Upload
buianh
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
• Precipitação
• Vazão
• Evapotranspiração
• Relação Precipitação-Escoamento
• Modelos Chuva-Vazão
• Hidrologia Estocástica
Precipitação • Medição de Precipitação
– Pluviômetro
– Pluviógrafo
• Preenchimento de Falhas
• Análise de Consistência: Método da Dupla Massa; Vetor Regional
• Precipitação Média Ponderada
– Média Aritmética
– Polígonos de Thiessen
– Método das Isoietas
– Método do ‘grid’
• Variabilidade espaço-temporal
PRECIPITAÇÃO
Preenchimento de Falhas - Vetor Regional
Definição: uma série cronológica, sintética, de
índices pluviométricos, anuais ou mensais,
oriundos da extração, por um método de
máxima verossimelhança da informação mais
provável contida nos dados de um conjunto de
estações de observação, agrupadas
regionalmente.
nm2n1n
m22221
m11211
ppp
ppp
ppp
P
Método do Vetor Regional
n
2
1
l
l
l
L
m21 ccc C
L.CP
DCL,
min 2PPD
Determinação de L e C
PRECIPITAÇÃO
Vazão
• Medição de Vazão
– Réguas linimétricas (madeira, alumínio anodizado, concreto)
• Problemas de leitura
– Molinete
– Curva-chave (lâmina x descarga)
Evapotranspiração • Evaporação (superfície livre: lagos, rios,
mares, poças, etc)
• Transpiração (passagem da água do solo à atmosfera através das folhas das plantas)
• Evap=1300 mm /ano (para cada km2 de superfície 1.3 hm3 de água)
• Tanque Classe A
• Lisímetro (ET=P-Esc-U)
Relação Precipitação-Escoamento
• Escoamento Superficial (overland flow)
• Escoamento Subsuperficial (interflow ou subsurface flow)
• Escoamento de Base (groundwater flow ou base flow)
• Hidrográfa de separação (SCS)
• Infiltração x percolação
Sistema, Modelo e Simulação • Sistema (entrada, estímulo, saída)
• Modelo (representação do comportamento do sistema: físico, analógico e matemático)
• Fenômeno (processo físico que produz alteração no estado do sistema: precipitação, infiltração)
• Variável (é um valor que descreve quantitativamente um fenômeno variando no espaço e no tempo: vazão e evaporação diárias)
Sistema, Modelo e Simulação
• Parâmetro (é um valor que caracteriza o sistema: área da bacia, rugosidade da seção transversal)
• Simulação (é o processo de utilização do modelo)
– Ajuste ou calibração
– Verificação
– Aplicação
Classificação dos Modelos
• Linear e não-linear
• Contínuo e discreto
• Concentrado e distribuído
– Concentrado (parâmetros e variáveis variam apenas no tempo)
– Distribuído (variam também no espaço)
• Determinístico e estocástico
• Conceitual e empírico
Modelos Determinísticos Chuva-Vazão
• Fórmula Racional
• Hidrograma Unitário (Sherman, 1932)
• Décadas de 50-70:
– SSARR (1958)
– Stanford IV (1958)
– Crawford & Linsley (1966)
– HEC-1 (U.S. Army, 1973)
– Dawdy & O’Donnel (1965)
– Mero (Clarke, 1973)
• IPH (Tucci, 1979)
Modelos Determinísticos Chuva-Vazão
• CN-3S (Curve Number 3 Steps) - Taborga & Freitas (1987)
• BOUGHTON (Boughton, 1987)
• SMAP (Braga, 1987)
• MODHAC (Lanna, 1988)
Aplicação de Modelos Chuva-Vazão
• Melhor entendimento do comportameno dos fenômenos hidrológicos
• Análise de consistência e preenchimento de falhas
• Dimensionamento e planejamento de obras hidráulicas
• Previsão de cheias
• Análise dos efeitos resultantes da modificação do uso da terra
Aplicação de Modelos Chuva-Vazão
• Objetivo do projeto (estudo de pré-viabilidade, viabilidade, projeto básico)
• As características da bacia e do rio (cobertura vegetal, relevo, climatologia, etc.)
