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Mar 02, 2024

Assinaturas de fluxo e atributos de bacia hidrográfica para agrupamento de HCA em uma avaliação de similaridade hidrológica (caso tunisino)

Relatórios Científicos volume 13, Número do artigo: 12144 (2023) Cite este artigo 70 Detalhes das métricas de acesso Métodos de particionamento, como análise de cluster, são vantajosos para agrupar bacias hidrográficas em

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12144 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Métodos de partição, como a análise de agrupamento, são vantajosos para agrupar bacias hidrográficas em regiões hidrométricas semelhantes. Ajudam a superar a escassez de dados em bacias hidrográficas não avaliadas, o que é um problema comum nas zonas do Sul do Mediterrâneo. Sem previsões precisas, é difícil avaliar e gerir os recursos hídricos de forma eficiente e esta situação não ajudará em nada os decisores hidrológicos. Este artigo ilustra um caso de aplicação na Tunísia, que visa agrupar bacias hidrográficas com um algoritmo de agrupamento hierárquico (HCA) baseado em distâncias calculadas em espaço fisiográfico e hidrométrico multidimensional. A homogeneidade dos clusters gerados é verificada pelo índice de silhueta. Em seguida, as eficiências das distâncias são comparadas. São estudadas dezenove bacias hidrográficas semiáridas da Tunísia monitoradas desde 1992. Doze atributos fisiográficos, nove assinaturas de precipitação e vazão são considerados no HCA com dois clusters. A distância de correlação fornece os clusters mais homogêneos. Estatisticamente a percentagem de área afectada por práticas anti-erosivas, a percentagem de cobertura florestal e a área de influência são os atributos mais discriminadores. No entanto, as assinaturas hidrométricas parecem ser irrelevantes. Estas partições destacam dois comportamentos hidrológicos diferentes que devem apoiar a previsão. Os resultados são promissores no caso do Sul do Mediterrâneo, onde a escassez de dados hidrométricos é um problema constante. Eles têm a vantagem de permitir a previsão hidrológica sem a necessidade de informações pesadas.

A gestão dos recursos hídricos (ex: planeamento do uso da terra, irrigação, concepção de estruturas hidráulicas, previsão de cheias) requer conhecimento da quantidade de água num local ou captação alvo. No entanto, várias bacias hidrográficas em muitas partes do mundo não são avaliadas ou são mal avaliadas. Esta falta de dados aumenta frequentemente com a diminuição do tamanho das bacias hidrográficas, o que leva a grandes dificuldades na sua gestão1,2. Portanto, a previsão do escoamento num rio ou bacia hidrográfica não medido é realizada através de algum tipo de extrapolação de um local medido para um local não medido, e isto não é simples. Esta é toda a razão de ser da iniciativa Predição de Bacias Não Medidas (PUB)2. O PUB foi concebido para desenvolver uma melhor base científica para a hidrologia com maior consistência, aumentando as perspectivas de avanços científicos e reduzindo as incertezas3.

As técnicas de regionalização são ferramentas PUB necessárias para a transferência de informações. Pertencem a duas categorias; estatístico ou baseado em processo. A transferência de informações de uma ou várias bacias hidrográficas avaliadas (doadores) para outra bacia hidrográfica não avaliada (receptor)4 requer a identificação de bacias hidrográficas calibradas semelhantes, que podem ser selecionadas através de:

Proximidade geográfica ou espacial.

Semelhanças em seus atributos hidrológicos e/ou fisiográficos e climáticos aplicados com abordagens de agrupamento. Assim, as distâncias métricas são comumente identificadas entre bacias hidrográficas no espaço de atributos multidimensionais para avaliar sua proximidade5,6.

Na prática, os hidrólogos exploraram uma grande variedade de abordagens para a regionalização ao longo do tempo, uma vez que não existem critérios estabelecidos pelos quais a superioridade de qualquer abordagem possa ser claramente evidenciada7,8.

Burn e Goel9 adotaram o agrupamento como ponto de partida para partições de captação com base em características fisiográficas de captação com distância euclidiana ponderada. Em seguida, foi proposto um processo heurístico de revisão regional para aumentar a homogeneidade da região10. Ultimamente, Jared et al.11 estudaram, num quadro de classificação, pequenas bacias hidrográficas canadianas dentro da Pradaria com base em atributos climáticos e biofísicos. Eles identificaram regiões semelhantes com o método de agrupamento hierárquico aglomerativo de componentes principais (HCPC). Assim, pode sublinhar-se que os estudos de regionalização requerem frequentemente uma classificação das bacias hidrográficas, da qual depende estreitamente a sua precisão.