Performance analysis of predictive models for determining standard behavior of pluviometric series

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.004.0020

Keywords:

Statistical adjustments, Precipitation forecasts, Linear regression, Rain series

Abstract

The present study deals with the verification of different predictive analysis models to explore and understand the standard behaviour of rainfall series, using the Engenheiro Ãvidos reservoir as the study area. First, the rainfall data was collected, and the gaps were filled in, together with the analysis of the study series consistencies. Soon after, the Thiessen method was applied to determine the precipitation corresponding to the reservoir. A historical series equivalent to a period of 57 years (1963-2019) was obtained. The second stage of the study proceeded with the historical data statistical analysis, performed with the R Studio software, and finally, the predictive analysis using the Auto-Regressive Integrated Moving Average Model (ARIMA), Exponential Smoothing (SE), Networks Neural (RN) and Multiple Linear Regression (RLM). With the results obtained, it was observed that all models showed the need for statistical adjustments, but that did not make them unfeasible for use. The precipitation showed better adherence to the observed data when compared with the test series in all models, with the RLM being the most appropriate. Precipitation forecasts rarely exceeded the observed values, being a more present characteristic for the ARIMA and RN models. Thus, the precipitation forecast obtained is potentially useful for studies involving water engineering, as well as for simulation and optimization models.

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Author Biographies

Cícero Fellipe Diniz de Santana, Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Estadual da Paraíba (UEPB) em 2012, Mestre em Engenharia Civil e Ambiental pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) em 2015, Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Faculdade Anglo Americano em 2015 e Doutorando em Engenharia Civil e Ambiental na área de recursos hídricos pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) desde 2017. Professor Assistente no Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar (CCTA-UFCG), lotado na Unidade Acadêmica de Ciência e Tecnologia Ambiental (UACTA) desde 2020. As principais linhas de pesquisa são a análise de risco aplicada à engenharia ambiental, eficiência energética em ambientes construídos, monitoração da vigilância da qualidade da água, simulação computacional aplicada a engenharia sanitária e ambiental. 

Aline Pessoa Bezerra, Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Campina Grande (2016), com um intercâmbio (sanduíche) na Universidade de Hanyang na Coreia do Sul (2014). Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental pela Universidade Federal de Campina Grande (2019) na área de recursos hídricos, trabalhando gestão de recursos hídricos, governança. 

Virgínia da Costa Brito, Universidade Federal de Campina Grande

Graduada em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, área de concentração em Recursos Hídricos e Saneamento, pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Possui experiência em pesquisas na área de Engenharia Civil e Ambiental, com ênfase em Análise de Sistemas de Recursos Hídricos, atuando nos seguintes temas: Simulação e Otimização (programações linear e não linear); Análise multicriterial; Planejamento integrado de sistemas de recursos hídricos sujeito a múltiplos usos, Planejamento ótimo da implantação ou operação da agricultura irrigada; Operação de reservatórios.

Wilson Fadlo Curi, Universidade Federal de Campina Grande

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Goiás (1979), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (1986) e doutorado em Systems Design Engineering - University of Waterloo (1992). Atualmente é professor titular da Universidade Federal de Campina Grande (da Unidade Acadêmica de Física, do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais), é consultor Ad hoc do CNPq, faz parte do comitê avaliador da revista Reunir e coordenador do grupo GOTA - Grupo de Otimização Total da Água (www.gota.eng.br). Tem experiência na área de Engenharia de Recursos Hídricos, com ênfase em Teoria de Sistemas e Otimização, atuando principalmente nos seguintes temas: otimização (modelagem matemático-computacional envolvendo análise multicriterial, programações linear e não linear), simulação e planejamento integrado em sistemas de recursos hídricos (aspectos multi-objetivos, quali-quantitativos da água e seus múltiplos usos relativos a operação de reservatórios, irrigação, geração de energia, piscicultura, redes hidráulicas, etc.).

Valterlin da Silva Santos, Universidade Federal de Campina Grande

Professor Classe D - Associado, Nível I da Unidade Acadêmica de Ciências Contábeis do Centro de Ciências Jurídicas e Sociais da Universidade Federal de Campina Grande, campus de Sousa. Professor Colaborador do Programa de Pós-graduação em Sistemas Agroindustriais do Centro de Tecnologia Agroalimentar Universidade Federal de Campina Grande, campus de Pombal. Possui graduação em Engenharia Civil (2004) , mestrado em Engenharia Civil e Ambiental (2007) na área de concentração Recursos Hídricos, doutorado em Recursos Naturais (2011) na área de concentração de Análise de Sistemas e Manejo Integrado de Bacias Hidrográficas todos pela Universidade Federal de Campina Grande. Líder do Grupo de Pesquisa CNPq Observatório de Estudos em Cultura, Educação e Direitos Humanos. Pesquisador do Grupo de Pesquisa/CNPq GOTA - Grupo de Otimização Total da Água. Tem experiência na área de Engenharia Civil e Ambiental, com ênfase em Análise de Sistemas de Recursos Hídricos, atuando principalmente nos seguintes temas: Técnicas de simulação e otimização(programações linear e não linear); Análise multicriterial; Planejamento integrado de sistemas de recursos hídricos sujeito a múltiplos usos (abastecimento humano, irrigação, geração de energia, piscicultura, etc.), Planejamento ótimo da implantação ou operação da agricultura irrigada; Operação de reservatórios; Qualidade das águas em rios e reservatórios; Modelagem matemática. Também tem experiência na área de Materiais e Componentes da Construção Civil, com ênfase na reciclagem e aproveitamento dos resíduos da construção civil.

Published

2021-02-08

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