Módulo4 Hidrologia Aplicada

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<ul><li><p>Hidrologia Aplicada </p><p>Especializao em Engenharia de Saneamento Bsico e Ambiental Recife/PE </p><p>Professor: Matheus Martins de Sousa matheus@hidro.ufrj.br </p><p>Doutorando PEC/COPPE/UFRJ </p><p>M.Sc. Engenharia Civil Recursos Hdricos e Saneamento PEC/COPPE/UFRJ </p><p>Scio fundador da AquaFluxus Consultoria Ambiental em Recursos Hdricos </p></li><li><p> Domingo (19/04/2015) </p><p> Manipulao de dados de vazo </p><p> Fluviometria </p><p> Modelos Hidrolgicos </p><p> Avaliao prtica </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 2 </p><p>Agenda da Disciplina </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 3 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 4 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>5 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> Os projetos de obras hidrulicas exigem a manipulao e apresentao grfica dos dados de vazo, relativos a perodos, em geral, longos, com a finalidade de proporcionar uma melhor visualizao do regime do rio, ou de destacar algumas de suas caractersticas, ou, ainda, de estudar os efeitos de regulao propiciados pelos reservatrios. </p><p> Nesse sentido, os valores das vazes mdias dirias ou mensais podem ser apresentados sob a forma de fluviogramas, curvas de permanncia e curvas de massa, colocando em evidncia, em cada caso, aspectos distintos do regime do curso de gua e facilitando a compreenso das caractersticas de escoamento da bacia hidrogrfica e a soluo de problemas especficos. </p></li><li><p>6 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>FLUVIOGRAMA </p><p> Fluviograma: grfico de representao das vazes ao longo de um perodo de observao, na sequncia cronolgica de ocorrncia. </p><p> Retrata o regime do rio, permitindo visualizar com facilidade a extenso e distribuio dos perodos extremos de vazo, estiagens e enchentes, em ordem cronolgica ao longo do perodo de observao. </p></li><li><p>7 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>FLUVIOGRAMA </p></li><li><p>8 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>FLUVIOGRAMA </p></li><li><p>9 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>FLUVIOGRAMA </p></li><li><p>10 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA DE PERMANNCIA </p><p> Curva de permanncia: Indica a porcentagem do tempo que um determinado valor de vazo foi igualado ou ultrapassado durante o perodo de observao. </p><p> Sucesso de vazes mdias de determinado intervalo de tempo (dia, ms) organizada em forma de distribuio de frequncias. </p><p> Permite visualizar de imediato a potencialidade natural do rio, destacando-se a vazo mnima e o grau de permanncia de qualquer vazo. </p><p> Em estudos energticos, a energia primria da usina corresponde a uma potncia disponvel entre 90 a 100% do tempo. </p></li><li><p>11 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA DE PERMANNCIA </p></li><li><p>12 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA DE PERMANNCIA Exemplo: </p></li><li><p>13 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA DE PERMANNCIA </p><p> Traado da curva: </p><p>acumular as frequncias das classes sucessivas </p><p> lan-las em um grfico, em correspondncia aos limites inferiores dos respectivos intervalos de classe. </p></li><li><p>14 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>REGULARIZAO DE VAZES </p><p> Os reservatrios tm por finalidade, acumular parte das guas disponveis nos perodos chuvosos, para compensar as deficincias nos perodos de estiagem, exercendo um efeito regularizador das vazes naturais. </p><p> Regularizao de vazes </p><p>O volume til o volume de armazenamento necessrio num reservatrio para garantir uma vazo regularizada constante, durante o perodo mais crtico de estiagem observado. </p><p>Os mtodos de clculo desse volume se baseiam no Diagrama de Massas ou Diagrama de Rippl. </p></li><li><p>15 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>REGULARIZAO DE VAZES </p><p>Perodo crtico </p></li><li><p>16 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>DIAGRAMA DE MASSA DE VAZES (Diagrama de Rippl) </p><p> Grfico dos valores acumulados de volume (Q.dt), representados em ordenadas contra o tempo em abscissas curva integral do fluviograma </p><p> Ordenadas: rea sobre o Fluviograma / Inclinao: Vazo </p><p> Aplicaes: especialmente no estudo de regularizao de vazes pelos reservatrios. </p></li><li><p>17 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>DIAGRAMA DE MASSA DE VAZES (Diagrama de Rippl) </p><p> Observaes importantes: </p><p>1.A curva de massa nunca decrescente. </p><p>2.A tangente a um ponto qualquer da curva corresponde a vazo instantnea neste ponto. </p><p>3.A diferena de ordenada entre dois pontos quaisquer do grfico representa o volume escoado no intervalo de tempo correspondente. </p><p>4.A inclinao da reta que une dois pontos exprime a vazo mdia nesse intervalo. </p></li><li><p>18 </p><p>MANIPULAO DE DADOS DE VAZO </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>DIAGRAMA DE MASSA DE VAZES (Diagrama de