• Disponibilidade de dados
• Familiaridade com o modelo (o melhor modelo costuma ser aquele que o usuário tem maior sensibilidade, entre aqueles que podem ser usados)
Aplicação de Modelo Chuva-Vazão
Aldeia
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6
Zeit (Jahre)
Abflu
sshö
he (m
m)
gen. Reihe
hist Reihe
Pajeu
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5Zeit (Jahre)
Abflu
sshö
he (m
m)
gen. Reihe
hist. Reihe
Cadeia de Markov
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
2 4 6 8 10 12 14
Zeit (Jahr)
Pr
(D=
t|D
>=
t) =
Pr(
D=
t)|(
Pr(
D>
=t)
TSCHEBYCHEFFsches
Maximum
Markovkette-
Näherungwert
USOS MULTIPLOS DA ÁGUA
NAVEGAÇÃO
HIDROELETRICIDADE ABASTECIMENTO HUMANO
ABASTECIMENTO INDUSTRIAL
RECREAÇÃO E TURISMO PESCA E AQUICULTURA
CONTROLE DE CHEIA
IRRIGAÇÃO
Alocação Negociada de Água
Parcerias – ANA, estados, DNOCS
Cadastramento dos usuários
Levantamento de dados (chuvas,
evaporação, histórico de consumo de
água, capacidade dos reservatórios, etc)
Decisão democrática com base em
informações técnicas
DECISÕES & CONSEQÜÊNCIAS
Usar
água ?
Economizar
água ?
OK
déficit
vertimento
OK
..........Gerência do estoque de água nos reservatórios ..
.. o
dil
em
a d
a o
pera
ção
Planejamento de Recursos
Hídricos Longo prazo
PLANO DE BACIA
Médio prazo PLANO ANUAL DE OPERAÇÃO
Curto prazo AJUSTES
10 a 20 anos
anual
mensal ou semanal
• Modificar a distribuição temporal das vazões de modo a suprir às demandas
• Manter suficiente volume armazenado para o início do próximo período seco
• Atender aos usos múltiplos de acordo com as prioridades preestabelecidas
• Prover confiabilidade e consistência na operação do reservatório ano a ano
Propósitos da Operação de
Reservatórios
Drawdown-Refill Cycle
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Months
Vo
lum
e
Operação do Reservatório – Curva Guia
Curva Guia
Drawdown-Refill Cycle
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Months
Vo
lum
e
Operação do Reservatório – Curva Guia
• Uma Curva de Aversão ao Risco para um único reservatório é obtida pela solução da equação da continuidade, que ao longo de um intervalo de tempo t é dada por:
• Vf= Vi + Ve + Vr – Vp (eq. 1)
• onde:
• - Vi e Vf são os volumes armazenados no reservatório respectivamente no início e no fim de um intervalo de tempo;
• - Ve é o volume de água que entra no reservatório;
• - Vr é o volume de água retirado para atendimento dos diversos usos;
• - Vp é o volume relacionado às perdas do reservatório (usualmente por evaporação e infiltração).
Curva de Aversão ao Risco
• Uma maneira de utilizar a Curva de Aversão ao Risco para operação é predefinir o volume com que se deseja chegar ao final de um ano e calcular as curvas para diferentes probabilidades de ocorrência das vazões afluentes e para níveis preestabelecidos das demandas. Desta forma, o modelo determina os volumes iniciais (Equação 2) que o sistema de reservatórios teria no início do ano para satisfazer as condições especificadas.
• Vi = Vf – Ve + Vr + Vp (eq. 2)
Curva de Aversão ao Risco
• A seguir, são listadas as premissas adotadas na construção das Curvas Bianuais de Aversão ao Risco – CAR para o Reservatório Armando Ribeiro Gonçalves:
• Garantia de níveis mínimos de segurança para o armazenamento: Foi considerada a necessidade de garantir um nível mínimo de segurança de 20% do volume útil do reservatório, que corresponde a 432,80 hm³. Esse valor foi fixado considerando a importância do reservatório para a região, além da redução do risco no caso de condições hidrológicas críticas na transição do período seco para o úmido;
• Afluências: Foi adotada a repetição do biênio mais desfavorável do histórico – 1931/32.
• Defluências: Foram fixados valores de vazões de retirada do reservatório, variando de 5,4 m³/s a 18m³/s;
Curva de Aversão ao Risco
• Posto que o reservatório encontra-se em região semi-árida sujeita à intensa evaporação, foram consideradas as perdas devido à evaporação do reservatório e os ganhos de vazão devido à chuva direta sobre o reservatório (evaporação líquida);
• Volumes de espera: Não foram consideradas restrições nas acumulações máximas para proteção contra enchentes das comunidades de jusante.
Curva de Aversão ao Risco
Reservatório ARG
Curva de Permanência das Vazões Médias
Anuais Afluentes
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
P(Qi>Q),%
m³/
s
Tabela 2 – Valores de referência das curvas de permanência de vazões médias anuais afluentes (m³/s)
10% 50% 90% 95% 100%
Armando Ribeiro Gonçalves 133,76 33,35 3,43 2,52 0,50
Reservatório
P(Qi>Q)
Curva de Aversão ao Risco
Tabela 4 - Vazões regularizadas para diversas garantias.
