Modelos Chuva-Vaz

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Modelos Chuva-Vazão

• Prof. Carlos Ruberto Fragoso Júnior

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Tópicos

• Revisão
• Modelos Conceituais Distribuídos
• IPHS1
• MGB-IPH

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Modelo IPH2
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Modelos Precipitação-Vazão

• Características dos modelos
• Discretização das bacias concentrado
  distribuído por bacia distribuído por célula

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Modelos semi-distribuídos

• Modelos concentrados aplicados em sub-bacias
  unidas por uma rede de drenagem são, às vezes,
  denominados modelos semi-distribuídos.

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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

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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

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Estrutura de modelos concentrados e distribuídos

• Estrutura básica
• módulo bacia
• módulo rio, reservatório
• Módulo bacia
• Geração de escoamento
• Módulo rio
• Propagação de escoamento

rio
bacia
reservatório
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Modelos ConceituaisChuva-Vazão Distribuídos
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Equipe de Desenvolvimento IPH - Instituto de
Pesquisas Hidráulicas - UFRGS Coordenador do
Projeto pelo IPH Carlos Eduardo Morelli
Tucci Colaboradores no desenvolvimento da versão
FORTRAN Adolfo O. N. Villanueva Daniel G.
Allasia Marllus G. das Neves Walter Collischonn
FEA - Faculdade de Engenharia Agrícola -
UFPel Agência para o Desenvolvimento da Lagoa
Mirim - UFPel Coordenador de Desenvolvimento pela
UFPel João S. Viegas Filho Colaboradora de
Desenvolvimento pela UFPel Rita de Cássia Fraga
Damé Analistas de Sistemas, Desenvolvedor Adriano
Rochedo Conceição Setor de Hidráulica e
Saneamento - Departamento de Física
FURG Coordenador de Desenvolvimento versão
FORTRAN pela FURG Rutinéia Tassi Colaborador de
Desenvolvimento pela FURG Ezequiel Wustrow
Souza Universidad Nacional de Córdoba -
UNC Coordenador de Desenvolvimento manuais em
espanhol Juan Carlos Bertoni Colaborador da
UNC Carlos Catalini
IPHS1 windows
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• Material Disponível
• Manual do Usuário do IPHS1
• Manual de Fundamentos do IPHS1
• Manual de Exemplos do IPHS1
• Banco de Dados de Exemplos do IPHS1

• Home page
• www.fisica.furg.br/IPHS1
• www.iph.ufrgs.br/iphs1

Contatos rutineia_at_gmail.com hidrologia_at_gmx.net
IPHS1 windows
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Modelo IPHS1
IPHS1 windows
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• Configurações do computador
• O IPHS1 utiliza como símbolo de decimal o ponto
• Se for necessário mudar essa configuração,
  acessar a opção
• Painel de Controle/Data, hora, idioma e opções
  regionais/Opções regionais e idioma/Opções
  regionais/Personalizar/Símbolo decimal
  gt.
• ou
• Control Panel/ Regional and language
  options/Regional options/Customize/Decimal symbol
  gt .

IPHS1 windows
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Modelo IPHS1

• Estrutura é baseada na
• operação hidrológica

Sub-bacia trecho de rio reservatório seção de
leitura divisão
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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
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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.

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Apredendo 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

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IPHS1 windows
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• 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
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(No Transcript)
21
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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(No Transcript)
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Definir topologia e objetos
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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)
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Cuidado para dividir ordenadas do HU por 10!
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Resultado
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Vamos Exercitar!!!
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Mais adiante voltaremos a usar o IPHS1!
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Modelo hidrológico de grandes bacias MGB-IPH
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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

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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.

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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.

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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.

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Problemas de hidrologia de grandes bacias

• variabilidade plurianual
• mudanças de uso do solo
• previsão em tempo real

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Quais são os processos que contribuem para a
variabilidade plurianual da vazão de uma bacia?
Rio Paraguai em Porto Esperança, MS - (360.000
km2)
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Como é possível aproveitar as previsões
meteorológicas no manejo de recursos hídricos?
Previsão do modelo regional do CPTEC - INPE
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Quais são as conseqüências das mudanças de uso do
solo em larga escala?
Rio Taquari, MS.
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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 (gt 104 km2)

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Processos representados

• Evapotranspiração
• Interceptação
• Armazenamento de água no solo
• Escoamento nas células
• Escoamento em rios e reservatórios

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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

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• MNT

• Bacia discretizada e rede de drenagem

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Cobertura e uso
Blocos
Solo

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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

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Balanço vertical em cada bloco
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Escoamento na célula
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Trecho de rio
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Variabilidade no interior do bloco
A capacidade de armazenamento do solo é
considerada variável. O solo pode ser entendido
como um grande número de pequenos reservatórios
de capacidade variável.
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(No Transcript)
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Rio Taquari - Antas

• solos argilosos
• derrame basáltico
• alta declividade
• pouca sazonalidade

Quase 27.000 km2 na foz
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Bacia Taquari - Antas discretizada
269 células 5 blocos
Não foram considerados os diferentes tipos de
solos
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Postos fluviométricos
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Posto Muçum 15.000 km2
Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)
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Posto Carreiro 4.000 km2
Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)
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Bacia do Rio Uruguai
75.000 km2 até início do trecho internacional
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Discretização da bacia do rio Uruguai
681 células 8 blocos
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Resultados aplicação sem calibração
Passo Caxambu 52.500 km2
Parâmetros emprestados da bacia Taquari Antas
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Rio Uruguai Resultados aplicação com calibração
Passo Caxambu 52.500 km2
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Curva de permanência de vazões
59
Mais detalhes do MGB-IPH?