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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2019.tde-20191218-131311
Documento
Autor
Nome completo
Jose Raimundo de Souza Passos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 1993
Orientador
Título em português
Modelagem e simulação de hidrógrafas
Palavras-chave em português
BACIA HIDROGRÁFICA
CHUVA
HIDRÓGRAFAS
MODELAGEM
SIMULAÇÃO
VAZÃO
Resumo em português
Este estudo apresenta dois métodos de modelagem e simulação de hidrógrafas em microbacias: MSHJ - Modelos de Simulação com base no Sistema Johnson de distribuição de probabilidade, e MSHA - Modelos de Simulação com base nas Alturas de lâmina d'água, a partir de padrões de precipitação. Para tal foram isoladas 82 hidrógrafas acompanhadas das respectivas chuvas anteriores (máximo de seis), num período de 18 meses (ABR-DEZ/83), na Bacia Experimental "D" do Núcleo de Cunha, pertencente ao Instituto Florest.al de São Paulo. As variáveis consideradas em cada evento chuvoso foram: percentis (25, 50, 75 e 100%) da distribuição de volume de chuva no tempo, o volume da chuva, e as diferenças de tempo entre a chuva mais recente (chuva zero - chO) e as cinco últimas chuvas. As variáveis de localização das hidrógrafas, início e fim do escoamento (ε e λ respectivamente), e o volume total escoado (V), foram correlacionadas com as características das chuvas. Já as variáveis ligadas à forma da hidrógrafa diferiram segundo o método utilizado: MSHJ: Tais modelos são caracterizados por correlacionarem os dois parâmetros (ϒ, δ) do Sistema Johnson de Distribuição de Probabilidade, com as variáveis das chuvas; MSHA: Tais modelos são caracterizados por correlacionarem as alturas de lâmina d'água, em intervalos de tempo de 20 minutos, com as variáveis das chuvas, simulação ponto a ponto da hidrógrafa. Para a simulação foram utilizadas as próprias chuvas que alimentaram os modelos, possibilitando-se verificar a qualidade de ajuste para cada uma das 82 situações, dentro de cada método, como também comparar os dois modelos propostos. Para comparar a qualidade de simulação das hidrógrafas, foi desenvolvido um método denominado discriminantes de ajustes "Ra". Este tem como base a média e o desvio padrão dos desvios absolutos das distribuições observada e esperada. O início e fim das hidrógrafas (λ e ε) - parâmetros de localização, estão fortemente correlacionados somente com o volume e o padrão da chuva mais recente (chO). O volume da hidrógrafa é influenciado pelas duas chuvas mais próximas. (chO e ch1), através das variáveis volume e diferença de tempo entre duas chuvas (t.chO1). O modelo MSHJ produziu hidrógrafas com formas totalmente diferentes das hidrógrafas observadas, sendo então considerado um modelo não adequado para o propósito. A baixa sensibilidade dos parâmetros de forma do Sistema Johnson de Distribuição de Probabilidade (δ e ϒ), foi a principal causa da qualidade das simulações. O modelo MSHA produziu em sua maioria hidrógrafas com formas semelhantes às hidrógrafas observadas. Das 34 equações de simulação das alturas de lâmina d'água, a variável volume da chuva mais próxima (volchO) foi a mais freqüente (87.5%), e o percentil 50 da chuva zero (p50chO) com freqüência de 25%. O método das distâncias "Ra" se mostrou adequado para a função de "medir" ajustamentos de hidrógrafas, sendo possível ser utilizado para classificar e selecionar ajustamentos de quaisquer outras variáveis.
Título em inglês
Hydrograph modelling and simulation
Resumo em inglês
This study presents two methods of modeling and simulation of catchments hydrographs: MSHJ: Hydrograph Simulation Model based on the Johnson´s System of Probability Distributions, and MSHA: Hydrograph Simulation Model based on the streamflow stage from precipitation patterns. The data base comprised 82 stormflow hydrographs and the respective antecedent precipitation data (maximum of six), for a 18 months period (April-December/83), from the experimental catchment "D", of the "Núcleo Cunha, Instituto Florestal de São Paulo". For each rainfall event, the variables used were: percentiles (25, 50, 75 and 100) of the distribution of rain volume with time, rain volume and the time differences between the most recent rainfall (zero rainfall), and the last five rainfall events. The hydrograph localization, beginning and end of storm runoff (ε and λ respectively) and total stormflow volume (V), were correlated with the precipitation patterns. The variables associated with the shape of hydrograph, on the other hand, differed according to the method used: - MSHJ: Such models are characterized by correlating the two Johnson's System of Probability Distributions parameters (ϒ, δ), with the rainfall variables; MSHA: Such models are characterized by correlating streamflow stage data, in 20 min time intervals, with the rainfall variables. The simulation was carried out with the same precipitation, which were used in t-he modeling, thus permitting data a check in the fitness for each one of the 82 events, within each studied method, as well as comparing the two proposed methods. The fitness of the hydrograph simulation was based on the development of a criterion called fitness discriminant "Ra". This is calculated based on the mean and the standard deviation of the absolute deviations of the expected and observed distributions. The beginning and end of the expected hydrographs (λ, ε), localizations parameters, are strongly correlated only with the volume and pattern of the most recent rainfall (CHO). The hydrograph volume is influenced by the two most recent rains (CHO and CH1), through the variables volume and time difference between this two rainfall (TCHO1). In general, the MSHJ model produce hydrographs with shape very different from the observed hydrographs. It is supposed that this was a result of the low sensibility of the shape parameters of the Johnson System (δ, ϒ). The MSHA model produce, in general, hydrographs with shape similar to the observed hydrographs. The variable volume of most recent rain (VOLCHO) was the most frequent (87.5%) within the 34 simulation equations, followed by the variable p50CHO (percentile 50 of the zero rain (25.0%). The fitness discriminant method (Ra) was found to be adequate for the measurements of the adjustment of the hydrographs. It is, therefore a method which is suitable for the classification and selection of adjustments of any other variables.
 
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Data de Publicação
2019-12-19
 
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