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S ISTEMA DE A NÁLISE E S IMULAÇÃO H IDROLÓGICA A PLICADO A B ACIAS H IDROGRÁFICAS Camilo Daleles Rennó Orientador: Dr. João Vianei Soares março/2003.

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1 S ISTEMA DE A NÁLISE E S IMULAÇÃO H IDROLÓGICA A PLICADO A B ACIAS H IDROGRÁFICAS Camilo Daleles Rennó Orientador: Dr. João Vianei Soares março/2003

2 tridimensionais tridimensionais dinâmicos dinâmicos comportamentos não lineares comportamentos não lineares componentes estocásticos componentes estocásticos múltiplas escalas de tempo e espaço múltiplas escalas de tempo e espaço Modelagem processos ambientais

3 Como representar estes processos? >> simplificação << Modelagem

4 Modelagem E1E1 E2E2 P2P2 P1P1 F1F1 P4P4 F3F3 F2F2 P3P3

5 Modelagem Classificação determinístico ou estocástico modelo XY X Y baseado em processos ou empírico * * ** * ** ** * * contínuo ou discreto tt pontual ou distribuído estático ou dinâmico Y=f(X 1,X 2,...,X n ) Y=f(X 1,X 2,...,X n, t)

6 zona de aeração ou zona não saturada rocha de origem lençol freático Ciclo Hidrológico infiltração escoamento superficial precipitação evaporação (interceptação)transpiração evaporação percolação fluxo ascendente escoamento sub-superficial zona saturada

7 Bacia Hidrográfica unidade hidrológica delimitada pelos divisores de água supõe-se um único ponto de saída (divisores de água superficial = subsuperficial) mas como estudar os processos hidrológicos dentro de uma bacia? Discretização Espacial

8 Sub4Sub3Sub2Sub1 represa saída Discretização em Sub-bacias vários níveis de subdivisão da bacia

9 fácil representação e manipulação topologia implícita correspondência com dados matriciais não consideram linhas de fluxo naturais problemas com sub e super-amostragem Discretização em Grade Regular

10 mais naturais estrutura de dados complexa polígonos irregulares topologia Discretização em Elementos Irregulares elemento

11 Relações Topológicas

12 área fonte Dinâmica de Água no Solo zona de aeração zona saturada zona de aeração zona saturada lençol freático qiqi K S (z) = K 0 exp(-fz) KSKS z

13 Dinâmica de Água no Solo K S (z) = K 0 exp(-fz) índice topográfico (similaridade hidrológica) z i 0 saturado z i 0 déficit zona de aeração zona saturada

14 Dinâmica de Água no Solo profundidade do solo 0 lençol freático s r K s

15 Dinâmica de Água no Solo profundidade do solo 0 lençol freático

16 Dinâmica de Água no Solo profundidade do solo 0 lençol freático Lei de Darcy Equação de Richards qvqv qvqv qvqv

17 Dinâmica de Água no Solo profundidade do solo 0 lençol freático Lei de Darcy Equação de Richards

18 SASHI

19 SASHI

20 SASHI

21 SASHI

22 SASHI detecção de pontos de sela

23 SASHI

24 SASHI Strahler ordenação da drenagem

25 SASHI

26 SASHI detecção de bacias...

27 SASHI detecção de bacias expansão morro acima

28 SASHI detecção de bacias expansão morro acima determinação dos limites entre sub-bacias

29 SASHI detecção de bacias expansão morro acima determinação dos limites entre sub-bacias poligonalização das sub-bacias

30 SASHI detecção de bacias

31 SASHI

32 SASHI análise morfométrica

33 SASHI

34 SASHI linhas de fluxo mínima distânciamínimo ângulo perpendicularmínima distância com restrição angular de 30 o

35 SASHI linhas de fluxo

36 SASHI

37 SASHI

38 SASHI simplificação das linhas de fluxo b1b1 b2b2 b3b3 b4b4 l1l1 l2l2 l3l3 l4l4 l5l5 ? ? < limiar

39 SASHI simplificação das linhas de fluxo b1b1 b2b2 b3b3 b4b4 l1l1 l2l2 l3l3 l4l4 l5l5

40 SASHI limiar = elementos Limiar

41 SASHI simplificação das linhas de fluxo limiar = elementos

42 SASHI

43 SASHI definição dos elementos construindo topologia calculando atributos básicos poligonalizando os elementos

44 SASHI definição dos elementos Declividade Orientação

45 SASHI

46 SASHI importação solos

47 SASHI definição dos parâmetros / solos

48 SASHI compatibilização / solos +5% -5%

49 SASHI importação vegetação

50 SASHI definição dos parâmetros / vegetação

51 SASHI compatibilização / vegetação -15% -23%

52 SASHI definição dos parâmetros / clima

53 SASHI

54 SASHI índice topográfico

55 SASHI definição do lençol freático K s (z) = K 0 exp(-fz) z i 0 saturado z i 0 déficit

56 SASHI inicialização da umidade do solo umidade volumétrica (cm 3 cm -3 ) profundidade relativa z superfície lençol freático secosaturadosecosaturado potencial de água (m)

57 ,0 0,2 0,4 0,6 elemento qualquer ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 profundidade relativa elemento com profundidade máxima do lençol freático SASHI inicialização da umidade do solo potencial de água no solo

58 SASHI disponibilidade inicial de água

59 SASHI

60 SASHI qd modelo hidrológico

61 SASHI qd modelo hidrológico

62 SASHI dinâmica da água no solo Equação de Richards Transformação de Kirchhoff Lei de Darcy

63 SASHI dinâmica da água no solo solução de Newton-Raphson

64 SASHI modelo BW umidade volumétrica de saturação umidade volumétrica residual conditividade hidráulica (saturado) índice de capilaridade índice de estrutura do solo VariávelFunção * C=1,001 C=1,01 C=1,1 C=2,0 C=11

65 SASHI simulação hidrológica água disponível

66 SASHI simulação hidrológica água disponível 2 simulações foram testadas: IAF = 1 IAF = 4

67 SASHI simulação hidrológica IAF = 1 IAF = 4

68 SASHI simulação hidrológica água disponível IAF = 4IAF = 1

69 SASHI simulação hidrológica IAF = 1 IAF = 4

70 SASHI simulação hidrológica

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