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Título: Uso de algoritmos evolucionários na calibração de modelos hidrológicos e na operação de sistemas de reservatórios
Título em inglês: Use of evolutionary algorithms on hydrologic model calibration and on operation of reservoir systems
Autor(es): Barros, Francisco Venícius Fernandes
Orientador(es): Martins, Eduardo Sávio Passos Rodrigues
Palavras-chave: Engenharia hidraulica
Otimização
Recursos hídricos
Data do documento: 31-Jul-2007
Citação: BARROS, F. V. F. (2007)
Resumo: A experiência tem mostrado que buscas de ótimos baseadas em apenas um objetivo, por mais cuidadosas que sejam, não conseguem determinar uma solução que modele satisfatoriamente um dado fenômeno. O uso de abordagens multiobjetivo pode ainda ser justificado pela natureza dos problemas reais, a qual requer a utilização de múltiplos objetivos, muitas vezes conflitantes. Um conceito muito utilizado neste contexto é o de dominância de Pareto, a qual possibilita comparar soluções usando múltiplos objetivos e explorar diferentes características dos dados observados. Este trabalho tem como foco a aplicação de algoritmos evolucionários baseados no acasalamento de abelhas em sua versão uni- (Honey-Bee Mating Optimization - HBMO) e multiobjetivo (Multiobjective Honey-Bee Mating Optimization - MOHBMO) na minimização de funções-teste, calibração de modelos hidrológicos e otimização da operação de sistemas de reservatórios. A versão uniobjetivo é aquela proposta por Haddad et al. (2006), enquanto a multiobjetivo é uma proposição do presente trabalho. Como algoritmos de referência da performance foram utilizados: PSO (Particle Swarm Optimization), sua versão multiobjetivo MOPSO (Multiobjective Particle Swarm), SCEM (Shuffled Complex Evolucion Metropolis) e sua versão multiobjetivo MOSCEM (Multiobjective Shuffled Complex Evolucion Metropolis). Aplicações teóricas foram realizadas pela minimização de problemas compostos por funções matemáticas encontradas na literatura. Aplicações reais de calibração de modelos hidrológicos e operações de sistemas de reservatórios tiveram como estudo de caso a calibração dos modelos HYMOD e SMAP a nível diário para 15 estações fluviométricas localizadas nos estados do Ceará e Piauí e a otimização da operação do sistema de reservatórios que compõem o sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de Fortaleza, respectivamente.
Abstract: Experience suggests that any single-objective search, no matter how carefully chosen, is not able to identify a solution capable of satisfactorily model a phenomenum of interest. Use of a multiobjective approach can yet be justified by the nature of real world problems, which in general involve multiobjectives, most of the time conflicting objectives. An approach very often used in multicriteria optimization is the concept of Pareto dominance, which allows us to compare different solutions by using different objectives and to explore different characteristics of the observed data. This dissertation employs evolutionary algorithms inspired on honey-bee mating for single (Honey-Bee Mating Optimization - HBMO) e multiobjectives (Multiobjective Honey-Bee Mating Optimization - MOHBMO) in the minimization of test functions and calibration of watershed models. The singleobjective version is the one introduced by Haddad et al. (2006), while its multiobjective version is proposed by the present work. As reference of their performance, the following algorithms were used: PSO (Particle Swarm Optimization), and its multiobjective version MOPSO (Multiobjective Particle Swarm), SCEM (Shuffled Complex Evolucion Metropolis) and its multiobjective version MOSCEM (Multiobjective Shuffled Complex Evolucion Metropolis). Well known theoretical functions were used to test the proposed algorithms. Real world applications on hydrologic model calibration employing HYMOD and SMAP models, with daily time steps, were carried out for 15 streamflow gauge stations located in the states of Ceará e Piauí. Besides, an optimization study for the operation of the reservoir system that supplies water for the Metropolitan Region of Fortaleza was also executed.
Descrição: BARROS, F. V. F. Uso de algoritmos evolucionários na calibração de modelos hidrológicos e na operação de sistemas de reservatórios. 2007. 181 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16723
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