Rippl) </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 19 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 20 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>21 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> Definio: o setor da Hidrologia que trata das tcnicas de medio de nveis dgua, velocidades e vazes nos rios. </p><p> Objetivo: Conhecer o volume de gua que escoa por uma seo transversal de um rio, em um determinado intervalo de tempo. O ideal seria termos conhecimento, em tempo-real, da vazo a cada instante. Todavia, isto, ainda no possvel. Portanto, procura-se conhecer a vazo durante um perodo de tempo (campanha) e extrapolam-se os resultados obtidos para perodos de tempo maiores. Existem vrias metodologias de medio de vazes, cada uma delas com o ndice de preciso diretamente associado ao custo de obteno dos dados. </p></li><li><p>22 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> Estao Hidromtrica: qualquer seo de um rio, convenientemente instalada e operada para a obteno sistemtica das vazes ao longo do tempo. </p><p> De modo geral: vazo obtida a partir no nvel das guas (rgua linimtrica ou lingrafo). </p><p> A relao nvel-vazo deve ser estabelecida por medies diretas em diversas situaes de descarga, para que se estabelea a Curva Chave do Curso dgua (Cota x Vazo). </p></li><li><p>23 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> A codificao das estaes fluviomtricas foi adotada j na dcada de 70, por fora Decreto n 77.410, de 12 de abril de 1976, e conforme instrues expressas pela Portaria do Ministro das Minas e Energia n 447, de 20 de abril de 1976. </p></li><li><p>24 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p>25 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> Critrios para o estabelecimento de um posto fluviomtrico: </p><p>Localizao em trecho mais ou menos retilneo do rio, de preferncia no tero de jusante, com margens bem definidas e livres de pontos singulares que possam perturbar sensivelmente o escoamento. </p><p>Localizar em um trecho de fcil acesso. </p><p>Entregar os cuidados de leitura da rgua ou troca de papel do limngrafo, pessoa de confiana. </p><p>Seo transversal, tanto quanto possvel, simtrica e com taludes acentuados. </p><p>Velocidades regularmente distribudas. </p><p>Velocidade mdia &gt; 0,3 m/s. </p></li><li><p>26 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p> Local tem que permitir acesso permanente, mesmo em enchentes. </p><p> Leitura de Rgua Linimtrica deve ser feita duas vezes por dia, por pessoal local treinado. </p></li><li><p>27 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Um dos grandes objetivos de se medir as vazes de um rio em determinado trecho, podermos associar a descarga medida respectiva cota do nvel dgua da superfcie do rio. </p><p> Assim, para cada cota do nvel dgua, corresponder uma vazo. </p><p> Essa relao, cota x vazo, chamada na Hidrologia de Curva-Chave. </p></li><li><p>28 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> a relao que se procura estabelecer entre as grandezas nveis dgua e vazes. </p><p> Tm que ser retificadas periodicamente, se o rio apresentar mudana nas suas caractersticas fsicas. </p><p> Escolhe-se equao de acordo com as condies do controle hidrulico. </p></li><li><p>29 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p></li><li><p>30 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> Podem ser usadas equaes do tipo: </p></li><li><p>31 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> Faz se uma anamorfose em escala logartmica: </p></li><li><p>32 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> 1 passo: arbitro e=0 </p></li><li><p>33 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: Calcular a equao de curva-chave, em um posto fluviomtrico, a partir das medies fornecidas na tabela. Em seguida, determinar o nvel dgua correspondente vazo de cheia no local estimado em 500m/s, sabendo-se que a cota zero da rgua limnimtrica 312,94m. Considerar e=0,30m. </p></li><li><p>34 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>35 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>36 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>37 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>38 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>39 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>40 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>41 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>42 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>CURVA-CHAVE </p><p> EXEMPLO: </p></li><li><p>43 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> A vazo ou descarga de um rio o volume de gua que passa atravs de uma seo transversal na unidade de tempo (em geral um segundo). </p><p> Em hidrometria, essa vazo associada a uma cota limnimtrica h (cota da superfcie livre em relao a um plano de referncia arbitrrio). </p><p> Geralmente medida em m/s. </p></li><li><p>44 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Medida direta </p><p> Medida a partir do nvel da gua </p><p> Medida por processos qumicos </p><p> Medida de velocidade e rea </p><p>Mtodo dos