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Tipo: Tese
Data do documento: 5-Out-2023
Autor(es): TORRES FALCÓN, Cindy
Primeiro(a) Orientador(a): BLANCO, Claudio José Cavalcante
Primeiro(a) coorientador(a): ESTUMANO, Diego Cardoso
Título: Modelagem chuva-vazão-produção de sedimentos via problemas inversos
Título(s) alternativo(s): Rainfall-runoff-sediment yield modelling via inverse problems
Citar como: TORRES FALCÓN, Cindy. Modelagem chuva-vazão-produção de sedimentos via problemas inversos. Orientador: Claudio José Cavalcante Blanco. 2023. 107 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16028 . Acesso em:.
Resumo: O desenvolvimento de modelos matemáticos e métodos diretos têm possibilitado a predição de fenômenos hidrológicos, como, por exemplo, chuva-vazão-produção de sedimentos. Com intuito de complementar o modelo de simulação, os problemas inversos podem ser utilizados para determinar as propriedades desses fenômenos e estimar os parâmetros, os quais não podem ser medidos diretamente. Assim, este estudo foi desenvolvido em uma pequena bacia hidrográfica da Amazônia com dados de precipitação e parâmetros estimados através do modelo Kineros2 (K2) / modelo direto (MD). O estudo propõe soluções ao problema inverso (PI) caracterizado pelo fenômeno chuva-vazão-produção de sedimentos para eventos com dados escassos, visando estimar a taxa de entrada, estimar os parâmetros físicos, a lâmina de água e a produção de sedimento da bacia analisada. Os dados de carga de sedimentos são oriundos da estação medidora de sedimentos na pequena bacia hidrográfica. Para uma análise mais pontual e detalhada do comportamento do modelo, também foram realizadas combinações de informações provenientes das observações e do modelo Kineros2 (K2) simultaneamente com Problemas inversos (PI). A principal contribuição científica do trabalho é a aplicação do método dos problemas inversos (inferências bayesianas juntamente com uma série de Fourier) para estimativa dos parâmetros do modelo de onda cinemática e do balanço de massa, e para estimativa da lâmina de água e da produção de sedimentos de uma pequena bacia hidrográfica na Amazônia. Os resultados apresentaram bom ajuste entre os dados observados e preditos via PI, pois foram obtidos coeficientes de Nash-Sutcliffe acima de 0,70 e RMSE entre 0.27 e 1.99 na calibração e na validação do modelo chuva-vazão-produção de sedimentos. A simulação da lâmina de água e da produção de sedimentos mostrou um grau de confiabilidade de 95%, sendo consistente com os dados observados.
Abstract: The development of mathematical models and direct methods has made it possible to predict hydrological phenomena such as rainfall-runoff-sediment yield. In order to complement the simulation model, inverse problems can be used to determine the properties of these phenomena and estimate parameters that cannot be measured directly. Therefore, this study was carried out in a small catchment in the Amazon with precipitation data and parameters estimated using the Kineros2 (K2) / direct model (DM). The study proposes solutions to the inverse problem (IP) characterized by the rainfall-runoff-sediment yield phenomenon for events with scarce data, with the aim of estimating the inflow rate, estimating the physical parameters, the runoff depth and the sediment yield of the basin analyzed. The sediment yield data comes from the sediment gauge station in the small catchment. For a more precise and detailed analysis of the model's behavior, combinations of information from observations and the K2 model were also carried out simultaneously with IP. The main scientific contribution is the application of the inverse problem method (Bayesian inference together with a Fourier series) to estimate the parameters of the kinematic wave model and the mass balance, and to estimate the runoff depth and sediment yield for a small watershed in the Amazon. The results showed a good fit between the observed and predicted data via IP, as Nash-Sutcliffe coefficients above 0.70 and RMSE between 0.27 and 1.99 were obtained in the calibration and validation of the rainfall-runoff-sediment yield model. The simulation of the runoff depth and sediment yield showed a 95% degree of reliability, which is consistent with the observed data.
Palavras-chave: Modelagem-previsão
Lâmina de água
Produção de sedimento
Kineros2
Problemas inversos
Estimativa de parâmetros
Modeling-prediction
runoff depth
Sediment yield
Kineros2
Inverse problems
Parameter estimation
Área de Concentração: USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS
Linha de Pesquisa: MEIO AMBIENTE E ENERGIA
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: 1 CD-ROM
Aparece nas coleções:Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

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