1 / 93

HIDROLOGIA II

HIDROLOGIA II. PROF. CARLOS RUBERTO FRAGOSO JR. PROF. MARLLUS GUSTAVO F. P. DAS NEVES. HIDROLOGIA II. Unidade 1: Introdução à Hidrologia Aplicada. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA. CÓDIGO: TIPO: ELETIVA CURSO: MESTRADO – PPGRHS CH: 3 HORAS SEMANAIS E 45 SEMESTRAIS EMENTA:

aitana
Télécharger la présentation

HIDROLOGIA II

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. HIDROLOGIA II PROF. CARLOS RUBERTO FRAGOSO JR. PROF. MARLLUS GUSTAVO F. P. DAS NEVES

  2. HIDROLOGIA II Unidade 1: Introdução à Hidrologia Aplicada

  3. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • CÓDIGO: • TIPO: ELETIVA • CURSO: MESTRADO – PPGRHS • CH: 3 HORAS SEMANAIS E 45 SEMESTRAIS • EMENTA: • Hidrologia Aplicada. Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto. Controle de cheias através de medidas estruturais e não estruturais. Disponibilidade Hídrica. Regionalização de vazões. Sedimentos.

  4. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • OBJETIVO • dar aos alunos os conceitos avançados da ciência hidrológica • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • Unidade 1: Introdução à Hidrologia Aplicada (0,5 aula) • Apresentação da disciplina • Definições • Aplicações da hidrologia Aplicada

  5. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • Unidade 2: Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto (1,5 aula  acumuladas – 2 aulas) • Conceitos • Vazões máximas com base na série histórica • Vazões máximas com base na precipitação • Hidrograma de projeto com base na série histórica • Hidrograma de projeto com base na precipitação

  6. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • Unidade 3: Controles de cheias (2 aulas  acumuladas – 4 aulas) • Enchentes e avaliação de enchentes • Medidas de controle estruturais • Medidas de controle não estruturais • Unidade 4: Disponibilidade Hídrica (1 aula  acum – 5 aulas) • Vazões de estiagem • Regularização de vazões

  7. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • Unidade 5: Regionalização de vazões (5 aulas  acumuladas – 10 aulas) • Introdução • Regionalização da vazão média • Regionalização da vazão máxima • Regionalização da vazão mínima • Regionalização da curva de regularização

  8. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • CONTEÚDO PROGRAMÁTICO • Unidade 6: Sedimentos (2 aulas  acumuladas– 12 aulas) • Ciclo hidrossedimentológico • Erosão e deposição • Transporte fluvial • Morfologia fluvial

  9. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

  10. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • AVALIAÇÃO • Trabalhos, provas de conceitos, 1 prova prática

  11. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • BIBLIOGRAFIA • SANCHEZ, J. l988. Fundamentos de Hidrologia. Apostila. Instituto de Pesquisas Hidrálicas - UFRGS, 350p • TUCCI, C. E.M. (Org.). Hidrologia. Ciências e aplicação. Porto Alegre: Ed. da Universidade: ABRH: EDUSP, 1993. 943p • COLLISCHONN, W.; TASSI, R. Introduzindo Hidrologia. Apostila. Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS • LINSLEY, R.; KOHLER, M. e PAULHUS, I. l967 . Hidrologia para Ingenieros. McGraw-Hill, Madrid. 350p.

  12. APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA • BIBLIOGRAFIA • PINTO, N.; HOLTZ, A.C.; MARTINS, J. e GOMIDE, F.L. l976. Hidrologia Básica. Edgard Blucher. Sao Paulo. 278p • WISLER, C. O. e BRATER, E.F. l964. Hidrologia. Livro Técnico. Rio de Janeiro. 484p. • GARCEZ, L.N. l967. Hidrologia. Edgard Blucher. Sao Paulo. 249p. • CHOW, V.T. l964. Handbook of Applical Hydrology. McGraw-Hill. New York, n.p • NAGHETTINI, M; PINTO, E. J. A. 2007. Hidrologia estatística. CPRM. Belo Horizonte. 552p. http://www.cprm.gov.br/ clique em Dados & Produtos

  13. DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA APLICADA • Hidrologia aplicada  utiliza os princípios da hidrologia para planejar, projetar e operar sistemas de aproveitamento e controle de recursos hídricos • a consecução desses objetivos requer a quantificação confiável das variabilidades espaciais e/ou temporais presentes em fenômenos hidrológicos: precipitação, escoamento e armazenamento superficiais e sub-superficiais, evapotranspiração, infiltração, armazenamento, propriedades físico-químicas e biológicas da água, conformações geomorfológicas, transporte de sedimentos, etc.

