scholarly journals MODELOS HIDROLÓGICOS SAC-SMA E IPH II: CALIBRAÇÃO E AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO NA ESTIMATIVA DE VAZÕES NA BACIA DO RIO PIRACICABA (MG)

Irriga ◽  
2020 ◽  
Vol 25 (2) ◽  
pp. 202-222
Author(s):  
Eduardo Morgan Uliana ◽  
Demetrius David da Silva ◽  
Michel Castro Moreira ◽  
Silvio Bueno Pereira ◽  
Donizete Dos Reis Pereira
Keyword(s):  
Soil Moisture ◽  
Water Resources ◽  
River Basin ◽  
Efficiency Index ◽  
Minas Gerais ◽  
Mato Grosso ◽  
Soil Moisture Accounting ◽  
Shuffled Complex Evolution ◽  
And Performance ◽  
Piracicaba River

MODELOS HIDROLÓGICOS SAC-SMA E IPH II: CALIBRAÇÃO E AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO NA ESTIMATIVA DE VAZÕES NA BACIA DO RIO PIRACICABA (MG)4     EDUARDO MORGAN ULIANA1; DEMETRIUS DAVID DA SILVA2; MICHEL CASTRO MOREIRA2; SILVIO BUENO PEREIRA2 E DONIZETE DOS REIS PEREIRA3   1Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais, Universidade Federal de Mato Grosso, Avenida Alexandre Ferronato, 1200, Setor Industrial, CEP. 78557-267, Sinop, Mato Grosso, Brasil, [email protected]   2Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa, Campus Universitário, CEP. 36570-900, Viçosa, Minas Gerais, Brasil, [email protected], [email protected] 3Instituto de Ciências Agrárias, Universidade Federal de Viçosa, Rodovia LMG 818, km 06, CEP. 35690-000, Florestal, Minas Gerais, Brasil, [email protected] 4 O artigo é referente ao capítulo 1 da tese de doutorado do primeiro autor.     1 RESUMO   O objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho dos modelos conceituais chuva-vazão Soil Moisture Accounting (SAC-SMA) e IPH II para a estimativa das vazões diárias na bacia hidrográfica do rio Piracicaba (MG), de modo que os mesmos possam ser utilizados para subsidiar o planejamento e a gestão de recursos hídricos na bacia. O estudo foi realizado em três seções de monitoramento de vazão da bacia do rio Piracicaba, localizada no estado de Minas Gerais - Brasil. A calibração dos modelos foi realizada com o algoritmo SCE-UA, utilizando como função objetivo o índice de Nash-Sutcliffe. Os valores do índice de eficiência de Nash-Sutcliffe obtidos nas três seções de monitoramento foram de 0,87, 0,78 e 0,71 para o modelo SAC-SMA e de 0,88, 0,80, e 0,73 para o modelo IPH II, confirmando que os modelos são “adequados e bons” para a estimativa das vazões diárias. Concluiu-se, portanto, que os modelos SAC-SMA e IPH II são adequados para a estimativa das vazões diárias de cursos de água da bacia do rio Piracicaba (MG), demonstrando potencial para serem utilizados em estudos relacionados com simulação hidrológica e gestão de recursos hídricos em bacias hidrográficas de regiões tropicais.   Palavras-chave: modelo concentrado, chuva-vazão, planejamento de recursos hídricos, previsão.     ULIANA, E. M.; SILVA, D. D.; MOREIRA, M. C.; PEREIRA, S. B.; PEREIRA, D. R. SAC-SMA AND IPH II HYDROLOGICAL MODELS: CALIBRATION AND PERFORMANCE ASSESSMENT FOR WATER FLOW ESTIMATE IN PIRACICABA RIVER BASIN (MG)     2 ABSTRACT   The aim of this study was to evaluate the performance of conceptual models Sacramento - Soil Moisture Accounting (SAC-SMA) and IPH II for daily flow estimation in Piracicaba river basin, Minas Gerais, so that they may be used in the planning and management of water resources in the river basin. The study was carried out in three runoff-monitoring sections on Piracicaba river basin, located in the State of Minas Gerais - Brazil. Model calibration was performed through the Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) algorithm, whose objective function was the Nash-Sutcliffe efficiency index. The Nash-Sutcliffe efficiency index values obtained in the three monitoring-sections were 0.87, 0.78, and 0.71 for the SAC-SMA model, and 0.88, 0.80, and 0.73 for the IPH II one. These values confirm that the models are “appropriate and good” for daily flow estimations. Overall, both models can be further used for hydrologic simulations and water resources management in tropical river basins.   Keywords: concentrated models, rainfall-runoff, planning of water resources, forecast.

