Discharge prediction using hydraulic characteristics of mean velocity equation

Faria

et al. 2020

Water

River discharge data are critical to elaborating on engineering projects and water resources management. Discharge data must be precise and collected with good temporal resolution. To elaborate on a more accurate database, this paper aims to quantify the uncertainty generated while applying Bayesian inference through the GLUE and DREAM methods. Both methods were used to estimate hydraulic parameters and compare between them with Manning’s equation. Throughout the statistical analysis, the uncertainties in the application of the models are used to determine the parameters of Manning’s roughness coefficient and bed slope. The validation was made via a comparison of the calculated maximum and minimum discharges, and the observed flow available at HidroWeb. In conclusion, both methods estimated the hydraulic parameters well, but a higher relative deviation was seen in the intervals with smaller calculated discharges; DREAM appears to be more accurate than GLUE, once the relative deviation in GLUE became greater.

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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

Reis

Faria

et al. 2020

Water

“…Eles requerem menos informações de batimetria, mas necessitam de informações de vazões e da seção para ajustar os parâmetros do modelo (CORATO et al, 2011;MORAMARCO et al, 2011). Informações de velocidades podem ser empregadas para este fim, mas deve-se considerar um perfil de velocidades para estimar a vazão (CHOO et al, 2013(CHOO et al, , 2014. Esses modelos precisam de poucos dados batimétricos adicionais, sendo que Aricò et al (2010) indicam que 500 m de comprimento do trecho do curso d'água são suficientes.…”

Section: Introductionunclassified

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

Oliveira

Soares

et al. 2016

RBRH

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.

“…Dados de velocidades podem ser empregadas para este fim, porém é preciso considerar um perfil de velocidades para estimar a vazão CHOO et al, 2014). Tais modelos requerem menos informações adicionais da geometria, tanto que Aricò et al (2010) indicam que o conhecimento de 500 m das características do trecho de canal são suficientes para este tipo modelagem.…”

Section: -Introduçãounclassified

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

Formiga

Oliveira²,

et al. 2016

Cieng

RESUMOEste trabalho tem por objetivo efetuar a calibração de um modelo hidrodinâmico para canais abertos utilizando algoritmos evolucionários multiobjetivos a partir de medições de nível da água. O método foi aplicado em um canal urbano com revestimento lateral de Gabião e com macrorrugosidades de fundo. Por ser um modelo hidráulico com poucos parâmetros, empregou-se apenas um evento para calibração dos parâmetros do coeficiente de rugosidade de Manning, referentes aos trechos apenas com revestimentos com Gabião e com macrorrugosidade de concreto. Outros três eventos foram usados para validação. Para tanto, foram empregadas duas funções objetivo na calibração pelo uso do algoritmo de otimização NSGA-II, o coeficiente de eficiência de Nash-Sutcliffe e o erro da cota de pico. O NSGA-II apresentou excelentes resultados, obtendo-se coeficientes de Nash-Sutcliffe superiores a 0,96, e erros da cota máxima inferiores a 0,40 cm, tanto para calibração quanto para validação, em todos os eventos. Os valores médios encontrados para os coeficientes de rugosidade de Manning foram de 0,0905 para o trecho com macrorrugosidade de fundo de concreto e de 0,0277 para o trecho com Gabião. Palavras-chave: Otimização multiobjetivo; Equações de Saint-Venant; Escoamento não permanente; NSGA-II; curvachave. ABSTRACTThis paper aims to perform calibration of a hydrodynamic model for open channels using evolutionary algorithms multiobjectives from water level measurements. The method was applied in an urban channel with gabion coating with bottom macro-roughness. An event was used to calibrate parameters and three events for validation. Two objective functions were used in the optimization, the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient and the error of the peak quota. The NSGA-II optimization algorithm presented excellent results, obtaining Nash-Sutcliffe coefficients higher than 0.96, and errors of maximum dimension less than 0.40 cm for both calibration and validation of every event. The value of the roughness was found to be 0.0905 for the path with obstacles and 0.0277 for the part with gabion. Keywords: Multi-objective optimization; Saint-Venant equations; Unsteady flow; NSGA-II; Rating curve. -INTRODUÇÃOAs informações de vazões são essenciais na análise hidrológica sendo fundamentais em estudos de dimensionamento de estruturas, planejamento e gerenciamento de recursos hídricos, sistemas de alerta em tempo real, dentro outros. Uma grande parte destes estudos hidrológicos requer o emprego de modelos chuva-vazão, nos quais as vazões são também as principais variáveis. No entanto, a precisão da informação do escoamento e da precipitação são fundamentais para redução das incertezas da modelagem, pois os erros provenientes dos dados afetam a confiabilidade dos resultados obtidos. Deste modo, modelos conceitualmente mais precisos, necessitam de informações mais confiáveis.No entanto, os dados de vazões confiáveis nos cursos d'água é a variável usual da Hidrologia mais difícil a ser obtida, pois é um procedimento muitas vezes demorado, perigoso e...