Mensuração de alteração espectral dual para reconstituição dos sinais de vazões regularizadas e não regularizadas

Abstract

O estudo de séries temporais na hidrologia tem como alguns dos seus principais intuitos a análise de características como homogeneidade, estacionaridade, tendência, periodicidade, sazonalidade e persistência. Estas análises são feitas, geralmente, através de suposições nas quais tenta se aproximar a série hidrológica a uma série ideal: homogenea, não-estacionária e não persistente. Uma vez que se assume estas premissas, por vezes, pode se perder a confiabilidade dos resultados obtidos. Dentre estas análises, é de singular interesse nesta pesquisa, a inferência sobre periodicidades, sazonalidades e tendência, bem como os transientes ocorridos ao longo do tempo. Para isto, vale-se de técnicas de processamento de sinais nas quais se busca, através de transformadas, realizar o estudo deste sinal em outro domínio que não seja o tempo. Neste estudo, é predominante o uso das transformadas de Fourier que transforma um sinal no domínio do tempo em outro no domínio da frequência, porém esta técnica se mostra limitada a sinais estacionários. Para análise de sinais não estacionários, destaca-se o uso das transformadas wavelets que convertem o domínio do tempo no domínio do tempo-frequência, sendo de grande utilidade para a detecção de transientes em uma série. Tendo como plano de fundo a questão hídrica e a operação dos reservatórios de múltiplos usos, amplamente implantados pelo mundo e de grande importância para a matriz energética brasileira, esta pesquisa tem como objetivo comparar técnicas de mensuração da alteração dual espectral provocadas pela regularização da vazão afluente a reservatórios de múltiplos usos, especificamente Três Marias - MG e Sobradinho. Os resultados encontrados, primeiramente, puderam caracterizar e identificar os efeitos da seca que iniciou no ano de 2012, encontrando como resultado a diferenciação da distribuição de probabilidade das vazões afluentes, a partir deste ano. As transformadas wavelets, tendo como wavelet mãe a wavelet Morlet, foram pertinentes para as análises periódicas, encontrando o período anual como dominante aquele que concentra maior variabilidade, e para corroborar o transiente observado pelas analises descritivas. Fora possível também, buscar a compreensão sobre a sincronização entre a vazão afluente e defluente para cada um dos reservatórios que apontam para inexistência de correlação entre a vazão afluente e defluente para faixas de períodos menores que o semanal, porém com a intensificação da seca, observou-se, também, a não sincronização para períodos intra-mensais. Por fim, ao se comparar as técnicas de mensuração de alteração espectral dual, ISA (Índice de Alteração Espectral), GPWS (Média Global do Espectro de Energia), GDPWS (Desvio entre os Espectros de Energia), percebeu-se melhor adequação da última, por esta diferenciar de forma clara o momento anterior e posterior a seca, sugerindo um maior impacto da operação dos reservatórios para períodos infra-anuais, quando em momento crítico. Foi possível concluir que as transformdas wavelets são ferramentas pertinentes para análise de séries hidrológicas, justamente pela sua capacidade de representar fenômenos não estacionários. Através desta, foi possível, também, investigar sobre a coerência entre as vazões afluentes e defluentes dos reservatórios, bem como mensurar esta diferença no espectro temporal e frequencial. Observando, ainda, a intensificação destes efeitos em momentos de extremos climáticos.