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Previous issue date: 2017-04-05 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O conhecimento do comportamento da precipitação é indispensável, pois qualquer
alteração na sua quantidade e distribuições espaciais e temporais, têm um impacto
importante sobre a natureza e consequentemente nas diversas atividades humanas.
Contudo em estudos de precipitação, a falta de monitoramento pluviométrico, gerando a
ausência de informação ao longo do tempo e espacialmente nas bacias hidrográficas é um
problema. Com o intuito de contornar esse problema, no presente trabalho, foi proposto
a aplicação do método de regionalização de precipitações. Nesse contexto, a ideia
principal foi dividir a região hidrográfica Tocantins Araguaia – RHTA em regiões
homogêneas, definidas pelo método Fuzzy C-means, e para cada uma, definir modelos de
probabilidades de ocorrência de chuvas e modelos regionais de estimativa de
precipitações mensais e anuais. Para o desenvolvimento do método Fuzzy C-means,
adotou-se a distância euclidiana, como medida de similaridade e o parâmetro de
fuzificação, variando de 1,2 a 2,0, e as variáveis explicativas de precipitação (altitude,
latitude e longitude), foram usadas como dados de entrada. Foram obtidas 3 regiões
homogêneas por intermédio do método Fuzzy C-means, as quais foram validadas pelo
índice PBM e o teste de heterogeneidade. As frequências de ocorrências de chuvas
observadas foram geradas para cada uma das 83 estações pluviométricas, distribuídas em
suas respectivas regiões, e calibradas pelas funções de probabilidade Normal, LogNormal, Gama, Gumbel, Exponencial, Logarítmica e Weibull. Com a aplicação do teste
do qui-quadrado, definiu-se a melhor função de probabilidade na ocorrência de chuvas de
cada região homogênea. A validação das funções de probabilidades foi realizada em 9
estações alvo, a partir do teste qui-quadrado. Nesta etapa, foi observado que para
precipitação média anual, ocorreu aderência dos dados a todas as estações pluviométricas
alvo, pois apresentaram resultados da aplicação do teste qui-quadrado inferior a 5,99 (para
funções de distribuição Log-normal). Também se constatou que para precipitação média
mensal, houve aderência dos dados a todas as estações pluviométricas alvo, com as
funções Gama e Weibull. Para simulação de alturas de precipitação, foram testados na
calibração, modelos Linear, Potencial, Exponencial e Logaritmo, através do método devi
regressão múltipla, adotando como variáveis independentes, a altitude, latitude e
longitude. Como critério de desempenho dos modelos, foi utilizado o R², R²_a, E%, ϵ%,
NASH e RMSE. Na simulação de médias anuais o modelo Linear apresentou os melhores
índices de desempenho. Na estimativa de precipitações médias mensais, todos os modelos
de regressão múltipla não apresentaram bom desempenho, com erros acima de 50%, fato
que provocou a estimativa de chuvas médias mensais para períodos chuvosos e secos.
Nessa nova abordagem os modelos de regressão apresentaram critérios de desempenho
adequados e com erros abaixo de 10%. Os índices de desempenho encontrados
permitiram concluir que os modelos regionais desenvolvidos para as regiões homogêneas
de precipitações, definidas por meio do método Fuzzy C-Means, apresentam-se como
uma opção adequada na estimativa de precipitações anuais e em períodos secos e
chuvosos, e são importantes para um melhor entendimento do regime pluviométrico na
RHTA, podendo servir como ferramenta para um melhor planejamento dos recursos
hídricos na região. / The knowledge of the precipitation behavior is indispensable, since any change in its
quantity and spatial and temporal distributions have an important impact on nature and
consequently on the various human activities. However, in precipitation studies, the lack
of rainfall monitoring, generating the lack of information over time and spatially in the
river basins is a problem for the understanding of this variable. In order to overcome this
problem, the rainfall regionalization method was proposed. The main idea was to divide
the Tocantins Araguaia - RHTA hydrographic region into homogeneous regions, defined
by the Fuzzy C-means method. The Euclidean distance was adopted as a measure of
similarity and the fuzzification parameter, ranging from 1.2 to 2.0, and the explanatory
variables of rainfall (altitude, latitude and longitude) were used as input data. Three
homogeneous regions were obtained, which were validated by the PBM index and the
heterogeneity test. The frequencies of observed rainfall events were generated for the 83
rain gauge stations, distributed in their respective regions, and calibrated by the Normal,
Log-Normal, Gama, Gumbel, Exponential, Logarithmic and Weibull probability
functions. With the application of the chi-square test, we defined the best probability
function in the occurrence of rainfall in each homogeneous region. The validation of the
probabilities functions was performed in 9 target stations, using the chi-square test. In this
stage, it was observed that for annual average precipitation, data adherence occurred to
all the rain gauge stations, since they presented results of the chi-square test of less than
5.99 (for Log-normal distribution functions). It was also observed that for monthly
average precipitation, data were adhered to all the rainfall stations with the Gama and
Weibull functions. For the simulation of rain depth, Linear, Potential, Exponential and
Logarithm models were tested through the multiple regression method, using as
independent variables, altitude, latitude and longitude. As performance criterion of the
models, the R², R²_a, E%, ε%, NASH and RMSE were used. In the simulation of annual
averages, the Linear model presented the best performance indices. In the estimation ofviii
monthly averages, all multiple regression models did not perform well, with errors above
50%, which motivated the estimation of monthly rainfall for rainy and dry periods. In this
new approach the regression models presented excellent performance criteria with errors
below 10%. The performance indexes allowed us to conclude that the regional models
developed for the homogeneous regions of rainfall, defined by the Fuzzy C-Means
method, are a good option in the estimation of annual and monthly average rainfall and
are important for a better understanding of the rainfall regime in RHTA, and can serve as
a tool for better planning of water resources in the region.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpa.br:2011/9833 |
| Date | 05 April 2017 |
| Creators | GOMES, Evanice Pinheiro |
| Contributors | BLANCO, Claudio José Cavalcante |
| Publisher | Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFPA, Brasil, Instituto de Tecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | 1 CD ROM, reponame:Repositório Institucional da UFPA, instname:Universidade Federal do Pará, instacron:UFPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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