scholarly journals Application of SAC-SMA and IPH II hydrological models in the Teles Pires River basin, Brazil

RBRH ◽  
2019 ◽  
Vol 24 ◽  
Author(s):  
Eduardo Morgan Uliana ◽  
Frederico Terra de Almeida ◽  
Adilson Pacheco de Souza ◽  
Ibraim Fantin da Cruz ◽  
Luana Lisboa ◽  
...  
Keyword(s):  
River Basin ◽  
Water Resource Management ◽  
Management Strategies ◽  
Rainfall Runoff ◽  
Detailed Model ◽  
Mato Grosso ◽  
Soil Moisture Accounting ◽  
Shuffled Complex Evolution ◽  
Runoff Modeling ◽  
And Performance

ABSTRACT Parameterization and performance analysis of a hydrological model allow its consolidation, so that water-resource management strategies could be evaluated and extreme events forecast. In this context, this study aimed to evaluate the performance of the Sacramento Soil Moisture Accounting (SAC-SMA) and IPH II models for runoff estimation in the Teles Pires River basin, which is located in the Amazon region, State of Mato Grosso, Brazil. Both models were automatically calibrated using Shuffled Complex Evolution algorithm (SCE-UA) and validated for five runoff monitoring units. Our results showed that both are suitable for daily runoff modeling in the Teles Pires River basin with higher performance in larger drainage area basins. We can also infer that the simple use of complex rainfall-runoff models might not provide improved estimates. Although the SAC-SMA is the most complex and detailed model for hydrological processes, it has not outperformed IPH II in any of the monitoring units in the Teles Pires River.

scholarly journals DESENVOLVIMENTO DE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA ESTIMATIVA DAS VAZÕES DIÁRIAS NA BACIA DO RIO PIRACICABA5

Irriga ◽  
2018 ◽  
Vol 23 (4) ◽  
pp. 756-772
Author(s):  
Eduardo Morgan Uliana ◽  
Demetrius David da Silva ◽  
Michel Castro Moreira ◽  
Donizete Dos Reis Pereira ◽  
Silvio Bueno Pereira ◽  
...  
Keyword(s):  
Neural Networks ◽  
Artificial Neural Networks ◽  
River Basin ◽  
Hydrologic Modeling ◽  
Minas Gerais ◽  
Mato Grosso ◽  
Artificial Neural ◽  
E Mail ◽  
Daily Flows ◽  
Piracicaba River

