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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação de metodologias de regionalização de vazões mínimas de referência para bacia hidrográfica do Rio São Francisco, a montante do Reservatório de Três Marias
Título(s) alternativo(s): Evaluation of methods of reference for regionalization of the minimum flow rates for the São Francisco river basin hydrological upstream the Três Marias reservoir
Autor(es): Lemos, Alysson Feliciano
Primeiro Orientador: Silva, Demetrius David da
Primeiro coorientador: Ramos, Márcio Mota
Primeiro avaliador: Matos, Antonio Teixeira de
Segundo avaliador: Calijuri, Maria Lúcia
Terceiro avaliador: Reis, Edvaldo Fialho dos
Abstract: No presente trabalho, três metodologias de regionalização de vazões mínimas de referência (Q7, 10, para períodos trimestrais e anual, Q90 e Q95) para a bacia do Rio São Francisco, a montante do Reservatório de Três Marias, foram avaliadas. A saber: Tradicional proposta por Eletrobrás (1985a), Chaves et al. (2002) e vazão específica. As características físicas utilizadas na regionalização pelo método tradicional foram a área de drenagem, o comprimento do rio principal, a densidade de drenagem e a declividade média da bacia e do rio principal, extraídas a partir de modelo digital de elevação hidrologicamente consistente, e as características climáticas foram a precipitação total anual e as precipitações do semestre e trimestre mais secos. Os modelos probabilísticos de distribuição de eventos extremos testados para as séries de vazões mínimas foram: Log-Normal a dois e três parâmetros, Pearson III, Log-Pearson III e Weibull. Após a identificação do modelo probabilístico com melhor ajuste aos dados de vazões, foram obtidas, para cada estação fluviométrica, as vazões mínimas com sete dias de duração associadas ao período de retorno de 10 anos (Q7, 10) para períodos trimestral e anual, considerando-se o ano civil. Os valores das vazões associadas a 90% (Q90) e 95% (Q95) de permanência no tempo foram obtidos da curva de permanência de valores diários de cada estação fluviométrica. Nas regionalizações feitas com base nas metodologias de Chaves et al. (2002) e vazão específica houve a necessidade de identificar quatro possíveis situações: 1) seção de interesse localizada a montante de um posto com vazão conhecida, 2) seção de interesse localizada entre dois postos com vazões conhecidas, 3) seção de interesse localizada a jusante de um posto com vazão conhecida e 4) seção de interesse situada em um canal afluente, cuja foz está entre dois postos fluviométricos de um canal de ordem superior. Tanto na metodologia proposta por Chaves et al. (2002) quanto na de vazões específicas, os valores de vazões foram estimados por meio da aplicação de equações específicas para cada uma das situações mencionadas anteriormente. Após a regionalização das vazões mínimas, procedeu-se à comparação dos resultados das metodologias de Chaves et al. (2002) e de vazão específica com os valores observados em cada estação fluviométrica. Já com a metodologia tradicional efetuou-se a comparação dos resultados obtidos no presente trabalho, referente ao período-base de dados de 1978 a 2002, com os apresentados no Atlas Digital das Águas de Minas (ATLAS, 2005), com período-base de 1970 a 2002. A precisão das metodologias foi avaliada por meio da aplicação de dois índices: erro relativo e coeficiente de eficiência de Nash e Sutcliffe. Os resultados indicaram que: os modelos probabilísticos Log-Normal a dois e três parâmetros e Pearson III foram os que melhor se ajustaram aos dados de vazão mínima com sete dias de duração, considerando-se os períodos trimestral e anual das três regiões homogêneas identificadas; a área de drenagem foi a variável mais expressiva para a representação das vazões mínimas de referência no método tradicional, sendo que para a Q7,10 também foram utilizadas a densidade de drenagem e a precipitação do trimestre mais seco; os erros relativos médios e os coeficientes de eficiência de Nash e Sutcliffe das metodologias tradicional, Chaves et al. (2002) e vazão específica, considerando-se a Q7,10 anual, foram de 26,8%, 100,7% e 94,3% e 0,81; 0,94; e 0,93, respectivamente; a obtenção das vazões mínimas de referência baseada em períodos trimestrais proporcionou considerável aumento na disponibilidade hídrica do primeiro e segundo trimestres, em comparação com aquelas obtidas com base em período anual. Os resultados permitiram concluir que: o modelo digital de elevação da bacia do rio São Francisco, a montante do Reservatório de Três Marias, mostrou-se hidrologicamente consistente e possibilitou a determinação automática das características físicas da bacia; a área de drenagem, a densidade de drenagem e a precipitação do trimestre mais seco foram as variáveis que melhor representaram a Q7,10 na regionalização pelo método tradicional; a área de drenagem foi a variável mais expressiva para a representação da Q90 e Q95 na regionalização pelo método tradicional; as metodologias de interpolação e extrapolação baseada em sistemas de informações geográficas e vazão específica não apresentaram resultados satisfatórios nas situações em que a diferença na área de drenagem do local de vazão conhecida com o local onde se deseja conhecer a vazão foi grande; a melhor metodologia de regionalização de vazões mínimas de referência para a bacia estudada foi a tradicional, baseada na utilização de equações de regressão regionais; e a obtenção das vazões mínimas de referência baseada em períodos trimestrais proporcionou considerável aumento na disponibilidade hídrica, flexibilizando o processo de outorga de uso da água, principalmente nos períodos mais chuvosos do ano.