flutuadores </p><p>Mtodo do tubo de Pitot </p><p>Mtodo dos molinetes </p></li><li><p>45 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Verificao de qual o tempo necessrio para acumular um determinado volume num reservatrio natural ou artificial, sem descarga de sada. </p><p> A vazo ser o quociente do volume do recipiente pelo tempo de enchimento cronometrado. </p><p> empregado para pequenos cursos dgua e canais, ou em nascentes. </p></li><li><p>46 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Calhas medidoras: </p><p>Dispositivo que provoca a passagem do escoamento do rio de um regime fluvial a um torrencial. </p><p>A mudana de regime obriga a existncia de profundidade crtica dentro da instalao. </p><p>A vazo ser funo dessa profundidade e das caractersticas do medidor. </p></li><li><p>47 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Calhas medidoras: </p><p>Dispositivo que provoca a passagem do escoamento do rio de um regime fluvial a um torrencial. </p><p>A mudana de regime obriga a existncia de profundidade crtica dentro da instalao. </p><p>A vazo ser funo dessa profundidade e das caractersticas do medidor. </p></li><li><p>48 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO </p><p> Vertedores: </p><p>Conhecendo-se a espessura da lmina dgua sobre um vertedor, pode-se determinar a descarga atravs de tabelas ou grficos. </p></li><li><p>49 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO - Traadores </p><p> Lanar corrente dgua uma substncia qumica e depois tirar amostras na seo escolhida, que sero dosadas, permitindo o conhecimento da descarga a partir da diluio verificada. </p><p> Utilizado para sees de muito difcil acesso ou rios perigosos. </p><p> So necessrias condies como: </p><p>Turbulncia ativa em todas a massa de gua de maneira a garantir uma mistura homognea. </p><p>Ausncia de guas paradas para existir a renovao constante das massas em toda a seo considerada. </p><p> Substncias normalmente usadas: cloreto de sdio, fluorcena, bicromato de sdio, matrias radioativas. </p></li><li><p>50 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO MTODO DOS MOLINETES </p><p> O Molinete Hidromtrico: um aparelho que d a velocidade local da gua atravs da medida do nmero de revolues da hlice. </p></li><li><p>51 </p><p>FLUVIOMETRIA </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>MEDIO DE VAZO MTODO DOS MOLINETES </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 52 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa 53 </p><p>UNIDADE IV: 1.Manipulao de dados de vazo 2.Fluviometria 3.Modelos Hidrolgicos </p></li><li><p>54 </p><p>Modelos computacionais em Recursos Hdricos </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p><p>Modelos Hidrologicos </p></li><li><p>55 </p><p> O que um modelo? </p><p>Um modelo , em essncia, uma forma de representao da realidade, geralmente com um objetivo pratico ou acadmico. </p><p> Um modelo pode ser a representao em escala reduzida de um sistema real, </p><p>uma concepo mental, uma analogia do funcionamento de um sistema com outro sistema de mais fcil compreenso ou a representao deste por uma serie de equaes matemticas (ADRIEN, 2004). </p><p>Modelos Hidrologicos </p><p>Modelos computacionais em Recursos Hdricos </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p>56 </p><p> O que um modelo? </p><p> Sistema </p><p>Real Modelo </p><p>Conceptual </p><p>Modelo Matemtico </p><p>Modelo Analtico </p><p>Modelo Numrico </p><p>Modelo Analgico </p><p>Modelo Fsico </p><p>Modelos Hidrologicos </p><p>Modelos computacionais em Recursos Hdricos </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p>57 </p><p> Principais Objetivos </p><p> Entender o fenmeno hidrulico do escoamento em uma Bacia. </p><p> Estudar e projetar intervenes hidrulicas em um rio. </p><p> Prever eventos naturais extremos. </p><p>Modelos Hidrologicos </p><p>Modelos computacionais em Recursos Hdricos </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p>58 </p><p> Modelos Hidrolgicos </p><p> O que so: </p><p> Procedimentos de modelagem utilizados para simular parte do ciclo hidrolgico entre a precipitao e a vazo, podendo simular efeitos de armazenamento em calha. </p><p> Quais perguntas respondem: </p><p> Se chover o dobro, quanta gua vai passar pelo rio? </p><p> Qual a vazo de cheia desse rio? </p><p>Modelos Hidrologicos </p><p>Modelos computacionais em Recursos Hdricos </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p>Modelos Hidrolgicos O HidroFlu Introduo </p><p>Hidrologia Aplicada - Matheus M. Sousa </p></li><li><p> O Hidro-Flu um sistema de apoio a projetos de drenagem urbana, contendo procedimentos de clculo da chuva de projeto, do hidrograma de cheia e de dimensionamento de canalizaes e reservatrios de deteno. </p><p>vazo </p><p>tempo bacia hidrogrfica </p><p>rio </p><p>dimensionamento da </p><p>seo transversal </p><p>chuva de </p><p>projeto hidrograma gerado </p><p> O projeto de intervenes para o controle de cheias demanda uma srie de estudos hidrolgicos preliminares. O objetivo desta aula apresentar alguns mtodos hidrolgicos para a determinao de uma cheia de...</p></li></ul>