DESENVOLVIMENTO DE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA ESTIMATIVA DAS VAZÕES DIÁRIAS NA BACIA DO RIO PIRACICABA5     EDUARDO MORGAN ULIANA1; DEMETRIUS DAVID DA SILVA2; MICHEL CASTRO MOREIRA3; DONIZETE DOS REIS PEREIRA4; SILVIO BUENO PEREIRA2 E FREDERICO TERRA DE ALMEIDA1   1Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais (ICAA), Avenida Alexandre Ferronato, CEP.: 78557-267, Sinop – MT, Brasil, e-mail: [email protected], [email protected]. 2Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Engenharia Agrícola, Avenida Peter Henry Rolfs, CEP.: 36570-900, Viçosa – MG, Brasil, e-mail: [email protected]. 3Universidade Federal do Oeste da Bahia, Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias, Rua Professor José Seabra de Lemos, CEP.: 47808-021, Barreiras – BA, Brasil, e-mail: [email protected]. 4Universidade Federal de Viçosa (UFV), Instituto de Ciências Agrárias, Rodovia LMG 818, km 06, Florestal – MG, Brasil, e-mail: [email protected]. 5O artigo é referente ao capítulo 3 da tese de doutorado do primeiro autor.     1 RESUMO   As Redes Neurais Artificiais (RNAs) são uma alternativa na modelagem hidrológica para a estimativa das vazões dos cursos de água a partir de dados hidrometeorológicos. O objetivo do trabalho foi desenvolver Redes Neurais Artificiais para estimar as vazões diárias na bacia hidrográfica do rio Piracicaba, Minas Gerais. O estudo foi realizado em três seções de monitoramento de vazão da bacia do rio Piracicaba, localizada no Estado de Minas Gerais - Brasil. No desenvolvimento das RNAs foram realizados a coleta e seleção dos dados; a definição da arquitetura da rede; e o treinamento e validação das redes desenvolvidas. A maior parte das RNAs desenvolvidas apresentou coeficiente de Nash-Sutcliffe maior que 0,80 o que permitiu classificar os modelos como bons para a estimativa das vazões. Com base nos resultados, pode-se concluir que as RNAs são adequadas para a estimativa das vazões diárias na bacia do rio Piracicaba e podem ser empregadas na estimativa de eventos extremos e no gerenciamento dos recursos hídricos.   Palavras-Chave: modelo empírico inteligência artificial, modelagem hidrológica.     ULIANA, E. M.; SILVA, D. D.; MOREIRA, M. C.; PEREIRA, D. R.; PEREIRA, S. B.; ALMEIDA, F. T. ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS FOR DAILY FLOW ESTIMATES IN THE PIRACICABA RIVER BASIN     2 ABSTRACT   Artificial neural networks (ANNs) have been used alternatively in hydrologic modeling to estimate accurately watercourse flows based on hydrometeorological data. This study developed artificial neural networks to estimate daily flows in Piracicaba river basin, in Minas Gerais state (Brazil). For this, we used three runoff-monitoring sections of the Piracicaba river basin, with an area of 5,304.0 km2, and located in the State of Minas Gerais – Brazil. For designing the ANNs to estimate daily flows, we adopted the following steps: data collection and selection, network architecture definition, training and validation of results. The results showed that ANNs are adequate to estimate daily flows in Piracicaba river basin.   Keywords: empirical model, artificial intelligence, hydrologic modeling.

Rainfall-runoff modeling considering soil moisture accounting algorithm, case study: Karoon III River basin

2016 ◽  
Vol 43 (4) ◽  
pp. 699-710 ◽  
Author(s):  
Homa Razmkhah ◽  
Bahram Saghafian ◽  
Ali-Mohammad Akhound Ali ◽  
Fereydoun Radmanesh
Keyword(s):  
Soil Moisture ◽  
River Basin ◽  
Rainfall Runoff ◽  
Soil Moisture Accounting ◽  
Runoff Modeling

scholarly journals Proposta de enquadramento de corpos hídricos em classes de uso na bacia hidrográfica do rio Piranga utilizando geoprocessamento

2020 ◽  
Vol 13 (5) ◽  
pp. 2491
Author(s):  
Fernanda Mourão Fonseca Carneiro ◽  
Micael De Souza Fraga ◽  
Guilherme Barbosa Reis ◽  
Tiago Tozi ◽  
Demetrius David da Silva
Keyword(s):  
Water Quality ◽  
Water Resources ◽  
Population Density ◽  
River Basin ◽  
Minas Gerais ◽  
Water Bodies ◽  
Conformity Index ◽  
Qualitative And Quantitative ◽  
Reference Flow ◽  
Class 1

