Uso de modelo hidrodinâmico para determinação da vazão a partir de medições de nível

Abstract

Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado. RESUMOO uso de modelos hidrodinâmicos para a determinação das vazões em cursos d'água tem crescido nos últimos anos devido aos problemas relativos à utilização do método da curva-chave para monitoramento das vazões. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um método para determinação das vazões em canais abertos utilizando algoritmos evolucionários multiobjetivos (NSGA-II) e medições de nível da superfície livre associadas a um modelo hidrodinâmico. Dados obtidos de ensaios em um canal experimental de laboratório foram utilizados para calibração e validação do modelo. O algoritmo de otimização NSGA-II apresentou excelentes resultados, obtendo-se coeficientes de Nash-Sutcliffe superiores a 0,99 tanto para a calibração quanto para a validação do modelo hidrodinâmico. As vazões calculadas pelo modelo hidrodinâmico apresentaram uma variação de até 150% para um mesmo nível quando comparadas às vazões estimadas pela curva-chave, o que demonstrou que o uso da curva-chave para medição de vazão em regime variável apresenta erros elevados. Palavras-chave:Otimização multiobjetivo; Equações de Saint-Venant; Escoamento não permanente; NSGA-II; Curva-chave. ABSTRACTThe use of hydrodynamic models to determine stream discharges has been grown in recent years due to the problems regarding the use of rating curve method for discharge estimating. This study aims to develop a method for determining discharges in open channels using multiobjective evolutionary algorithms (NSGA-II) and free surface level measurements associated with a hydrodynamic model. Data obtained from experiments on a laboratory experimental channel have been used for model calibration and validation. NSGA-II optimization algorithm presented excellent results and Nash-Sutcliffe coefficients greater than 0.99 have been obtained for both calibration and validation of the hydrodynamic model. Discharges calculated by the hydrodynamic model showed variations of up to 150% for the same level when compared to the discharges estimated by the rating curve, which showed that the use of rating curve for discharge measurements during transient flows results in high errors.

Joint calibration of a hydrological model and rating curve parameters for simulation of flash flood in urban areas

“…In an artificial channel study with a hydrodynamic model, Oliveira et al (2016) identified a variation of 150% for the same level when comparing the rating curve to the model and using a multiobjective evaluation in the hydrodynamic model. The outcome presents a reduction of this discrepancy by assuming a possible set of roughness.…”

Calibração de um modelo hidrodinâmico em um canal urbano utilizando algoritmos genéticos multiobjetivos

“…O modelo foi implementado em ambienta MATLAB, sendo testado para um canal de laboratório de 4 m (OLIVEIRA et al 2016). …”

Analysis of the Uncertainty in Estimates of Manning’s Roughness Coefficient and Bed Slope Using GLUE and DREAM

“…The methods usually applied to river discharge determination could be performed directly or indirectly. Direct river discharge estimations employ accurate equipment including the Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP), Acoustic Doppler Velocimeter (ADV), mechanical current meters, drones, and others [1]. Even though these ways of measuring the flow can lead to results with high resolution, this equipment is expensive and may require a professional to deal with the situation in the field and during post-processing [2].…”

“…Even though these ways of measuring the flow can lead to results with high resolution, this equipment is expensive and may require a professional to deal with the situation in the field and during post-processing [2]. There is also physical risk to the professional handling of this equipment during flooding [1,3,4].…”