hidrologia e recursos hídricos 2008 / 2009 - autenticação · caudal médio mensal – unidades:...

Escoamento anual médio.

Hidrologia e Recursos Hídricos

2008 / 2009

Escoamento anual médio.

Curva de duração média anual do caudal médio diário

Rodrigo Proença de Oliveira

Caudal e escoamento

• Caudal: – Volume de água que atravessa uma secção

de um curso de água por unidade de tempo;– Unidades: m3/s

• Escoamento: – Quantidade de água que atravessa uma

secção de um curso de água num dado intervalo de tempo.

É também usual definir o escoamento emcaudal médio (fictício):

• Caudal médio diário;Caudal médio mensal

– Unidades: m3, dam3, hm3

• Caudal específico– Volume de água que atravessa uma secção

de um curso de água por unidade de tempo;– Unidades: m3/s/km2

• Escoamento específico (ou só escoamentoem altura uniforme de água)– Escoamento por unidade de área;– Unidades: mm

IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 2

( )∫ ⋅=2

1

)(t

tdttQHEscoamento

Caudal médio diário;• Caudal médio mensal• Caudal médio anual (módulo anual)• Caudal médio plurianual (módulo)

Medição do caudal

• As medições de rotina de caudal são realizadas de forma indirecta:– Mede-se a altura hidrométrica– Infere-se o caudal por uma relação entre o escoamento e o caudal (curva de vazão) que se assume estável.

• A rede hidrométrica reúne o conjunto das estaçõeshidrométricas, onde são realizadas as medições de rotina do caudal.


Medição da altura hidrométrica:

Escalas hidrométricas


Medição da altura de escoamento:

Limnígrafos

Sem-fim

• Tipos de limnigrafos:– Boia– Pressão


Medição da velocidade de escoamento:

Molinetes hidráulicos


Distribuição da velocidade

na secção transversal

1.50

0.50 0.251.55

V


1.00

1.25

V

Medição do caudal

• A medição de caudal exige um esforço quedificilmente é automatizado. É necessário:– Medir a altura de escoamento em várias verticais;– Calcular a área da secção transversal;– Medir a velocidade em vários pontos da secção– Medir a velocidade em vários pontos da secçãotransversal;

– Estimar a velocidade média na secção transversal;– Calcular o caudal.


AUQ ⋅=

Curva de vazão

• Q = a(h-ho)b– ho – zero de referência a altura hidrométrica

– a, b – parametros a estimar– b ~ 1,5 a 3

h(m)

medição de caudal

• Deve-se procurar secções estáveisnão afectadas por regolfos;

• Em secções de fundo móvel é necessário recalcular a curva de vazão com frequência, ouconstruir descarregadores quetornar invariável a curva de vazão.


Q(m/s)

ho

Cálculo da curva de vazão

• Por regressão obtém-se a, b e ho.• Em secções irregulares pode-se definirvários troços

Qh

Qh

Qh

33

22

11

( )0

hhLogbLogaLogQ −⋅+=

vários troços


nn Qh

......

Escoamento médio anual

Distribuição do Escoamento

0

5000

10000

15000

20000

Escoamento Anual (mm)

Áre

a (k

m2)

Area (km2) 94 263 533 9424 17448 14861 14855 7177 8301 8051 3506 3055 625 324 81

0 1 - 25 26 - 50 51 -100 101 - 151 - 201 - 301 - 401 - 601 - 801 - 1001 - 1401 - 1801 - 2201 -


Escoamento anual (mm)01 - 2526 - 5051 - 100101 - 150151 - 200201 - 300301 - 400401 - 600601 - 800801 - 10001001 - 14001401 - 18001801 - 22002201 - 3000

Estimativa do escoamento anual para

diferentes periodos de retorno

• Segundo A.C.Quintela, em Portugal o escoamento anual para F(x) superiores a 0,1 podem ser obtidos pela distribuição de Pearson 3 com um coeficiente de assimetria igual a 0,7;

• Hmédio – obter do mapa de isolinhas de escoamento;• SH – obter do gráfico (em folhas de A.C. Quintela).

