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MODELOS CHUVA-VAZÃO Benedito C. Silva. Modelos Precipitação-Vazão Características dos modelos Discretização das bacias : concentrado; distribuído por.

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1 MODELOS CHUVA-VAZÃO Benedito C. Silva

2 Modelos Precipitação-Vazão Características dos modelos Discretização das bacias : concentrado; distribuído por bacia; distribuído por célula

3 Distribuídos x concentrados Vantagens distribuído incorpora variabilidade da chuva incorpora variabilidade das características da bacia permite gerar resultados em pontos intermediários Vantagens concentrado mais simples mais rápido mais fácil calibrar

4 Quanto à extensão temporal Eventos Hidrologia urbana Eventos observados ou cheias de projeto Em geral pode-se desprezar evapotranspiração Séries contínuas Representar cheias e estiagens Volumes, picos, recessões Evapotranspiração deve ser incluída

5 Estrutura dos modelos Estrutura básica módulo bacia módulo rio, reservatório Módulo bacia Geração de escoamento Módulo rio Propagação de escoamento bacia rio reservatório

6 IPHS1 windows® Modelo IPHS1

7 Estrutura é baseada na operação hidrológica Sub-bacia trecho de rio reservatório seção de leitura divisão

8 Modelo IPHS1 - Sub-bacia Entrada: Precipitação (t) entrada dos postos de precipitação independente das sub-bacias. Ponderação de acordo com a influência de cada posto. A precipitação pode ser histórica ou de projeto para ser reordenada. B1 B2 B3 B4 B5 Postos pluviométricos

9 Modelo IPHS1 - Sub-bacia Opções de modelos de separação de escoamento: SCS, Horton modificado (IPH2), HEC1, opções de propagação : Clark, HEC1, HU, Hymo (Nash), SCS. Opção de água subterrânea : reservatório linear simples.

10 Algumas ferramentas Barra de Menus Barra de Ferramentas Principal Caixa de Títulos, Descrições e Comentários Barra de Ferramentas Hidrográficas Barra de Avisos Área de Projetos Aprendendo a utilizar o modelo IPHS1

11 IPHS1 windows®

12 Aprendendo a utilizar o IPHS1 IPHS1 windows® Barra de Menus Barra de Ferramentas Principal Caixa de Títulos Barra de Ferramentas Hidrológicas Barra de Avisos Área de projeto

13 IPHS1

14 Solução Criar novo projeto Definir intervalo de tempo vamos usar 0,5 hora, porque os dados estão em 0,5 hora e o HU fica bem definido Número de intervalos de tempo com chuva o enunciado dá 5 intervalos com chuva Número total de intervalos de tempo vamos adotar 20 para ter folga e descrever bem o hidrograma resultante

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16 Definir topologia e objetos

17 Características da bacia Separação de escoamento método SCS com CN = 80 Propagação na bacia com HU dado A área e o tempo de concentração não seriam necessários para os cálculos mas o programa exige estes dados (embora não os utilize)

18 Cuidado para dividir ordenadas do HU por 10!

19 Resultado

20 MODELO HIDROLÓGICO DE GRANDES BACIAS – MGB-IPH

21 Apresentação Modelo desenvolvido durante doutorado Walter Collischonn sob orientação do prof. Carlos Tucci (IPH UFRGS) Aplicado em várias bacias no Brasil Adequado para: Avaliação de disponibilidade hídrica em locais com poucos dados Previsão hidrológica Avaliação de efeitos de atividades antrópicas em grandes bacias

22 Grandes bacias x pequenas bacias Situação normal: Em grandes bacias existem longas séries de medições de vazão. Em pequenas bacias as séries de medição de vazão são mais curtas (quando existem). Muitas vezes a solução é usar um modelo hidrológico para estender a série.

23 Grandes bacias x pequenas bacias Em pequenas bacias é possível usar modelos concentrados. Em grandes bacias a variabilidade é maior. Modelos concentrados são menos adequados. Mesmo assim os modelos distribuídos mais famosos são os de pequenas bacias.

