Previsão de Níveis Estáticos de Água Subterrânea em Poço de Monitoramento Utilizando Metodologia Estocástica

Authors

  • Thiago Boeno Patricio Luiz Universidade Federal de Santa Maria, Departamento de Engenharia Civil (DEC), Avenida Roraima, 1000, Bairro Camobi, 97105-900, Santa Maria, Rio Grande do Sul.
  • Thomas Schröder Universidade Federal de Santa Maria, Departamento de Ciências Florestais (DCFL), Avenida Roraima, 1000, Bairro Camobi, 97105-900, Santa Maria, Rio Grande do Sul.
  • José Luiz Silvério da Silva Universidade Federal de Santa Maria, Departamento de Geociências (DGEO), Avenida Roraima, 1000, Bairro Camobi, 97105-900, Santa Maria, Rio Grande do Sul.

DOI:

https://doi.org/10.11137/2017_2_53_60

Keywords:

Séries Temporais, Modelos Estocásticos, ARMA

Abstract

O presente estudo busca modelar e analisar o comportamento natural de uma série temporal de nível estático de água subterrânea e precipitação com o intuito de fazer previsões dos níveis para um horizonte de 6 meses. Para tanto, aplicou-se um modelo estocástico da classe ARMA (autorregressivo e de médias móveis) em dados semanais de nível estático de água subterrânea e precipitação. O ambiente geológico do poço estudado é caracterizado por formações sedimentares da borda da Bacia do Paraná, localizado no município de Alegrete no Estado do Rio Grande do Sul. O poço de monitoramento é dotado de registrador automático de nível onde o espaço temporal considerado foi de pouco mais de 2 anos de medições sem falhas. Testaram-se modelos autorregressivos e de médias móveis até a terceira ordem de autocorrelação. Selecionou-se o melhor modelo com base nos valores de AIC (Akaike Information Criterion) e BIC (Bayesian Information Criterion), onde escolheu-se o ARMA (2, 0) o qual obteve o melhor ajuste. A análise de erros permitiu observar o bom desempenho da modelagem a partir do gráfico de resíduos normalizados, atestando a qualidade preditiva do modelo escolhido. A avaliação dos coeficientes do modelo permitiu estabelecer uma relação em milímetros aproximada de 0,31:1 para as variáveis nível estático e precipitação respectivamente.

References

Alves, F. S. & Robaina L. E. S. 2010. Estudo morfolitológico na

bacia hidrográfica do Arroio Lajeado Grande – Oeste do

RS. Ciência e Natura, UFSM, 32(2): 141-162

Box, G.E.P.; Jenkins, G.M. & Reinsel, G.C. 2008. Time Series

Analysis: Forecasting and Control. Editora Wiley. 784 p.

Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais – CPRM. 2006.

Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Sul, Escala

:750.000. CPRM: Brasília.

Hyndman, R.J. 2016. Forecast: Forecasting functions for time

series and linear models. R package version 7.1. Disponível

em: http://github.com/robjhyndman/forecast. Acesso em:

de abril de 2016.

Lavina, E.L.C. 1991. Geologia sedimentar e paleogeografia

do Neopermiano e Eotriássico (intervalo Kazaniano -

Scitiano) da Bacia do Paraná. Programa de Pós-Graduação

em Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do

Sul. Tese de Doutorado, 336 p.

Machado, J.L.F. & Freitas, M.A. 2005. Projeto Mapa Hidrogeológico

do Rio Grande do Sul: relatório final. Porto Alegre: CPRM.

Moon, S.; Woo, N.C. & Kwang, G.L. 2004. Statistical analysis

of hydrographs and water-table fluctuation to estimate

groundwater recharge. Journal of Hydrology, 292: 198-209.

Morettin, P.A. & Toloi, C.M.C. 2004. Modelos para previsão de

séries temporais. São Paulo: Egard Blucher. 535 p.

Organização dos Estados Americanos - OEA - GEF - Global

Environment Facility. 2009. Projeto de proteção ambiental

e desenvolvimento sustentável do Sistema Aquífero

Guarani. Programa Estratégico de Ação – PEA. [S.l.], 424

p.

R Core Team. 2016. R: A language and environment for statistical

computing. R Foundation for Statistical Computing,

Vienna, Austria. Disponível em:

org>. Acesso em: 5 de junho de 2016.

Rede Integrada de Monitoramento de Águas Subterrâneas - RIMAS.

Disponível em: http://rimasweb.cprm.gov.br/ > Acesso em:

de setembro de 2015.

Salas, J.D. & Obeysekera, J.T.B. 1982. ARMA model identification

of hydrologic time series. Water Resources Research. 18(4):

-1021.

Shiri, J.; Kisi, O.; Yoon, H.; Lee, K.K & Nazemi, A.H. 2013. Predicting

groundwater level fluctuations with meteorological effect

implications - A comparative study among soft computing

techniques. Computers & Geosciences, 56: 32-44.

Shirmohammadi, B.; Vafakhah, M.; Moosavi, V. & Moghaddamnia,

A. 2013. Application of several data-driven techniques

for predicting groundwater level. Water Resources

Management, 27(2): 419-432.

Sistema de Informações Hidrológicas - HIDROWEB. Disponível

em: <http://hidroweb.ana.gov.br>. Acesso em: 23 de

setembro de 2015.

Stoffer, D. 2014. ASTSA: Applied Statistical Time Series Analysis. R

package version 1.3. Disponível em: https://cran.r-project.

org/package=astsa. Acesso em: 23 Abril de 2016.

United States Geological Survey - USGS. 2004. Shuttle Radar

Topography Mission. Unfilled Unfinished 2.0. Global Land

Cover Facility, University of Maryland, College Park,

Maryland. Acesso em: 2 de fevereiro de 2016.

Published

2019-05-13

Issue

Section

Article