Desvio-padrão e coeficiente de variação

900.0 1.2


0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

0 500 1000 1500 2000 2500

Escoamento anual médio (mm)

Des

vio

-pad

rão

(mm

)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Co

efic

ien

te d

e va

riaç

ão (

- )

0,73H2,74s

H=

0,27H2,74C

V

−=

Avaliação do escoamento anual médio a partir

de elementos climáticos

H

mD

D

mD

• Fórmulas usuais:

– Keller

– Wundt

– Langbein


0P mP P 0P mP P

1aP

1bH −=

2a

2P

2bH −=

2)0PP(

3bH −=

2L

2P

0,9

2P

D

+

=

> 0,1

2L

2P

3T0,05T25300L ++=

LDPlim =

∞=

– Turc

Curvas regionais de Quintela


Curva de duração média anual

do caudal médio diário

• Duração média anual de um valor de caudal médio diário é o número médio de dias porano em que esse caudal é igualado ou excedido.


Curva de duração média anual do caudal

médio diário

• Obter os dados de caudal diário:– http://snirh.pt > Dados reais > Rede hidrométrica– Parametro: Caudal médio diário– Formato relatório (ver info disponível; canto inferior direito).

• Ordenar os valores de caudal médio diário num unicoconjunto;conjunto;


Média das curvas anuais de caudal

classificado

Ano 1

365 vals

de QMD

Ano 2

365 vals

de QMD

Ano N

365 vals

de QMD

Ordenar

365 vals

de QMD

Ordenar

365 vals

de QMD

Ordenar

365 vals

de QMD

QMD QMD QMD

..

..

Média

de QMD

Média dos valores de QMD que são excedidos em maisde x dias por anos

• A curva de duração média do caudal médio diário é distinta da curva média das curvas anuais de caudal classificado;

• A primeira indica o valor médio da duração (em dias) que um valor de QMD é excedido por ano; a segunda indica a média dos valoresde QMD que são excedidos em mais de um dado número de dias


Duração Duração Duração

Duração

x dias

Módulo e caudal mediano (ou semi-permanente)

Curva de duração

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

Cau

dal

(m

3/s)

Caudal médio utilizável

• Duração do caudal semi-permanente ou mediano > Duração do caudal médio ou módulo

• Caudal médio plurianual ou módulo > Caudal semi-permanente ou mediano


0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

0 50 100 150 200 250 300 350

Duração (d)

Cau

dal

(m

3/s)

Módulo

Caudal Mediano

Caudal médio utilizável

0

50

100

150

0 100 200 300 400 500

Caudal máximo derivável (m3/s)

Cau

dal

méd

io u

tili

záve

l (m

3/s)

Módulo

Utilização dos dados de uma EH próxima

• Caudal depende das características da bacia, sobretudo de:– Área da bacia hidrográfica;– Regime de precipitação;– Orografia (relevo);– Forma da bacia e características da rede hidrográfica;

????Qhidrográfica;

– Tipo de solos existentes;– Uso de solo.

• A principal diferença entre bacias próximas é a área de cada bacia, se assumirmos que a sua proximidade implica que as restantes características apresentam semelhança.


EH

• Na selecção da EH próxima procurem uma estação próxima que abranja uma bacia também próxima – não seleccionem uma bacia de grandes dimensões.

Planeamento dos trabalhos

• Sem. 1:– Aváliação do escoamento anual médio por leitura do mapa de isolinhas e estimativa do valor do escoamento anual paradiferentes periodos de retorno;

– Selecção da estação hidrométrica próxima da bacia e obtenção dos dados de caudal médio diário;

– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia da – Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia da estação hidrométrica e do respectivo módulo.

• Sem. 2:– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médiodiário da estação hidrométrica (escala absoluta e relativa);

– Estimativa do caudal mediano da estação hidrométrica;– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médiodiário da bacia em análise (trab. 1 e 2);

– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia emanálise e do respectivo módulo e caudal mediano .


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