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Modelos Precipitação-Vazão Características dos modelos Discretização das bacias : concentrado; distribuído por bacia;
distribuído por célula
Modelos semi-distribuídos
Modelos concentrados aplicados em sub-bacias unidas por uma rede de drenagem são, às vezes, denominados modelos semi-distribuídos.
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
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
Estrutura básica módulo bacia módulo rio, reservatório
Módulo baciaGeração de escoamento
Módulo rioPropagação de escoamento
bacia
rio
reservatório
Estrutura de modelos concentrados e distribuídos
Equipe de Desenvolvimento:
IPH - Instituto de Pesquisas Hidráulicas - UFRGSCoordenador do Projeto pelo IPH: Carlos Eduardo Morelli TucciColaboradores no desenvolvimento da versão FORTRAN:Adolfo O. N. VillanuevaDaniel G. AllasiaMarllus G. das NevesWalter Collischonn
FEA - Faculdade de Engenharia Agrícola - UFPelAgência para o Desenvolvimento da Lagoa Mirim - UFPelCoordenador de Desenvolvimento pela UFPel :João S. Viegas FilhoColaboradora de Desenvolvimento pela UFPel:Rita de Cássia Fraga DaméAnalistas de Sistemas, Desenvolvedor:Adriano Rochedo Conceição
Setor de Hidráulica e Saneamento - Departamento de Física – FURGCoordenador de Desenvolvimento versão FORTRAN pela FURG: Rutinéia TassiColaborador de Desenvolvimento pela FURG:Ezequiel Wustrow Souza
Universidad Nacional de Córdoba - UNCCoordenador de Desenvolvimento manuais em espanhol: Juan Carlos BertoniColaborador da UNC:Carlos Catalini
IPHS1 windows®
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:
IPHS1 windows®
IPHS1 windows®
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 =>”.”
ou
Control Panel/ Regional and language options/Regional options/Customize/Decimal symbol => “.”
Modelo IPHS1
Estrutura é baseada na operação hidrológica
Sub-bacia
trecho de rio
reservatório
seção de leitura
divisão
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 serhistórica ou de projetopara ser reordenada.
B1
B2B3
B4B5
Postos pluviométricos
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.
Modelo IPHS1 - Sub-bacia
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
Apredendo a utilizar o modelo IPHS1
Aprendendo a utilizar o IPHS1
IPHS1 windows®
Barra de Menus
Barra de Ferramentas Principal Caixa de
Títulos
Barra de Ferramentas
Hidrológicas
Barra de Avisos
Área de projeto
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
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)
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
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.
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.
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.
Problemas de hidrologia de grandes bacias
variabilidade plurianual mudanças de uso do solo previsão em tempo real
Quais são os processos que contribuem para a variabilidade plurianual da vazão de uma bacia?
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Dez/62 Dez/64 Dez/66 Dez/68 Dez/70 Dez/72 Dez/74 Dez/76 Dez/78 Dez/80 Dez/82
Vazã
o m
édia
men
sal (
m3/
s)
Rio Paraguai em Porto Esperança, MS - (360.000 km2)
Como é possível aproveitar as previsões meteorológicas no manejo de recursos hídricos?
Previsão do modelo regional do CPTEC - INPE
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1970 1975 1980 1985 1990 1994
Ano
Áre
a oc
upad
a (1
000
ha) bovinos
soja
Quais são as conseqüências das mudanças de uso do solo em larga escala?
0
500
1000
1500
2000
2500
jul-69 jul-71 jul-73 jul-75 jul-77 jul-79 jul-81 jul-83
Vazã
o (m
3/s)
Rio Taquari, MS.
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)
Processos representados
Evapotranspiração Interceptação Armazenamento de água no solo Escoamento nas células Escoamento em rios e reservatórios
célula fonte
célula com curso d´água
célula exutório
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
Variabilidade no interior da célula
Cada célula é dividida em blocos
A cobertura, o uso e o tipo de solo são heterogêneos dentro de uma célula
Variabilidade no interior do bloco
A capacidade de armazenamentodo solo é considerada variável.
O solo pode ser entendido como um grande número de pequenos reservatórios de capacidade variável.
wi
w i = capacidade de armazenamento de cadaum dos reservatórios
Rio Taquari - Antas
Quase 27.000 km2 na foz
•solos argilosos•derrame basáltico•alta declividade•pouca sazonalidade
Bacia Taquari - Antas discretizada
Bloco Uso do solo e cobertura vegetal1 Floresta2 Pastagem3 Agricultura4 Área Urbana5 Água
Não foram considerados os diferentes tipos de solos
269 células5 blocos
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
jun-73 jul-73 ago-73 set-73 out-73 nov-73 dez-73
Vazã
o (m
3/s)
Calculada
Observada
Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)
Posto Muçum15.000 km2
0
100
200
300
400
500
600
700
01/jun/72 01/jul/72 31/jul/72 30/ago/72 29/set/72 29/out/72 28/nov/72
Vazã
o (m
3/s)
calculadaobservada
Bacia do rio Taquari RS - (30.000 km2)
Posto Carreiro4.000 km2
Resultados aplicação sem calibração
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
jan-87 fev-87 mar-87 abr-87 mai-87 jun-87 jul-87 ago-87 set-87 out-87 nov-87 dez-87
Vazã
o (m
3/s)
calculadoobservado
Parâmetros “emprestados” da bacia Taquari Antas
Passo Caxambu52.500 km2
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
01/01
/89
01/02
/89
01/03
/89
01/04
/89
01/05
/89
01/06
/89
01/07
/89
01/08
/89
01/09
/89
01/10
/89
01/11
/89
01/12
/89
Vazã
o (m
3/s)
calculadoobservado Passo Caxambu
52.500 km2
Rio Uruguai: Resultados aplicação com calibração
Curva de permanência de vazões
100
1000
10000
100000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tempo de permanência (%)
Vazã
o (m
3/s)
calculadoobservado