  14. DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA APLICADA • estuda os diferentes fatores relevantes ao provimento de água para a saúde e para a produção de alimentos no mundo • voltada para os diferentes problemas que envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia

  15. DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA APLICADA • Principais áreas de desenvolvimento no Brasil: • Planejamento e gerenciamento da BH • Drenagem urbana e manejo de águas pluviais • Geração de energia • uso do solo rural • Qualidade da água • Abastecimento de água • Irrigação • Navegação • Estudo de regime de vazões (meio ambiente) • Efeitos de uso e ocupação do solo

  16. HIDROLOGIA II Unidade 2: Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto

  17. CONCEITOS • Vazão máxima • maior vazão que ocorre numa seção do rio, num período definido  representa as condições de inundação do local • o valor de vazão associado a um risco de ser igualado ou ultrapassado • Hidrograma de projeto • sequência temporal de vazões relacionadas a um risco de ocorrência  caracteriza-se pelo seu volume, distribuição temporal e valor máximo (pico do hidrograma)

  18. CONCEITOS Ano civil 1 Ano civil 2 Ano civil 3 Vazões máximas anuais Vazão máxima Volume Hidrograma de projeto

  19. CONCEITOS Rio Mundaú  estação fluviométrica Fazenda Boa Fortuna (código 39770000), anos de 1974 e 2006  Siscah Toda a série

  20. CONCEITOS Vazões máximas anuais Siscah

  21. CONCEITOS • Vazão máxima • previsão de enchentes e no projeto de obras hidráulicas tais como condutos, canais, bueiros, entre outras • Hidrograma de projeto • necessário quando o volume, a distribuição temporal e o pico são importantes no funcionamento da obra hidráulica, como no caso de reservatórios e ensecadeiras

  22. CONCEITOS • Hidrograma de projeto: exemplo de aplicação • Determinação do volume a armazenar após efeitos da urbanização Trecho (canal, bacia, ...) Volume armazenado

  23. CONCEITOS • A determinação da vazão e o hidrograma, resultante de precipitações ocorridas ou com possibilidade de ocorrer, podem ser divididas em 2 classes • representação de um evento específico • Dimensionamento  risco • Tempo de retorno  Probabilidade de que um valor seja ultrapassado

  24. CONCEITOS • O risco que uma vazão, com uma probabilidade associada, ocorra nos próximos anos é obtido pela expressão • RP = 1 - ( 1 - 1/Tr)N  N é o número de anos • expressão utilizada para verificar o risco de uma obra dentro de sua vida útil • Um bueiro projetado para uma vazão máxima de 10 anos de tempo de retorno, tem o risco de falhar, nos próximos 5 anos, de 41%

  25. CONCEITOS • Obtenção da vazão máxima • Com base em série histórica: com dados históricos no local de interesse e as condições da bacia não se modificaram  ajustada uma distribuição estatística  estimativa da vazão máxima para um Tr. Quando não existem dados ou a série é pequena  precipitações ou regionalização de vazões máximas • com base na precipitação: determinada com base no Tr escolhido para o projeto. A vazão resultante não necessariamente com o mesmo Tr  diferentes fatores que envolve a transformação chuva - vazão

  26. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Séries amostrais de vazão podem ser anuais ou parciais • séries anuais  vazões máximas ocorridas em cada ano. Desprezados os outros valores máximos ocorridos dentro do ano  o 2º ou 3º maior valor num determinado ano pode ser superior ao maior valor observado num ano menos chuvoso • séries parciais  valores máximos escolhidos a partir de uma determinada vazão selecionada  escolhida de tal forma a não incluir vazões pequenas e de existir pelo menos um valor por ano  os eventos devem ser independentes entre si

  27. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Ano civil 1 Ano civil 2 Ano civil 3 Vazões máximas anuais O 2º maior valor do Ano civil 3 é maior que o maior valor do Ano civil 1 e do Ano civil 2 O uso do ano hidrológico ajuda a evitar isto e buscar a independência dos valores

  28. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Vazões máximas Eventos devem ser independentes O uso de séries parciais pode aproveitar todos os valores máximos

  29. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA O ganho das séries parciais ocorre em tempos de retorno menores

  30. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Algumas recomendações na escolha das vazões • para cada ano hidrológico, com período completo, selecione a vazão máxima instantânea • na grande maioria dos postos fluviométricos não existe linígrafo, sendo necessário utilizar a vazão máxima diária ou a maior vazão das leituras diárias • quando o posto tem linígrafo  obter o valor máximo Máximo instantâneo Máximo de 2 valores diários

  31. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Algumas recomendações na escolha das vazões • havendo um ano de dados incompletos  verifique se a falta de dados ocorre nos meses secos • Compare com postos vizinhos, observando se a maior enchente na região está contida nos meses de falha • Só utilize este ano e seu valor, se a falha for no período seco e/ou houver razões fortes para que o pico não tenha ocorrido no período de falha

