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Tipo do documento: Dissertação
Título: Variabilidade decenal de chuva e vazão e seu impacto no cálculo de vazões de referência para séries históricas de usinas hidrelétricas do centro, sul e sudeste do Brasil
Título(s) alternativo(s): Flow and rainfall decenal variability and its impact on determining reference flows for historical series of hydroelectric power plants in central, southern and southeastern Brazil 2023
Primeiro orientador: Souza, Lúcio Silva de
Primeiro membro da banca: Dourado, Francisco
Segundo membro da banca: Herms, Friedrich Wilhelm
Terceiro membro da banca: Souza, Enio Pereira de
Resumo: A não estacionaridade de séries históricas de vazão é uma realidade na maioria dos reservatórios do centro-oeste, sudeste e sul do Sistema Interligado Nacional (SIN). Nessas regiões brasileiras é marcante a quebra de estacionaridade em meados da década de 1970, de forma que a maioria das anomalias negativas acontecem antes dessa década e a maioria das anomalias positivas ocorrem depois. Em 1976 ocorreu uma mudança de fase da Oscilação Decenal do Pacífico (ODP) com grandes impactos na climatologia ao redor de todo o globo terrestre. O objetivo deste trabalho é analisar a influência de variabilidades decenais que estão presentes nas bacias hidrográficas. Primeiramente foram selecionadas 6 bacias incrementais na região hidrográfica do Paraná de 1950 a 2020 e extraídas as datas de mínimo e máximo de acumulado de anomalias, que ocorrem normalmente nas décadas de 1970 e 2010, respectivamente. Primeiramente dividindo as séries de vazão entre o ano de 1950 e a data de mínimo acumulado e entre as datas de mínimo e máximo acumulado, foi verificado que a precipitação entre esses dois períodos aumenta de 13% a 44%, e que para a vazão natural esse aumento é de 30% a 102%. As curvas de chuva e vazão se assemelham com o padrão de variabilidade do índice MEIv2 que representa os eventos El Ninho de Oscilação Sul (ENOS). Para as outras bacias esses mínimos ocorrem antes da “virada do Pacífico” supracitada. Posteriormente isolou-se paras as mesmas 6 incrementais, a contribuição da precipitação no aumento de vazão, desconsiderando o uso do solo. Para isso, utiliza-se uma metodologia que não se trata de modelagem hidrológica detalhada, mas os resultados indicam que o papel da chuva é predominante com contribuições de 68% a 84% para o incremento de vazões. Em sequência foram analisadas 50 séries históricas de vazão natural diária de 1931 a 2019, verificando-se por testes paramétricos e não paramétricos que 98% das séries não são estacionárias. Por fim são calculadas as vazões de referência Q_(95 ) e Q_(7,10 ), média e desvio padrão com a mesma metodologia de partição temporal. As variações médias desses quatro parâmetros, do primeiro período de anomalias predominantemente negativas para o segundo período de anomalias predominantemente positivas, para as 50 usinas foram de 35%, 17%, 33% e 36% respectivamente. Foi desenvolvido e disponibilizado em repositório um código aberto para processamento e visualização de séries temporais que representa a disponibilidade pretérita de chuva com uma única entrada de um arquivo de contorno que esteja localizado em qualquer região do território brasileiro. Com um padrão decenal de variabilidade claro em uma região tão estratégica para o sistema hídroenergético brasileiro, o alongamento das séries históricas e o avanço científico em compreender as interações entre oceano e atmosfera, novas metodologias podem ser criadas como ferramenta também no âmbito de planejamento de recursos hídricos. As observações de tendências flutuantes em séries de vazão e um prognóstico climático no horizonte de décadas podem ser avaliados para melhor definição de vazões de referências para gestão de recursos hídricos e projetos hidráulicos.
Abstract: The non-stationarity of historical flow series is a reality in most reservoirs in the Midwest, Southeast, and South of the National Interconnected System (SIN). In these Brazilian regions, the break in stationarity is remarkable in the mid-1970s, so that most negative anomalies occur before that decade and most positive anomalies occur after. In 1976, there was a phase shift in the Pacific Decadal Oscillation (PDO) with significant impacts on climatology around the globe. The objective of this work is to analyze the influence of decadal variabilities that are present in the hydrographic basins. Firstly, 6 incremental basins were selected in the Paraná hydrographic region from 1950 to 2020, and the dates of minimum and maximum accumulated anomalies were extracted, which normally occur in the 1970s and 2010s, respectively. Firstly, dividing the flow series between the year 1950 and the date of minimum accumulation and between the dates of minimum and maximum accumulation, it was verified that precipitation between these two periods increases from 13% to 44%, and that for natural flow, this increase is from 30% to 102%. The rainfall and flow curves resemble the variability pattern of the MEIv2 index, which represents El Niño Southern Oscillation (ENSO) events. For the other basins, these minima occur before the aforementioned "Pacific shift". Subsequently, for the same 6 incremental basins, the contribution of precipitation to the increase in flow was isolated, disregarding land use. For this, a methodology that does not involve detailed hydrological modeling is used, but the results indicate that the role of rainfall is predominant with contributions from 68% to 84% for the increase in flows. Next, 50 historical series of daily natural flow from 1931 to 2019 were analyzed, verifying by parametric and non-parametric tests that 98% of the series are non-stationary. Finally, the reference flows Q_(95 ) and Q_(7,10 ), mean, and standard deviation were calculated with the same temporal partition methodology. The average variations of these four parameters, from the first period of predominantly negative anomalies to the second period of predominantly positive anomalies, for the 50 plants were 35%, 17%, 33%, and 36%, respectively. An open-source code for processing and visualizing time series was developed and made available in a repository, representing the past availability of rainfall with a single input of a contour file located anywhere in the Brazilian territory. With a clear decadal variability pattern in such a strategic region for the Brazilian hydroelectric system, the extension of historical series and scientific advances in understanding ocean-atmosphere interactions, new methodologies can be created as a tool also in the scope of water resources planning. Observations of fluctuating trends in flow series and a climate prognosis on the horizon of decades can be evaluated for a better definition of reference flows for water resources management and hydraulic projects.
Palavras-chave: Acumulado de anomalias
Bacia incremental
Oscilação decenal do pacífico
Accumulated anomalies
Incremental basin
Pacific decadal oscillation
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS::AGUAS SUBTERRANEAS E POCOS PROFUNDOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências
Programa: Programa de Pós-Graduação em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA)
Citação: PAIVA, Walter de Meira Lima. Variabilidade decenal de chuva e vazão e seu impacto no cálculo de vazões de referência para séries históricas de usinas hidrelétricas do centro, sul e sudeste do Brasil. 2023. 138 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos - PROF-ÁGUA) - Centro de Tecnologia e Ciências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21870
Data de defesa: 16-Dez-2023
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROF-ÁGUA)



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