O enquadramento dos corpos d’água em classes de uso consiste em uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, pois permite a conexão entre os seus aspectos qualitativos e quantitativos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo elaborar uma proposta de enquadramento dos corpos hídricos em classes de uso na bacia do rio Piranga, estado de Minas Gerais. A metodologia foi aplicada em função de critérios considerados relevantes ao enquadramento e da meta de qualidade da água a ser alcançada na bacia, sendo executada com o auxílio do geoprocessamento. Os critérios utilizados para a elaboração do enquadramento foram: finalidade das outorgas, volume outorgado, uso e a ocupação do solo, vazão mínima de referência e densidade populacional. Para cada critério foi atribuído um peso e o mapa de enquadramento foi gerado a partir da sobreposição dos mapas dos critérios adotados. Para definição das áreas prioritárias de intervenção, o Índice de Conformidade ao Enquadramento (ICE) foi calculado com base no enquadramento obtido para os trechos de rio. Como resultado, os rios Piranga, Xopotó, Turvo Limpo e Ribeirão dos Oratórios foram enquadrados nas classes 1 e 2, sendo as zonas de cabeceira enquadradas prioritariamente como classe 1 com exceção para o rio Turvo Limpo, que foi classificado como classe 2 em toda sua extensão. Os resultados mostraram que a metodologia se mostrou adequada, entretanto alguns ajustes foram fundamentais para a obtenção do mapa final de enquadramento dos corpos hídricos na bacia. Proposed framing of water bodies in use classes in the Piranga river watershed using geoprocessingA B S T R A C TThe framing of water bodies in classes of use is an important tool for the management of water resources, as it allows the connection between their qualitative and quantitative aspects. Thus, the present work had as objective to elaborate a proposal of framing the water bodies in classes of use in the Piranga river basin, state of Minas Gerais. The methodology was applied according to criteria considered relevant to the framework and the water quality target to be obtained in the basin, being carried out with the aid of geoprocessing. The criteria used to elaborate the proposal were the purposes of the grants, volumes granted, usage and occupation of the soil, minimum reference flow and population density. For each criterion, a weight was attributed, and the framing map was generated from the overlay of the adopted criteria maps. Framing Conformity Index (FCI) was also calculated in order to define priority areas for intervention purposes. As a result, Piranga, Xopotó, Turvo Limpo e Oratórios rivers were classified in classes 1 and 2, and the headwaters classified as class 1, except for the Turvo Limpo river, which was classified as class 2 throughout extension. The results showed that the methodology proved to be adequate, however some adjustments were essential to obtain the final map of the water bodies in the basin.Keywords: geoprocessing, hydrology, Minas Gerais, water quality.

scholarly journals Land-use change may exacerbate climate change impacts on water resources in the Ganges basin

2017 ◽  
pp. 1-33
Author(s):  
Gina Tsarouchi ◽  
Wouter Buytaert
Keyword(s):  
Climate Change ◽  
Land Use ◽  
Soil Moisture ◽  
Water Resources ◽  
Land Use Change ◽  
River Basin ◽  
Land Surface ◽  
Surface Model ◽  
Climate Change Scenarios ◽  
Northern India

Quantifying how land-use change and climate change affect water resources is a challenge in hydrological science. The Upper Ganges (UG) river basin in northern India experiences monsoon flooding almost every year. Studies have shown evidence of strong coupling between the land surface (soil moisture) and atmosphere (precipitation) in northern India, which means that regional climate variations and changes in land use/cover could influence the temporal dynamics of land-atmosphere interactions. <br><br> This work aims to quantify how future projections of land-use and climate change are affecting the hydrological response of the UG river basin. Two different sets of modelling experiments were run using the JULES Land Surface Model and covering the period 2000&amp;ndash;2035: In the first set, climate change is taken into account, as JULES was driven by the CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) outputs of 21 models, under two Representative Concentration Pathways (RCP4.5 &amp; RCP8.5), whilst land use was kept constant at year 2010. In the second set, both climate change and land-use change were taken into consideration, as apart from the CMIP5 model outputs, JULES was also forced with a time-series of 15 future land-use scenarios, based on Landsat satellite imagery and Markov chain simulation. Variations in hydrological variables (stream flow, evapotranspiration and soil moisture) are calculated during the simulation period. <br><br> Significant changes in the near-future (years 2030&amp;ndash;2035) hydrologic fluxes arise under future land cover and climate change scenarios pointing towards a severe increase in high extremes of flow: the multi-model mean of the 95th percentile of streamflow [Q<sub>5</sub>] is projected to increase by 63&amp;thinsp;% under the combined land-use and climate change high emissions scenario [RCP8.5]. The changes in all examined hydrological components are greater in the combined land-use and climate change experiment. <br><br> Results are further presented in a water resources context, aiming to address potential implications of climate change from a water-demand perspective, highlighting that that demand thresholds in the UG region are projected to be exceeded in the future winter months (Dec&amp;ndash;Feb).

