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dc.creatorOgassawara, Jéssica Fernanda
dc.date.accessioned2024-05-07T11:58:58Z
dc.date.available2024-05-08
dc.date.available2024-05-07T11:58:58Z
dc.date.issued2023-08-08
dc.identifier.citationOGASSAWARA, Jéssica Fernanda. Estimativa de vazões de projeto com o método GRADEX: avaliação e alternativas metodológicas. 2023. 144 f. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos) - Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12931
dc.description.abstractThe study of floods allows the quantification of the magnitude of the maximum streamflows, which represents a very important variable for the management of water resources, control and prediction of floods and works of hydraulic structures. The estimate of maximum streamflows depends on historical series of streamflows, which are scarce, mainly in developing countries. Therefore, methods for estimating maximum streamflows have been developed. An alternative is the GRADEX method, a probabilistic method that proposes the extrapolation of the flood volume frequency curve, applying probability density functions from rainfall series. Despite being a consolidated method in the European literature, there are few studies and applications of it in Brazil. The objective of this study was to evaluate the GRADEX method in the way it was conceived and, also, with changes proposed in the present study referring to other probability distributions and alternatives for defining the method’s parameters, taking as reference watersheds located in the southeast region and, in an unprecedented way, watersheds in the extreme south of Brazil in the State of Rio Grande do Sul. For this, historical series from 70 rain gauges (29 in Rio Grande do Sul and 41 in Minas Gerais) and from 9 fluviometric stations were used in this study. The existence of trends or variations in the historical series was verified using the Mann-Kendall’s stationarity test and Pettitt's homogeneity test. Aiming at applying the GRADEX method, it was necessary to establish a time duration t for the organization of historical series of rainfall and annual maximum daily discharge. Two methodologies consolidated in the GRADEX literature were applied: t equal to the time of concentration (tc) of the watersheds and t equal to the average base time of the flood hydrographs (tbase). To compute the aerial annual average daily rainfall depth for each watershed, the Thiessen polygon technique was applied. Then, the probability distributions of Gumbel, Generalized Extreme Value (GEV) and Pearson Type III (P3) were adjusted to the data of maximum annual rainfall depth and maximum annual discharge and their adherence was verified in relation to the sample data through the Filliben test (Fi). Finally, the extrapolation of the flood volume frequency curve was carried out at the points corresponding to the TR equal to 10, 50 and 100 years and the maximum streamflows were computed. For illustrative purposes, it was decided to simulate the flood levels derived from the maximum streamflows obtained by extrapolating the GRADEX at the point corresponding to TR equal to 10 years and t equal to t base, considering the three probability distributions, in the environment of the HEC-RAS. Based on the results obtained, the main conclusions of this study were: a) the Gumbel and GEV distributions showed better adherence to rainfall data, and for streamflow the best adherence was presented when applying GEV and P3; b) the estimated values of maximum streamflows applying Gumbel were lower than those obtained by GEV and P3 and c) in general, P3 presented high values of maximum streamflows; d) the duration of time adopted for the events of rainfall and maximum streamflow and the point of extrapolation of the runoff over time had a great influence on the results of the estimates of the maximum streamflows; and e) the methodology used in the application of the GRADEX influences the results of the estimation of maximum streamflows.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectEventos extremospt_BR
dc.subjectControle de enchentespt_BR
dc.subjectMonitoramento hidrológicopt_BR
dc.subjectVazões máximaspt_BR
dc.subjectModelagem probabilísticapt_BR
dc.subjectExtreme eventspt_BR
