Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/28978

Type: Dissertação
Title: Técnicas de inteligência computacional aplicadas à modelagem chuva vazão
Author(s)/Inventor(s): Oliveira, Mayara Villela de
Advisor: França, Gutemberg Borges
Abstract: A modelagem chuva-vazão é fundamental para a gestão de recursos hídricos, porém, sua natureza intrinsecamente não linear e a influência de fenômenos climáticos de grande escala representam um desafio metodológico significativo para modelos hidrológicos tradicionais. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar um modelo de previsão de vazões mensais para a Circunscrição Hidrográfica DO 3, exutório em Naque Velho, utilizando técnicas de inteligência computacional. A metodologia adotada explorou o potencial das Redes Neurais Artificiais (RNA), acopladas ao Algoritmo Genético (AG). Utilizado para a busca global de um conjunto ótimo de pesos sinápticos, visando superar a vulnerabilidade do algoritmo backpropagation a mínimos locais e garantindo maior robustez e precisão ao treinamento da rede. Os resultados demonstraram que o modelo alcançou desempenho mediano, convergindo em menos de 20 gerações, com fitness final de 0,79. Os eventos de cheia foram integralmente capturados dentro da faixa superior prevista, confirmando que o modelo incorporou adequadamente o efeito de precipitação antecedente e a memória de escoamento superficial, contudo apresentou desempenho superior no período de seca. A cobertura total dos extremos (COV_ext=1) comprova a habilidade do sistema em lidar com episódios hidrologicamente críticos sem inflar as previsões médias. O modelo consolida uma abordagem híbrida capaz de representar a incerteza e a variabilidade sazonal da bacia. Sua estrutura permite que o comportamento hidrológico seja modelado de forma mais fiel, mantendo robustez estatística e simplicidade operacional
Abstract: Rainfall-runoff modeling is fundamental for water resource management; however, its inherently non-linear nature and the influence of large-scale climatic phenomena represent a significant methodological challenge for traditional hydrological models. This work aimed to develop and evaluate a monthly flow forecasting model for the DO 3 Hydrographic District, outlet at Naque Velho, using computational intelligence techniques. The methodology adopted explored the potential of Artificial Neural Networks (ANNs) coupled with a Genetic Algorithm (GA). This was used for the global search of an optimal set of synaptic weights, aiming to overcome the vulnerability of the backpropagation algorithm to local minima and ensuring greater robustness and accuracy in network training. The results demonstrated that the model achieved median performance, converging in less than 20 generations, with a final fitness of 0.79. Flood events were fully captured within the upper predicted range, confirming that the model adequately incorporated the effect of antecedent precipitation and surface runoff memory; however, it showed superior performance during the dry season. The complete coverage of extremes (COV_ext=1) demonstrates the system's ability to handle hydrologically critical episodes without inflating average predictions. The model consolidates a hybrid approach capable of representing the uncertainty and seasonal variability of the basin. Its structure allows for a more faithful modeling of hydrological behavior, maintaining statistical robustness and operational simplicity
Keywords: Precipitação (Meteorologia)
Climatologia
Inteligência computacional
Hidrologia
Medidores de fluxo
Modelos matemáticos
Algorítmos genéticos
Precipitation (Meteorology)
Climatology
Computational intelligence
Hydrology
Flow meters
Mathematical models
Genetic algorithms
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA
Program: Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
Production unit: Instituto de Geociências
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Mar-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: OLIVEIRA, Mayara Villela de. Técnicas de inteligência computacional aplicadas à modelagem chuva-vazão. 76 f. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
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