Previsão de vazões totais para horizonte de médio prazo via modelagem guiada por dados
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X87856Palavras-chave:
Previsão de afluências, Aprendizado de máquina, Weka, Operação de reservatórioResumo
Este trabalho apresenta a aplicação de redes neurais artificiais (RNA), algoritmo dos k-vizinhos mais próximos (KNN) e máquinas de regressão por vetores de suporte (SVR) para modelar a previsão de vazões afluentes ao reservatório de Sobradinho, na Bahia. Utilizando o software Weka, seis formulações foram testadas para previsões de 3 meses, com dados divididos em esquemas de validação cruzada e calibração-validação. A eficiência foi avaliada pelo coeficiente de Nash-Sutcliffe, destacando a superioridade da SVR. A inclusão de atributos como vazão média e precipitação melhorou as eficiências. O modelo usando KNN com 13 vizinhos foi incorporado à uma estratégia de otimização estocástica implícita aprimorada para a operação do reservatório. Este modelo foi comparado a outros métodos de operação, mostrando superioridade no índice de vulnerabilidade.
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Referências
Akbari, M., Overloop, P. J. v., & Afshar, A. (2010). Clustered k nearest neighbor algorithm for daily inflow forecasting. Water Resources Management, 25(5), 1341–1357. DOI: https://doi.org/10.1007/s11269-010-9748-z
Ávila, L., Mine, M. R. M., & Kaviski, E. (2020). Probabilistic long-term reservoir operation employing copulas and implicit stochastic optimization. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 34(7), 931–947. DOI: https://doi.org/10.1007/s00477-020-01826-9
Celeste, A. B. & Billib, M. (2009). Evaluation of stochastic reservoir operation optimization models. Advances in Water Resources, 32(9), 1429–1443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2009.06.008
Chiamsathit, C., Adeloye, A. J., & Bankaru-Swamy, S. (2016). Inflow forecasting using artificial neural networks for reservoir operation. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences, 373, 209–214. DOI: https://doi.org/10.5194/piahs-373-209-2016
Giuliani, M., Lamontagne, J. R., Reed, P. M., & Castelletti, A. (2021). A state-of-the-art review of optimal reservoir control for managing conflicting demands in a changing world. Water Resources Research, 57(12). DOI: https://doi.org/10.1029/2021WR029927
Khadr, M. & Schlenkhoff, A. (2021). GA-based implicit stochastic optimization and RNN-based simulation for deriving multi-objective reservoir hedging rules. Environmental Science and Pollution Research, 28(15), 19107–19120. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-020-12291-w
Maddu, R., Pradhan, I., Ahmadisharaf, E., Singh, S. K., & Shaik, R. (2022). Short-range reservoir inflow forecasting using hydrological and large-scale atmospheric circulation information. Journal of Hydrology, 612, 128153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128153
Morettin, P. A. & Singer, J. M. S. (2023). Estatística e Ciência de Dados. LTC, Rio de Janeiro.
Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Liew, M. W. V., Bingner, R. L., Harmel, R. D., & Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885–900. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.23153
Nagy, I. V., Asante-Duah, K., & Zsuffa, I. (2002). Hydrological Dimensioning and Operation of Reservoirs: Practical Design Concepts and Principles. Springer Netherlands. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-015-9894-1
Nash, J. & Sutcliffe, J. (1970). River flow forecasting through conceptual models part I – A discussion of principles. Journal of Hydrology, 10(3), 282–290. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1694(70)90255-6
Refsgaard, J. C. (1990). Terminology, modelling protocol and classification of hydrological model codes. In Abbott, M. B. & Refsgaard, J. C., editors, Distributed Hydrological Modelling, pages 17–39. Springer Netherlands. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-009-0257-2_2
Santana, R. F. & Celeste, A. B. (2021). Stochastic reservoir operation with data-driven modeling and inflow forecasting. Journal of Applied Water Engineering and Research, 10(3), 212–223. DOI: https://doi.org/10.1080/23249676.2021.1964389
Shu, X., Ding, W., Peng, Y., Wang, Z., Wu, J., & Li, M. (2021). Monthly streamflow forecasting using convolutional neural network. Water Resources Management, 35(15), 5089–5104. DOI: https://doi.org/10.1007/s11269-021-02961-w
Solomatine, D. P. (2006). Data-driven modeling and computational intelligence methods in hydrology. In Anderson, M. G. & McDonnell, J. J., editors, Encyclopedia of Hydrological Sciences. Wiley. DOI: https://doi.org/10.1002/0470848944.hsa021
Solomatine, D. P., Maskey, M., & Shrestha, D. L. (2007). Instance-based learning compared to other data-driven methods in hydrological forecasting. Hydrological Processes, 22(2), 275–287. DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.6592
Witten, I. H., Frank, E., Hall, M. A., & Pal, C. J. (2016). Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques. Morgan Kaufmann, Amsterdam.
Wu, M.-C., Lin, G.-F., & Lin, H.-Y. (2012). Improving the forecasts of extreme streamflow by support vector regression with the data extracted by self-organizing map. Hydrological Processes, 28(2), 386–397. DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.9584
Wu, W., Eamen, L., Dandy, G., Razavi, S., Kuczera, G., & Maier, H. R. (2023). Beyond engineering: A review of reservoir management through the lens of wickedness, competing objectives and uncertainty. Environmental Modelling & Software, 167, 105777. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2023.105777
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