dc.subjectFlood controlpt_BR
dc.subjectHydrological monitoringpt_BR
dc.subjectMaximum flowspt_BR
dc.subjectProbabilistic modelingpt_BR
dc.titleEstimativa de vazões de projeto com o método GRADEX: avaliação e alternativas metodológicaspt_BR
dc.title.alternativeDesign streamflow estimation with the GRADEX method: evaluation and methodological alternativespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoO estudo de cheias permite a quantificação da magnitude das vazões máximas, a qual representa uma variável de suma importância para gestão de recursos hídricos, controle e previsão de enchentes e obras de estruturas hidráulicas. A estimativa das vazões máximas depende de dados de séries históricas de vazão, os quais são escassos, principalmente em países em desenvolvimento. Sendo assim, métodos de estimativa de vazões máximas vêm sendo desenvolvidos. Uma alternativa é o método GRADEX, um método probabilístico que propõe a extrapolação da curva de frequência dos volumes de cheia, aplicando funções de densidade de probabilidade, a partir de séries pluviométricas. Apesar de ser um método consolidado na literatura europeia, no Brasil têm-se poucos estudos e aplicações do mesmo. Partindo deste pressuposto, o objetivo deste estudo foi avaliar o método GRADEX, da maneira como foi tradicionalmente concebido com alterações propostas referentes a outras distribuições de probabilidade e alternativas para definição dos parâmetros do método, em bacias hidrográficas localizadas na região sul em Minas Gerais e, de forma inédita, bacias no extremo sul do Brasil no Estado do Rio Grande do Sul, visando a estimativa de cheias associadas a altos períodos de retorno. Para isto, foram usadas 70 estações pluviométricas, 29 para as bacias do Rio Grande do Sul e 41 para as bacias de Minas Gerais, e 9 estações fluviométricas, cada um referente a uma bacia hidrográfica analisada. A existência de tendências ou variações nas séries históricas foi verificada por meio do teste de estacionariedade de Mann Kendall e homogeneidade de Pettitt. Visando a aplicação do método GRADEX, foi necessário estabelecer uma duração de tempo t para a constituição das séries históricas de chuva e vazão máxima diária anual. Foram aplicadas duas metodologias consolidadas na literatura do GRADEX: t igual ao tempo de concentração (tc) das bacias hidrográficas e t igual ao tempo médio de base dos hidrogramas de cheia (tbase). Para computar a precipitação média diária anual de cada bacia foi aplicado a técnica dos polígonos de Thiessen. Em seguida, foram ajustadas as distribuições de probabilidade de Gumbel, Generalizada de Eventos Extremos (GEV) e Pearson Tipo III (P3) aos dados de chuva máxima anual e vazão máxima anual e verificada a aderência das mesmas em relação aos dados amostrais por meio do teste de Filliben (Fi). Por fim, foi realizado a extrapolação da curva de frequência dos volumes de cheia nos pontos correspondentes ao TR igual a 10, 50 e 100 anos e computado as vazões máximas. Para fins ilustrativos, optou se por simular as cotas de cheias oriundas das vazões máximas obtidas pela extrapolação do GRADEX no ponto correspondente ao TR igual a 10 anos e t igual ao tbase, considerando as três distribuições de probabilidade, no ambiente do HEC RAS. Com base nos resultados obtidos, as principais conclusões deste estudo foram: a) a distribuição de Gumbel e a distribuição GEV apresentaram melhor aderência aos dados de chuva, e para vazão a melhor aderência foi apresentada quando aplicado a GEV e a P3; b) os valores estimados das vazões máximas aplicando a Gumbel foram inferiores aos obtidos pela GEV e P3 e c) no geral, a P3 apresentou valores elevados de vazões máximas; d) a duração de tempo adotado aos eventos de chuva e vazão máxima e o ponto de extrapolação do escoamento ao longo do tempo tiveram grande influência nos resultados das estimavas das vazões máximas; e e) a metodologia utilizada na aplicação do GRADEX exerce influência nos resultados da estimativa de vazões máximas.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Recursos Hídricospt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Beskow, Samuel
dc.subject.cnpq1ENGENHARIA SANITARIApt_BR
dc.subject.cnpq2RECURSOS HIDRICOSpt_BR


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