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Tipo: Dissertação
Título: Regionalização de vazões para a bacia do rio Paraíba do Sul, a montante de Volta Redonda, a partir de modelo digital de elevação hidrologicamente consistente
Regionalization of the stream-flow for the South Paraíba Watershed, above Volta Redonda city, using a hidrologically consistent digital elevation model
Autor(es): Baena, Luiz Gustavo Nascentes
Abstract: No presente trabalho foi realizada a regionalização de vazões máxima, mínima e média de longo período e das curvas de permanência e de regularização para a bacia do rio Paraíba do Sul, a montante da cidade de Volta Redonda, a partir de um modelo digital de elevação hidrologicamente consistente (MDEHC) gerado com o objetivo de aumentar a confiabilidade do estudo e de facilitar a sua posterior utilização quando da automatização do processo de determinação das características físicas das bacias de drenagem associadas aos diferentes locais de interesse. As características físicas utilizadas na regionalização foram a área de drenagem (A), o comprimento do rio principal (L), a densidade de drenagem (Dd), a declividade média da bacia (S m ) e a declividade média do rio principal (S rp ). Foram também utilizadas diversas características de precipitação média (total anual, semestre e trimestre mais chuvosos, semestre e trimestre mais secos, mês mais chuvoso e máxima diária anual). O estabelecimento das regiões hidrologicamente homogênas, para fins de regionalização, foi feito pelo coeficiente de determinação, obtido por ocasião da aplicação da regressão múltipla das vazões com as características físicas e das condições climáticas das sub- bacias. Os modelos probabilísticos de distribuição de eventos extremos ajustados para as séries de vazões máximas (valores máximos diários anuais) e mínimas (valores mínimos anuais com sete dias de duração) foram: Gumbel, 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 foram obtidas, para cada estação fluviométrica, as vazões máximas previstas para os períodos de retorno de 2, 10, 20, 50 e 100 anos e mínimas para 2, 5, 10, 20 e 50 anos. De posse dos dados de vazões máxima, mínima e média de longo período e das características físicas e de precipitação correspondentes às áreas de drenagem das diferentes estações fluviométricas pertencentes a uma mesma região homogênea, aplicou-se a regressão múltipla à vazão média de longo período e às vazões específicas máximas e mínimas associadas aos períodos de retorno estudados, com base na função matemática Q = F(A, L, Dd, S m , S rp , P). Os melhores modelos resultantes da aplicação da regressão múltipla foram selecionados observando-se: maiores valores do coeficiente de determinação ajustado, menores valores de erro padrão fatorial, resultados significativos pelo teste F e menor número de variáveis independentes. Foram também estabelecidas as equações de regressão para as vazões com 50, 75, 80, 90 e 95% de permanência no tempo e para as vazões regularizadas correspondentes a 60; 70; 80; 90 e 100% da vazão média de longo período. O modelo digital de elevação mostrou-se hidrologicamente consistente, possibilitando assim a determinação automática das características físicas da bacia e permitindo a aplicação dos resultados da regionalização de forma mais fácil e rápida pelos diferentes usuários. Foram identificadas quatro regiões homogêneas para a área em estudo, sendo as distribuições Log-Normal a dois parâmetros (região I) e Pearson III (demais regiões) selecionadas para a representação das séries de vazões máximas e Log- Normal a três parâmetros para vazões mínimas. A área de drenagem e o comprimento do curso d água principal caracterizaram-se como as variáveis mais expressivas para a representação das diversas variáveis e funções regionalizadas, à exceção da regionalização da curva de permanência, na qual a densidade de drenagem substituiu o comprimento do rio principal. Foram também utilizadas diversas outras variáveis explicativas como, por exemplo, a declividade média para as vazões máximas, a densidade de drenagem e a precipitação do semestre mais seco para vazões mínimas e a precipitação total anual para a vazão média de longo período e para a curva de regularização, na qual também foi utilizada a densidade de drenagem.
The main objective of the present work was the regionalization of the maximum, minimum and long-term mean stream-flows for the South Paraíba watershed above Volta Redonda city, using a hidrologically consistent digital elevation model (HCDEM), generated to increase the reliability of the study and to facilitate its subsequent use automatizating the process of determination of the physical characteristics of the drainage basins associated to the different interest places. The duration and regularization curves also were regionalized. The physical characteristics used in the regionalization were the drainage area (A), the length of the main river (L), the drainage density (Dd), the mean slope of the watershed (Sm) and the mean slope of the main river (Srp). Several other rainfall characteristics were also used. The hidrologically homogeneous areas were obtained using the determination coefficient of the multiple regression among the stream-flow and the watershed physical and climatic characteristics. The adjusted probability models of extreme events distributions for the maximum (annual daily maximum values) and minimum (annual minimum with seven days of duration values) stream-flow series were: Gumbel, Log-normal with two and three parameters, Pearson III, Log-Pearson III and Weibull. After to identificate the best probability model for the historical series, it was used to calculate the maximum stream- flow for the return periods of 2, 10, 20, 50 and 100 years. The minimum stream-flow for 2, 5, 10, 20 and 50 years were also obtained for each water-level-control station. After obtaining the maximum, mimimum and mean stream-flow and the physical and the climatic characteristics correspondent to the drainage area of each water-level-control station related with the same homogeneous area, the regression equations were applied to the long-term mean stream-flow and the maximum and minimum specific stream- flows associated to the return periods studied, using the mathematical function Q = F(A, L, Dd, Sm, Srp, P). The best models were selected considering: higher values of the adjusted determination coefficient, smaller values of factorial standard errors, significant results for the F test and smaller number of independent variables. Regression equations for durations of 50, 75, 80, 90 and 95% stream-flows and for the regularized stream-flows corresponding to 60; 70; 80; 90 and 100% of the long-term mean stream-flow were also established. The digital elevation model was shown hidrologically consistent, making possible the automatization of the process to estimate the physical characteristics, which allows the application of the equations in an easier and faster way. Four hidrologically homogeneous areas were identified for the studied area. The Log-normal with two parameters distribution (area I) and Pearson III (other areas) distributions were selected for the representation of the maximum stream-flow and Log-normal with three parameters for the minimum stream-flow. The drainage area and the length of the main river were characterized as the most expressive variables for the representation of the several variables and functions regionalized, except in the regionalization of the duration curve where the drainage density substituted the length of the main river. Other physical characteristics were used like the mean slope for the maximum stream-flow, the drainage density and the driest six consecutive months precipitation for minimum stream-flow and the annual precipitation for the long-term mean stream-flow and for the regularization curve, in which also the drainage density was used.
Palavras-chave: Regionalização
Vazões
Modelo digital de elevação
Hidrologia
CNPq: Ciências Agrárias
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: BAENA, Luiz Gustavo Nascentes. Regionalização de vazões para a bacia do rio Paraíba do Sul, a montante de Volta Redonda, a partir de modelo digital de elevação hidrologicamente consistente. 2002. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2002.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9466
Data do documento: 13-Ago-2002
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