This work evaluates three methods measuring the minimum reference flow rates (Q7, 10 for quarterly and annually periods, Q90 and Q95) for the basin hydrological of the São Francisco River, upstream of the Três Marias Reservoir. The three compared methods are: The Traditional model, proposed by ELETROBRÁS (1985a); CHAVES et al. (2002) and depicts a specific flow rate. The Physical and Geographical Model, whose characteristics used in the regionalization context by the traditional method were the drainage area, the length of the main river, the drainage s density, the medium steepness of the basin and of the main river extracted from a hydrological consistent digital elevation model (HCDEM) which also considers the climatic characteristics such as the total annual and half-yearly precipitation, as well as the total amount found in the driest quarter; and The Probability Model on the Distribution of Extreme Events tested for the series of minimum flow rates such as Log-normal to two and three parameters, Pearson III, Log-Pearson III and Weibull. After identifying the best probability model to find flow rates, data were obtained for each fluviometric gaging stations, considering the minimum flow rates within seven days of duration associated with a 10 year return period (Q7, 10) for quarterly and annually periods observed in a calendar year. The values of the flow rates stand were associated to 90% (Q90) and 95% (Q95) during the time they were obtained from the values of the daily curve of permanence for each fluviometric gaging station. As for the regionalization method using CHAVES et al. (2002) and a specific flow rate consideration, it was necessary to identify four possible situations: 1) point of interest located upstream from a known flow rate position, 2) point of interest located between two places with known flow rates, 3) point of interest located downstream a known flow rate position and, 4) point of interest placed in a flowing channel whose mouth is located between two put fluviometric gaging stations in a channel of superior order. Either in the methodology proposed by CHAVES et al. (2002) or in the one of specific flow rates, the flow rates values were estimated from the application of specific equations for each and every situation mentioned above. After the observing the minimum flow rates of the region, comparison of the results followed for the CHAVES et al. (2002) method and the specific flow rates with the values observed for each fluviometric gaging stations. As for the traditional method, the comparison of results obtained in the present work regards the period from 1978 to 2002 as found in the Digital Atlas of the Waters of Minas (ATLAS, 2005) and has a period base dated from 1970 to 2002. The accuracy on the methods was evaluated by the application of two indexes: The relative error average and the Nash and Sutcliffe s efficiency coefficient. The results indicated that the probability Log-normal models to two and three parameters, and Pearson III, were the ones that best described the minimum flow rate data within seven days of duration, if one considers annual and quarterly periods for the three identified homogeneous areas. The areas were: the drainage area, which was the most expressive variable concerning the figures for the references of minimum flow rates in the traditional method, and for Q7,10 the drainage density and the precipitation of the driest quarter were also used. The relative errors average and the coefficients of efficiency of Nash and Sutcliffe for the traditional methodologies, CHAVES et al (2002) and specific flow rate, considering annual Q7,10, were of 26,8%, 100,7% and 94,3% and 0,81, 0,94 and 0,93, respectively. The reference of minimum flow rates based on quarterly periods provided considerable increase in water availability during the first and second quarters when compared to those obtained annually. The results then allowed reaching a conclusion: The digital model of elevation São Francisco basin hydrological, upstream the Três Marias Reservoir is hydrologically consistent. It allows an automatic determination of physical characteristics of the basin; the drainage area, the drainage density and the precipitation of the driest quarter were the variables that best represented Q7,10 in the regionalization for the traditional method; the drainage area was the most expressive variable representing Q90 and Q95 in the regionalization for the traditional method. The interpolation and extrapolation methods based on systems of geographical information and specific flow rate did not present satisfactory results in situations in which the difference observed in the area of drainage of a known flow rate place compared to another was significant; the best method of regionalization for reference of minimum flow rates for the studied basin was the traditional one, based on the use of regional regression equations; last but not least, the rate of reference for minimum flow rates based on quarterly periods provided considerable increase in the hydrical availability, making it more flexible as well as granting a better use for water in the rainiest periods of the year.
Palavras-chave: Vazões mínimas
Outorga
Gestão de recursos hídricos
Minimum flow
Water resources management
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE AGUA E SOLO
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ
Programa: Mestrado em Engenharia Agrícola
Citação: LEMOS, Alysson Feliciano. Evaluation of methods of reference for regionalization of the minimum flow rates for the São Francisco river basin hydrological upstream the Três Marias reservoir. 2006. 157 f. Dissertação (Mestrado em Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2006.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3615
Data do documento: 12-Mai-2006
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