Modelos Chuva-Vazão

1. ModelosChuva-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 rio bacia reservatório

6. Modelo IPHS1 IPHS1 windows®

7. Modelo IPHS1 • 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 Postos pluviométricos B2 B3 B4 B5

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. Aprendendo a utilizar o modelo IPHS1 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

11. IPHS1 windows®

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

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

16. Definir topologia e objetos

17. Características da bacia Separação de escoamentométodo SCS com CN = 80 Propagaçãonabacia 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. Cuidadoparadividirordenadas 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 - (360.000 km2)

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 (> 104 km2)

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

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. Cobertura e uso Blocos Solo +

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

35. Versão em mini-bacias

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

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

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

40. Trecho de rio

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

42. Rio Taquari - Antas • solos argilosos • derrame basáltico • alta declividade • pouca sazonalidade Quase 27.000 km2 na foz

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

44. Principal posto: Muçum  15.000 km2 Postos fluviométricos

45. Posto Muçum 15.000 km2 Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)

46. Posto Carreiro 4.000 km2 Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)

47. Bacia do Rio Uruguai 75.000 km2 até início do trecho internacional

48. Discretização da bacia do rio Uruguai 681 células 8 blocos

49. Resultados aplicação sem calibração Passo Caxambu 52.500 km2 Parâmetros “emprestados” da bacia Taquari Antas

50. Rio Uruguai: Resultados aplicação com calibração Passo Caxambu 52.500 km2