Análise comparativa de modelos hidrológicos em função de suas estruturas e parametrização e de resultados de aplicações em bacias hidrográficas

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dc.contributor.advisor1Mendonca, Antonio Sergio Ferreira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4273-0266
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9841888526169409
dc.contributor.authorDelboni, Thais Covre
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-8479-6741
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3521580851954596
dc.contributor.referee1Buarque, Diogo Costa
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/000000032698520X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8616432679482558
dc.contributor.referee2Reis, Jose Antonio Tosta dos
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9916-1469
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7828468159099998
dc.contributor.referee3Caiado, Marco Aurelio Costa
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000226583916
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7949976625744034
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:44Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:44Z
dc.date.issued2019-12-23
dc.description.abstractThe selection of hydrological models for flow simulation in a watershed is a challenge and comparison between models and their performances can help researchers to choose the appropriate model for specific conditions. In this study, distributed hydrological models Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and Modelo de Grandes Bacias (MGB) characteristics were theoretically analyzed with respect to hydrologic processes representations and complexities. Models performances were evaluated and compared considering applications in Itapemirim River basin flow simulations, This basin presents an approximately 6,000 km2 drainage area and is located in the south of Espírito Santo state, Brazil. The models performances analysis was made for seven rivers control sections, considering 1999 to 2013 daily flows records. Models parameters sensitivity analysis allowed the identification of the most influential parameters contributing to the models calibration. Both models were calibrated for a six years data period and then validated by using an independent six years data period. Simulated and observed daily flows were compared. Average Nash-Sutcliffe efficiency (NSE and NSElog) and determination (R2) coefficients, considering the seven control stations located in the Itapemirim basin, for calibration and validation periods, estimated for MGB simulations were about ten percent higher than those estimated for SWAT simulations. Considering the classification criteria developed by Moriasi et al. (2015), these coefficient values indicate that the simulations performed with SWAT model can be classified as satisfactory and those performed with MGB as good. However, the percentage errors related mainly to maximum and minimum annual flows reproductions were high for many control sections. Thus, empirical criteria for model performance classification, such as the proposed by these authors, should be used with caution and considering modeling objectives. Differences in model performances can be mainly attributed to the two models flow generation and production mechanisms. The results do not allow concluding that either of the hydrological models is superior to the other for all sites or considering all model performance measures. There is no consensus in rain-flow modeling research on which model structure should be preferred, since factors such as model formulation, parameterization, and modeler ability have large influence on the simulations accuracy.
dc.description.resumoA escolha de modelos hidrológicos para simulação de vazões em bacias hidrográficas é um desafio, e a comparação entre modelos e seus desempenhos pode ajudar pesquisadores na seleção do modelo adequado para condições específicas. Neste estudo, foram analisadas teoricamente as características dos modelos hidrológicos distribuídos Soil and Water Assessment Tool (SWAT) e Modelo de Grandes Bacias (MGB) quanto às representações dos processos e complexidades. Os desempenhos dos dois modelos foram avaliados e comparados considerando aplicações nas simulações de vazões na bacia do Rio Itapemirim, com área de drenagem aproximadamente 6.000 km2, localizada no sul do estado do Espírito Santo, Brasil. Os desempenhos dos modelos foram analisados para sete seções transversais de controle na bacia, considerando registros de vazões diárias para o período de tempo 1999 a 2013. Análise de sensibilidade dos parâmetros dos modelos permitiu identificação daqueles mais influentes contribuindo para a calibração dos modelos. Ambos foram calibrados considerando um período de seis anos e, em seguida, validados utilizando um período independente de seis anos, sendo comparadas vazões diárias simuladas e observadas. As médias dos coeficientes de Nash-Sutcliffe (NSE and NSElog) e de determinação (R2) estimados, considerando as sete estações de controle na bacia do rio Itapemirim, tanto para o período de calibração como para o de validação, para as simulações com o modelo MGB foram em torno de dez por cento maiores do que as correspondentes ao SWAT. Considerando critérios de classificação elaborados por Moriasi et al. (2015), estes valores de coeficientes indicam que as simulações realizadas com o modelo SWAT podem ser classificadas como satisfatórias e as realizadas com o MGB como boas. Porém, quando analisados os erros percentuais relativos a reproduções, principalmente de vazões máximas e mínimas anuais, estes se apresentaram altos para muitas seções de controle. Desta forma, critérios empíricos de classificação de desempenhos de modelos, como o proposto por estes autores, devem ser utilizados com cautela e considerando os objetivos da modelagem. As diferenças nos desempenhos dos modelos podem ser atribuídas principalmente aos mecanismos de geração e produção de escoamento dos dois modelos. Resultados não permitem concluir que qualquer dos modelos hidrológicos utilizados seja superior ao outro para todos os locais nem para todas as medidas de desempenho de modelos. Não há consenso nas pesquisas em modelagem de chuva-vazão sobre qual estrutura de modelo deve ser preferida, uma vez que fatores como formulação do modelo, parametrização e habilidade do modelador possuem grande influência nas precisões das simulações.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13596
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectSWAT
dc.subjectMGB
dc.subjectModelo hidrológico
dc.subjectComparação de modelos
dc.subjectModelo distribuído
dc.subjectHydrologic model
dc.subjectModel comparison
dc.subjectDistributed model.
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleAnálise comparativa de modelos hidrológicos em função de suas estruturas e parametrização e de resultados de aplicações em bacias hidrográficas
dc.title.alternativeComparative analysis of hydrological models based on their structures and parametrization and results of applications in river basins
dc.typemasterThesis
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