Regularização de Vazões e Controle de Estiagens

Apresentação em tema: "Regularização de Vazões e Controle de Estiagens"— Transcrição da apresentação:

1 Regularização de Vazões e Controle de Estiagens
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG DEC/CCT/UFCG – Pós-Graduação Área de concentração: Recursos Hídricos ESTÁGIO DOCÊNCIA Disciplina: Hidrologia Aplicada Regularização de Vazões e Controle de Estiagens Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista

2 Regularização de Vazões:
Em períodos de estiagens, as demandas de água (e.g., abastecimento, irrigação, etc.) são maiores que a oferta; Há necessidade de armazenar água durante a estiagem para suprir as demandas no período. O armazenamento é feito principalmente em reservatórios (açudes); O dimensionamento do reservatório é objetivo do tópico;

3 Regularização de Vazões
A vazão de regularização é a variável utilizada em projetos de barragens para atender demandas tais como: abastecimento humano; irrigação; hidroelétrica; navegação; recreação; evaporação do lago (depois de construído).

4 Lei de Regularização: Costuma-se chamar de lei de regularização a função: Onde: Qr (t) = vazão de regularização =  Qdemanda Qm = vazão média = (1/n). Qnaturais, para n = no de meses Conhecidas as vazões naturais [Qi(t)] e a lei de regularização y(t), a vazão Qr e a capacidade mínima do reservatório podem ser determinadas. y(t) ≤1

5 Regularização de Vazões
J F M A D N S O Qr Qi Na figura acima o período entre Abril e Setembro as vazões naturais Qi são menores que a vazão de regularização Qr. Há necessidade de se armazenar água para atender a vazão de regularização no período mencionado

6 Regularização de Vazões
O volume de armazenamento deve ser igual ao volume do período Abril a Setembro que é a área achurada na figura abaixo. J F M A D N S O Qr Qi

7 Regularização de Vazões
Matematicamente, a capacidade do reservatório é a área achurada que é dada pela área do retângulo – a área sob a curva das vazões, i.e., Área do retângulo = O volume necessário Vn para manter a vazão Qr durante estes meses é : Área sob a curva das vazões: O volume afluente Va ao reservatório neste período é: E a capacidade (Cr) mínima do reservatório:

8 Regularização de Vazões
Considerando o tempo do mês constante, pode-se escrever: Onde: Q é em m3/s; t é o tempo de um mês em segundos, ou seja, t=2, s = 30x24x3600 s; n é o número de meses em que Qr > Qa .

9 Exercício Com base nos dados de vazões mostrados, qual o volume mínimo que deve ter o reservatório para manter uma vazão Qr = 3,8 m3/s? Mês Q(m3/s) Jan 9,13 Fev 5,76 Mar 5,43 Abr 3,74 Mai 3,45 Jun 2,94 Jul 2,61 Ago 3,65 Set 2,21 Out 2,79 Nov 4,45 Dez 5,96

10 Regularização de Vazões
A máxima vazão que pode ser regularizada é a vazão média da bacia ou y(t) = 1. Suponha que as vazões naturais fossem acumuladas no tempo N (figura abaixo). t (mês) Qa acumuladas Qa N 

11 Regularização de Vazões
A tangente do ângulo  é a vazão média tg() = Qa / N = Qm t (mês) Qa acumuladas Qa N  1 Qr1 2 Qr2 Se Qr > Qm então o reservatório não vai atender a demanda total todo o tempo porque Qr > Qa

12 Exercício Com base nos dados de vazões mostrados, qual a tangente do ângulo cuja declividade é igual a vazão média? Qual a máxima vazão que pode ser regularizada? Qual a capacidade do reservatório para atender a vazão média? Compare o resultado com Qr = 3,8 m3/s do exercício 1; Se a vazão Qr = 5 m3/s qual a capacidade do reservatório? Será que a vazão seria atendida todo o tempo? Explique. Mês Q(m3/s) Jan 9,13 Fev 5,76 Mar 5,43 Abr 3,74 Mai 3,45 Jun 2,94 Jul 2,61 Ago 3,65 Set 2,21 Out 2,79 Nov 4,45 Dez 5,96

13 Vt+1= Vt + Qat – Qet – Qvt + (Pt - Et) . At
Reservatório Formação de reservas no período úmido para serem na complementação das demandas na estação seca. Vazão Afluente Qat Nível de referência ou Datum Área At Precipitação Pt Evaporação Et Vazão Efluente Qet Cota ht Volume Vt Vt+1= Vt + Qat – Qet – Qvt + (Pt - Et) . At

14 Reservatório Volume Total (VTotal): todo o volume de água;
Volume morto (Vmorto): varia de 10% a 15% do volume total; Volume Útil (Vútil): Volume total menos o volume morto. O volume morto é mantido no reservatório por razões técnicas tais como qualidade da água, vida aquática, cota mínima para bombeamento, etc. Volume Útil Volume Morto

15 Volume do Reservatório
O volume necessário deve ser o ideal para que a demanda seja suprida em todo o ano. O volume em azul é o que sobra por mês; O volume em vermelho é que falta por mês. J F M A D N S O Vmorto Vi Vnecessário

16 Diagrama de Massas ou de Rippl
O diagrama de massas ou diagrama de Rippl é definido como a integral do hidrograma mensal. É um diagrama de vazões ou volumes acumulados, resultando, geralmente, num gráfico como o mostrado na figura abaixo, o qual é conhecido como diagrama de massas ou de Rippl. VAC(m3) J F M A D N S O t(meses)

17 Diagrama de Massas ou de Rippl
As tangentes em cada ponto do diagrama de massas, em volume, dão as vazões médias no intervalo de tempo considerado. t (meses) t1 t2 T A C Período crítico B D Va, Vr acumulados

18 Diagrama de Massas ou de Rippl
Supondo que y(t) = 1 ou Qr = Qm, pode-se ver que as retiradas acumuladas de B a C são maiores que as afluências, deplecionando o reservatório no período; Desse modo, os pontos B e C são críticos e podem ser utilizados para definir a capacidade do reservatório t (meses) t1 t2 T A C Período Crítico B D Va, Vr acumulados

19 Diagrama de Massas ou de Rippl
O Volume do reservatório para regularizar Qr = Qm é dado por: Vr = 1 + 2 t (meses) t1 t2 T 1 2 A C Período crítico B D Va, Vr acumulados

20 Exercício Utilizando o diagrama de Rippl e com base nos dados de vazões mostrados, qual o volume que deve ter o reservatório para atender uma vazão de regularização igual a vazão média da bacia? Mês Q(m3/s) Jan 9,13 Fev 5,76 Mar 5,43 Abr 3,74 Mai 3,45 Jun 2,94 Jul 2,61 Ago 3,65 Set 2,21 Out 2,79 Nov 4,45 Dez 5,96

21 Bom fim de semana! Obrigada pela atenção!