24 Modelos distribuídos de pequenas bacias Referências mais freqüentes: SHE e Topmodel Desenvolvidos na esperança de que as medições pontuais de uma série de variáveis na bacia poderia evitar a calibração de parâmetros Exigem grande quantidade de dados

25 Problemas de hidrologia de grandes bacias variabilidade plurianual mudanças de uso do solo previsão em tempo real Mudanças climáticas

26 Quais são os processos que contribuem para a variabilidade plurianual da vazão de uma bacia? Rio Paraguai em Porto Esperança, MS - ( km 2 )

27 Como é possível aproveitar as previsões meteorológicas no manejo de recursos hídricos? Previsão do modelo regional do CPTEC - INPE

28 Quais são as conseqüências das mudanças de uso do solo em larga escala? Rio Taquari, MS.

29 Modelo hidrológico de grandes bacias desenvolvido Baseado no modelo LARSIM, com algumas adaptações do modelo VIC-2L. Balanço de água no solo simplificado Evapotranspiração por Penman - Monteith, conforme Shuttleworth (1993). Propagação pelo método de Muskingun Cunge nos rios. Utiliza grade regular de células (+ - 10x10 km) Utiliza intervalo de tempo diário ou menor Representa variabilidade interna das células Desenvolvido para grandes bacias (> 10 4 km 2 )

30 Processos representados Evapotranspiração (Penman-Monteith) Interceptação Armazenamento de água no solo Escoamento nas células Escoamento em rios e reservatórios célula fonte célula com curso d´água célula exutório

31 Dados de entrada Séries de chuva e vazão Séries de temperatura, pressão, insolação, umidade relativa do ar e velocidade do vento Imagens de sensoriamento remoto Tipos de solo MNT Cartas topográficas Seções transversais de rios

32 MNT Bacia discretizada e rede de drenagem

33 Solo Cobertura e uso + Blocos

34 Variabilidade no interior da célula Cada célula é dividida em blocos A cobertura, o uso e o tipo de solo são heterogêneos dentro de uma célula

35 Versão em mini-bacias 7:36

36 Balanço de água no solo Precipitação Evapotranspiração Precipitação - interceptação Escoamento superficial Escoamento sub-superficial Escoamento subterrâneo Água no solo Máximo conteúdo de água

37 Capacidade de Infiltração Variável w i w i =capacidade dearmazenamento decada um dosreservatórios w - individual W - average A capacidade de armazenamento do solo é considerada variável. O solo pode ser entendido como um grande número de pequenos reservatórios de capacidade variável.

38 Surface flow and soil outflow Escoamento superficial Escoamento sub-superficial Escoamento subterrâneo

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40 Trecho de rio

41 Propagação na rede de drenagem Muskingum – Cunge Modelo hidrodinâmico se necessário (Pantanal e Amazonas)

42 Rio Taquari - Antas Quase km 2 na foz solos argilosos derrame basáltico alta declividade pouca sazonalidade

43 Bacia Taquari - Antas discretizada Não foram considerados os diferentes tipos de solos 269 células 5 blocos

44 Postos fluviométricos Principal posto: Muçum km 2

45 Bacia do rio Taquari RS - ( km 2 ) Posto Muçum km 2

46 Bacia do rio Taquari RS - ( km 2 ) Posto Carreiro km 2

47 Bacia do Rio Uruguai km 2 até início do trecho internacional

48 Discretização da bacia do rio Uruguai 681 células 8 blocos

49 Resultados aplicação sem calibração Parâmetros emprestados da bacia Taquari Antas Passo Caxambu km 2

50 Passo Caxambu km 2 Rio Uruguai: Resultados aplicação com calibração

51 Curva de permanência de vazões

52 Bacia do rio São Francisco

53 Três Marias Sobradinho São Francisco Resolução: 0,1º (10x10km) Resolução: 0,2º (20x20km) Discretização da bacia – Células Regulares - 10x10 km e 20x20 km

54 UHE Três Marias (Ad = km 2 )

55 UHE Sobradinho (Ad = km 2 )

56 Bacia do Rio Paraná (A> km 2 )

57 Furnas (rio Grande)

58 Água Vermelha (rio Grande)

59 Rosana (rio Paranapanema)

60 Itaipu (rio Paraná)

61 Bacias da Amazonia

62 Resultados Jirau (rio Madeira)

63 Resultados Santo Antônio (rio Madeira)

64 Belo Monte (Rio Xingu)


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