scholarly journals A Geração de Conflitos pelo Uso da Água na Bacia do Rio Paracatu, Noroeste de Minas Gerais, Brasil

2021 ◽  
Vol 14 (2) ◽  
pp. 834
Author(s):  
Mariana Morales Leite Costa ◽  
Aline Souza Cavalcante ◽  
Cíntia Maria Ribeiro Vilarinho ◽  
Marcelo Gonzaga Muller ◽  
Roberto Cezar Almeida Monte-Mor ◽  
...  
Keyword(s):  
Water Resources ◽  
River Basin ◽  
Water Use ◽  
Water Demand ◽  
High Water ◽  
Minas Gerais ◽  
Master Plan ◽  
Conflict Area ◽  
The World ◽  
Water Courses

Os conflitos pela água são decorrentes da grande demanda hídrica, cada vez mais frequente, devido à diminuição do abastecimento em todo o mundo. No Brasil, os conflitos são declarados em várias bacias hidrográficas, cenário que colocou diversas regiões em situação de escassez hídrica. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar indícios de conflitos pela água na bacia do rio Paracatu, o que se justifica pela necessidade de aprofundar conhecimentos, visto que o país possui uma das maiores reservas de água doce do mundo e apresenta inúmeras situações de extrema escassez e dificuldade de acesso desse o recurso. A pesquisa envolveu a lista de declarações de áreas de conflitos na bacia, os levantamentos de outorgas e usos insignificantes e a análise do Plano Diretor de Recursos Hídricos (PDRH). Dessa forma, os resultados mostraram que o PDRH da bacia do Paracatu não foi atualizado conforme recomendado, além de não apontar diretamente o potencial de indisponibilidade hídrica na região. Além disso, houve um aumento de 66% de concessões com uma relação crescente com o número de Declarações de Áreas de Conflitos (DAC) emitidas. Os conflitos gerados pela escassez hídrica influenciam significativamente as condições socioambientais da bacia, onde, a maioria dos municípios da própria bacia se encontram em situação de extrema pobreza, de acordo com os índices econômicos atualmente utilizados. Portanto, o estudo identificou a existência de cinco cursos d'água com conflitos declarados, demonstrando a necessidade de planejamento e melhoria da gestão do uso da água para garantir o abastecimento desse recurso para as atuais e futuras gerações.    The Generation of Conflicts over Water Use in the Paracatu River Basin,                                Northwest of Minas Gerais, Brazil A B S T R A C TConflicts over water originate from the high-water demand, which has been increasingly frequent due to the decrease in water supply worldwide. In Brazil, conflicts are declared in several hydrographic basins; scenario that put several regions in a situation of water scarcity. Thus, the objective of the study was to evaluate evidence of conflict over water in the Paracatu River basin, justified by the need to deepen knowledge, since the country has the largest freshwater reserve in the world and experiences situations of extreme scarcity and difficulty in accessing the resource. The research involved the list of conflict area declarations in the basin, survey of grants and insignificant uses and analysis of the water resources master plan. Thus, the results showed that the water resources development plan for the Paracatu basin was not updated as recommended, in addition to not directly pointing out the potential for water unavailability in the region. In addition, there was a 66% increase in the number of grants with an increasing relationship to the number of DAC’s issued. Conflicts significantly influence the socio-environmental conditions of the basin, where most municipalities are in extreme poverty. In conclusion, the work identified the existence of five water courses with declared conflicts, demonstrating the need for planning and improving water use management to guarantee the supply of this resource for the current and future generations.Keywords - Water Demand, Conflict Area Declaration, Irrigation

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