RESERVATÓRIO Q100% (m³/s) Q95% (m³/s) Q90% (m³/s) Q85% (m³/s)
Armando R. Gonçalves 16 17,8 19,4 20,8
Curemas - Mãe D'água < 9,0 9,52 10,51 11,05
Fonte: Relatório de Operação Integrada dos Açudes - TOMO I.; IR. V/G. RT. GH. 003. Ministério
da Integração Nacional, Secretaria de Infra-Estrutura Hídrica. Março/2000.
Reservatório ARG
Curva de Aversão a Risco
Reservatório Armando Ribeiro Gonçalves
0.02.55.07.5
10.012.515.017.520.022.525.027.530.032.535.037.540.042.545.047.550.052.555.057.560.062.565.067.570.072.575.077.580.082.585.087.590.092.595.097.5
100.0
1-ja
n
1-fe
v
1-m
ar
1-a
br
1-m
ai
1-ju
n
1-ju
l
1-a
go
1-s
et
1-o
ut
1-n
ov
1-d
ez
1-ja
n
1-fe
v
1-m
ar
1-a
br
1-m
ai
1-ju
n
1-ju
l
1-a
go
1-s
et
1-o
ut
1-n
ov
1-d
ez
% V
olu
me
Úti
l
Q = 5,4 m³/s
Q = 7,2 m³/s
Q = 9,0 m³/s
Q = 10,8 m³/s
Q = 12,6 m³/s
Q = 14,4 m³/s
Q = 16,2 m³/s
Q = 18,0 m³/s
Reservatório ARG
2006
Época recomendada para a
Alocação Negociada de Águas
2005
2004
2003
2002
2001
19981999
RESERVATÓRIO ARMANDO RIBEIRO GONÇALVES
CURVAS DE AVERSÃO AO RISCO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1/1
/an
o 1
1/2
/an
o 1
1/3
/an
o 1
1/4
/an
o 1
1/5
/an
o 1
1/6
/an
o 1
1/7
/an
o 1
1/8
/an
o 1
1/9
/an
o 1
1/1
0a
no
1
1/1
1/a
no
1
1/1
2/a
no
1
1/1
/an
o 2
1/2
/an
o 2
1/3
/an
o 2
1/4
/an
o 2
1/5
/an
o 2
1/6
/an
o 2
1/7
/an
o 2
1/8
/an
o 2
1/9
/an
o 2
1/1
0a
no
2
1/1
1/a
no
2
1/1
2/a
no
2
VO
LU
ME
ÚT
IL (
%)
Q = 5,4 m³/s Q = 7,2 m³/s
Q = 9,0 m³/s Q = 10,8 m³/s
Q = 12,6 m³/s Q = 14,4 m³/s
Q = 16,2 m³/s Q = 18,0 m³/s
52
Projeto de Cooperação Técnica
ANA / IRD
“MONITORAMENTO ESPACIAL
HIDROLÓGICO”
- AMAZÔNIA E SEMIÁRIDO
54
Visualizar as estações virtuais
24/11/2008
Env 306
Óbidos
Nivelamento de todos as escalas limnigraficas
Nível de água em vários lugares da várzea e no Rio
T536_4
0 250 500 750 1000
-20
-10
0EWD
MWD
Distance (m)
Me
as
ure
d c
ros
s s
ec
tio
n d
ep
th (
m)
23/11/0
2
01/02/0
3
12/04/0
3
21/06/0
3
30/08/0
3
08/11/0
3
17/01/0
4
27/03/0
4
-5.0
-2.5
0.0
2.5
5.0
7.5
Sao Felipe measured water stage
T536_4 altimetry data
Date
Hei
gh
t (m
) (m
ean
rem
ove
d)
T536_4
1.5 4.0 6.5 9.0 11.5
1000
4000
7000
10000
13000
H-z (m)
Dis
ch
arg
e (
m3
/s)
Série temporal (ENVISAT)
Curva chave
seção (ADCP)
Profundidade do Rio Negro em São Felipe
D = a(H-z)b
Fonte: Frédérique Seyler - IRD
www.youtube.com/anagovbr www.twitter.com/anagovbr
Gracias!
Marcos Airton de Sousa Freitas Superintendência de Usos Múltiplos e Eventos Críticos
[email protected] | (+55) (61) 2109–5367
www.ana.gov.br