Avaliação de métodos para comparação de curvas cota x área x volume (cav) para cálculo do assoreamento de reservatórios

Abstract

Diante do desafio do monitoramento do assoreamento nos reservatórios no Brasil, que compromete significativamente a eficácia operacional e a capacidade de armazenamento dessas infraestruturas críticas, esta pesquisa foca na análise da dinâmica de assoreamento no reservatório UHE Rosal. Foram aplicados quatro interpoladores principais: Topo to Raster, Krigagem, IDW e TIN, com base em dados batimétricos coletados nos anos de 2016 e 2023. A partir dessas informações, foram gerados Modelos Digitais de Terreno e Curvas Cota x Área x Volume, permitindo uma avaliação detalhada das alterações morfológicas do reservatório e do impacto da deposição de sedimentos ao longo do tempo. Os resultados mostraram que os interpoladores apresentaram comportamentos distintos quanto às variações de volume entre os dois períodos analisados. O interpolador TIN indicou uma significativa redução de volume, sugerindo uma maior deposição de sedimentos e, portanto, maior impacto do assoreamento. Por outro lado, os interpoladores Topo to Raster, Krigagem e IDW apontaram um aumento de volume, o que pode estar relacionado a fatores como a metodologia de levantamento e a distribuição de pontos de amostragem, uma vez que o assoreamento, por definição, deveria reduzir o volume útil do reservatório. Além da análise volumétrica, foram calculados estimadores estatísticos como RMSE, MAE, R² e MAPE para avaliar a precisão dos interpoladores. Entre os métodos, o TIN apresentou as maiores discrepâncias nos estimadores de erro, porém foi o interpolador que melhor captou a tendência de redução de volume, consistente com o assoreamento. Já o Topo to Raster e o IDW exibiram melhores resultados nos estimadores, embora tenham apresentado resultados que sugerem um comportamento de volume inesperado, possivelmente devido à variabilidade dos dados. Palavras-chave: MDT, Assoreamento, Batimetria, Modelagem, GISGiven the challenge of monitoring sedimentation in reservoirs in Brazil, which significantly compromises the operational efficiency and storage capacity of these critical infrastructures, this research focuses on analyzing the sedimentation dynamics in the UHE Rosal reservoir. Four main interpolators were applied: Topo to Raster, Kriging, IDW, and TIN, based on bathymetric data collected in 2016 and 2023. From this data, Digital Terrain Models and Elevation x Area x Volume Curves were generated, allowing for a detailed assessment of the reservoir's morphological changes and the impact of sediment deposition over time. The results showed that the interpolators exhibited different behaviors regarding volume variations between the two periods analyzed. The TIN interpolator indicated a significant reduction in volume, suggesting greater sediment deposition and, consequently, a higher impact of sedimentation. On the other hand, the Topo to Raster, Kriging, and IDW interpolators showed an increase in volume, which may be related to factors such as survey methodology and the distribution of sampling points, since sedimentation, by definition, should reduce the reservoir's useful volume. In addition to the volumetric analysis, statistical estimators such as RMSE, MAE, R², and MAPE were calculated to assess the accuracy of the interpolators. Among the methods, TIN presented the largest discrepancies in the error estimators but was the interpolator that best captured the trend of volume reduction, consistent with sedimentation. Meanwhile, Topo to Raster and IDW showed greater consistency in the estimators, although they produced results that suggest an unexpected volume behavior, possibly due to data variability. Keywords: DTM, Siltation, Bathymetry, Modeling, GIS