  32. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Condições da série para a análise estatística  Na maioria das aplicações as séries devem ter como pré-requisito: estacionariedade e homogeneidade • Série estacionária  certas propriedades estatísticas de uma série hidrológica não se alteram ao longo do tempo • Independência de vazões  um evento não é influenciado pelo evento que passou e nem influencia o próximo • Série homogênea  padrão de variabilidade, em torno de seu valor médio, é único e idêntico, ao longo do tempo • Amostra representativa  seus valores constituintes sejam representativos da variabilidade presente no fenômeno hidrológico em questão

  33. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Vazões máximas anuais  chance de ocorrer dependência é pequena, devido ao tempo que separa cada enchente • Escolha da vazão máxima  realizada, em geral, dentro do ano hidrológico • O ano hidrológico corresponde ao período de 12 meses a partir do início do período chuvoso e o fim da estação seca • Sudeste do Brasil  para a maioria dos rios, inicia em outubro e termina em setembro • Rio Grande do Sul  inicia em maio e termina em abril • Há regiões em que a cheia pode ocorrer em qualquer mês do ano

  34. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Será que são independentes?

  35. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Exemplos de não-estacionariedade  pode haver mudança numa série provocada pelo aumento da urbanização (mudança gradual das características do escoamento), pela construção de reservatórios ou diques (alterando a série a jusante da barragem), pelo desmatamento, por exploração ou queima, mudando o comportamento do escoamento

  36. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA O que será que houve? Implantação de reservatório? A série não está estacionária e nem homogênea

  37. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Reservatório Posto Flu Simular a cheia antes do reservatório para homogeneizar a série

  38. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Série a montante do reservatório – simulada a com modelo hidrológico Série a montante do reservatório – balanço hídrico

  39. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Série homogeneizada em um ponto a montante do reservatório

  40. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Representatividade  a confiabilidade dos parâmetros calculados com base na série histórica depende do node valores, das incertezas e da sua representatividade. • Incerteza  diferença entre as estatísticas da amostra e os parâmetros da população. Principais fontes: erros de processamento e medição da vazão, a falta de representatividade da amostra e aqueles devidos à não-homogeneidade • Pode-se utilizar de dados de precipitação para verificar a representatividade  as séries são mais longas

  41. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Principais distribuições estatísticas usadas em hidrologia: Empírica, Log-Normal, Gumbel e Log-Pearson III. • Beard (1974) examinou enchentes de 300 estações nos EEUU comparando diferentes métodos  as distribuições Log-Normal e Log-Pearson III foram as únicas que não apresentaram resultados tendenciosos, enquanto que esta última apresentou resultados mais consistentes. • O autor recomendou o uso da Log-Pearson III com coeficiente de assimetria regionalizado para amostras pequenas. A seguir são apresentadas, de forma resumida, as distribuições Gumbel e Log-Pearson III

  42. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Distribuição de Gumbel • onde P(Q ≥ Q0) é a prob. da vazão Q ser maior ou igual a Q0, e • É a variável reduzida  µ e a são parâmetros da distribuição e estimados com base na média e desvio padrão dos valores da série • onde e s são a média e o desvio padrão das vazões, respectivamente

  43. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • posição de plotagem (Grigorten) • onde i é a posição das vazões (ordem decrescente) e N é o tamanho da amostra

  44. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Distribuição Log-Pearson III  variante da Gama, possui 3 parâmetros: média, desvio padrão e coeficiente de assimetria dos logaritmos das vazões, estimados por

  45. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • A estimativa da vazão para um tempo de retorno T é obtida por • onde K(T,G) é o coeficiente obtido no quadro a seguir • A equação de posição de plotagem recomendada para a distribuição Log-Pearson III é a seguinte

  46. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Valor de K para a distribuição Log-Pearson Tipo III É interessante que tenhamos, no mínimo, 10 a 15 anos de dados

  47. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Para valores de G entre -1 e 1, o valor de K pode ser estimado por • onde Kn é o coeficiente para G = 0 do Quadro anterior

  48. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Limites de confiança  medir o grau de incerteza  para cada estimativa pontual de vazão, estimam-se os limites inferior e superior • Para a distribuição Log-Pearson III, temos • onde (logQ)a é o logaritmo da vazão no limite de confiança, com nível de significância a; Ka é o parâmetro para o limite de confiança de nível de significância a

  49. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA • Cálculo de Ka e K1-a • Limite superior • Limite inferior • onde p é a probabilidade, Zp valor de K para a probabildade p (retira-se do anexo A.7 – Tucci), Za é o valor de K para o nível de significância a (Z da curva normal) e G = 0 e N é o tamanho da amostra

  50. VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIEHISTÓRICA Q Tr = 1/p

More Related