disponibilidade de dados de vazões em uma bacia hidrográfica é fundamental para
o planejamento e a gestão dos recursos hídricos. Todavia, a densidade de estações
fluviométricas (FLU) é limitada, tornando necessária a aplicação de diferentes
metodologias que permitam a transferência de informações de um local com dados
observados a outro sem medições de vazões. Um exemplo prático desse problema é
o cálculo de cargas em estações de qualidade da água (QA) não coincidentes com as
estações FLU. Metodologicamente, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a
aderência de quatro métodos de transferência de vazões diárias na bacia do Rio das
Velhas. O primeiro método aplicado foi a razão entre as áreas de drenagem de locais
com e sem dados de vazões e os outros três são métodos de regionalização das
curvas de permanência (CP) de vazões diárias. O segundo é o método de
regionalização das CPs consiste em definir regiões homogêneas (RH) a partir das
CPs adimensionalizadas pelas médias das vazões diárias do período utilizado para
avaliação, out/1994 a set/2014. Cada RH terá uma CP adimensional. Em seguida é
efetuada a regressão das médias das vazões diárias com as características da bacia.
No terceiro método as mesmas etapas são aplicadas em cada ano hidrológico do
período de dados. O quarto método consiste no ajuste de uma distribuição de
probabilidades às CPs e, em seguida, os parâmetros das distribuições ajustadas às
CPs são regionalizados por meio de uma regressão com as características da bacia.
As variáveis explicativas associadas as características geomorfológicas e climáticas
das bacias que foram testadas nas regressões foram a área de drenagem,
evapotranspiração, precipitação média anual, declividade e a precipitação efetiva (P
– ET). A avaliação dos métodos de transferência de vazões foi realizada por meio da
aplicação das seguintes métricas: R², RMSE, EPMA e KGE. Dos métodos testados
observou-se que o método de regionalização das Curvas de Permanência de Longo
Termo se mostrou mais aderente, com melhoria em todas as métricas de desempenho
utilizadas. Após a seleção do método mais adequado para obtenção de vazões, foram
geradas as séries de vazões diárias no período de 2012 a 2020 nas estações de QA
da rede do IGAM, onde a maioria dos locais não são coincidentes com as estações
fluviométricas, culminando na conclusão do presente estudo.
Abstract
The availability of flow data in a hydrographic basin is fundamental for the planning
and management of water resources. However, the density of fluviometric stations
(FLU) is limited, making it necessary to apply different methodologies that allow the
transfer of information from one location with observed data to another without flow
measurements. A practical example of this problem is the calculation of loads of
pollutants in water quality stations that do not coincide with the fluviometric stations.
Methodologically, this study aimed to evaluate four flow transfer methods in the Rio
das Velhas basin. The first method applied was the ratio between the drainage areas
of sites with and without flow data and the other three are methods of regionalization
of the flow-duration curves (FDC). The first method of regionalization of the FDC
consists of defining homogeneous regions from the permanence curves dimensionless
by the average daily flows of the period used for evaluation, Oct/1994 to Sep/2014.
Each homogeneous regions will have a dimensionless FDC. Then, the regression of
the averages of the daily flows with the characteristics of the basin is carried out. In the
second method the same steps will be applied in each hydrological year of the data
period. The third method consists of fitting a probability distribution to the permanence
curves and, then, the parameters of the distributions adjusted to the permanence
curves are regionalized through a regression with the characteristics of the basin. The
explanatory variables associated with the geomorphological and climatic
characteristics of the basins that will be tested in the regressions will be the drainage
area, evapotranspiration, average annual precipitation, slope and effective
precipitation. The evaluation of flow transfer methods was carried out through the
application of the following metrics: "R², RMSE, EPMA and KGE". Of the tested
methods, it was observed that the method of regionalization of the FDC proved to be
more adherent, with significant improvement in all performance metrics used. After
selecting the most appropriate method for obtaining flows, daily flow series were
generated from 2012 to 2020 at the water quality stations of the IGAM network, where
most locations do not coincide with the fluviometric stations, culminating in the
conclusion of the present study.
Assunto
Engenharia sanitária, Recursos hídricos - Desenvolvimento, Regionalização, Vazão, Medidores de - Modelos matemáticos, Velhas, Rio das, Bacia (MG)
Palavras-chave
Regionalização, Curvas de permanência, Vazões diárias, Rio das Velhas