7º Congresso da Água

Água - Qualidade de Toda a Vida

RUI MIGUEL MADEIRA LANÇA, EST-UALG, MARETEC-IST

UTILIZAÇÃO DE REDES TIN EM MODELOS DISTRIBUÍDOS DE PRECIPITAÇÃO/ESCOAMENTO SUPERFICIAL

desenvolvido no âmbito do projecto tempQsim

2Rui Miguel Madeira Lança

OBJECTIVOS

SIMULAR PROCESSOS HIDROLÓGICOS À ESCALA DA BACIA HIDROGRÁFICA

MODELO DIGITAL DO RELEVO

REDE HIDROGRÁFICA

HIDRODINÂMICA

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

QUALIDADE DA ÁGUA

CRESCIMENTO DE PLANTAS

3Rui Miguel Madeira Lança

FORMULAÇÃO DE BASE DO MODELO

MODELO DIGITAL DO RELEVO

MALHA ESTRUTURADA MALHA NÃO ESTRUTURADA TIN

4Rui Miguel Madeira Lança

MODELO DIGITAL DO RELEVO

TRIANGULAÇÃO DE DELAUNEI – POLIGONOS DE VORONOI

TRIANGULAÇÃO DE DELAUNEI

POLIGONO DE VORONOI

5Rui Miguel Madeira Lança

MODELO DIGITAL DO RELEVO

REDE HIDROGRÁFICA

POLIGONO DE VORONOI

REDE HIDROGRÁFICA

TRIANGULACAO DE DELAUNEI

6Rui Miguel Madeira Lança

BACIA HIDROGRÁFICA DA PARDIELA

LOCALIZAÇÃO

ÉVORA

ESTREMOZ

BACIA HIDROGRÁFICA DA PARDIELA

7Rui Miguel Madeira Lança

MODELO DIGITAL DO RELEVO

REDE HIDROGRÁFICA

DEPRESSÕES NATURAIS DO RELEVO

8Rui Miguel Madeira Lança

MODELO DIGITAL DO RELEVO

REDE HIDROGRÁFICA

DEPRESSÕES NATURAIS DO RELEVO

SECÇÃO DE CONTROLO

CÉLULAS INUNDADAS

9Rui Miguel Madeira Lança

MODELO DIGITAL DO RELEVO

VISTA 3D

10Rui Miguel Madeira Lança

REDE HIDROGRÁFICA

SECÇÃO TRANSVERSAL

b – LARGURA DA BASE DO LEITO

m – DECLIVE DAS MARGENS

11Rui Miguel Madeira Lança

CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFICIE

CLASSES TAXONÓMICAS DOS SOLOSCARTA DE SOLOS (1: 25 000)

USO E OCUPAÇÃO DO SOLOCARTA DE OCUPAÇÃO DO SOLO (1:25 000)

12Rui Miguel Madeira Lança

CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFICIE

CLASSES TAXONÓMICAS DOS SOLOSCARTA DE SOLOS (1: 25 000)

13Rui Miguel Madeira Lança

CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFICIE

USO E OCUPAÇÃO DO SOLOCARTA DE OCUPAÇÃO DO SOLO (1:25 000)

14Rui Miguel Madeira Lança

CARACTERIZAÇÃO DA SUPERFICIE

CLASSE HIDROLÓGICASOLO + OCUPAÇÃO DO SOLO

15Rui Miguel Madeira Lança

PRECIPITAÇÃO

DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA PRECIPITAÇÃOEstação 3 - precipitação horária (mm)

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Célula i - precipitação horária (mm)

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Estação 1 - precipitação horária (mm)

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

16Rui Miguel Madeira Lança

INFILTRAÇÃO

MÉTODO DA CURVA NÚMERO DO SOIL CONSERVATION SERVICE

CN ESTÁTICOCN DINÂMICO

P P precipitação total acumulada;precipitação total acumulada;PePe precipitação efectiva acumulada;precipitação efectiva acumulada;CNCN curva número,curva número, parâmetro empírico função de:parâmetro empírico função de:

teor de humidade antecedente;teor de humidade antecedente;classe taxonómica do solo;classe taxonómica do solo;uso do solo.uso do solo.

2.20320320

8.505080

2

CNP

CNP

Pe

17Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

NA SUPERFICIE DOS POLIGONOS DE VORONOIMÉTODO DE MUSKINGUM

dB

jjjj QCQCQCQ 23121

111

2

2/10

3/2 ShKU S

U

dKT

VELOCIDADE E TEMPO DE RETENÇÃO NA CÉLULA

AC

Sh

r

tXK

XKtC

12

21 tXK

XKtC

12

22

tXK

tXKC

12

123

MÉTODO DE MUSKINGUM

2

2 Brd

Q1=Pe.A/Dt

Q2

18Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

EM PEGOS, LAGOS OU ALBUFEIRAS ‘LEVEL POOL ROUTING’

OUTIN VOLVOLVOL

tQQ

tQQ

SSjjjj

jj

22

122

111

1

19Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

LINHAS DE ÁGUAEQUAÇÕES GERAIS DO ESCOAMENTO COM SUPERFÍCIE LIVRE (Equações de Saint-Venant)

Equação de conservação da massa

Equação de conservação da quantidade de movimento

qt

A

x

Q

011

0

2

fSSgx

yg

A

Q

xAt

Q

A

atrito com o leitoatrito com o leito

gravidadegravidade

diferença de diferença de pressõespressõesaceleração convectivaaceleração convectiva

aceleração localaceleração local

20Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

LINHA DE ÁGUA

qt

A

x

Q

fSS 0

qt

QQ

x

Q

1

21

0

32

SK

P

s

5

3

Equação de conservação da massa

Equação de conservação da quantidade de movimento

Equação de onda cinemática

21Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

RESOLUÇÃO MUNÉRICA DA ONDA CINEMÁTICA

1

11

111

11

11

1

11

2

22

ji

ji

ji

ji

ji

ji

ji

ji

ji

ji

QQ

x

t

x

tQQQ

QQt

qq

Q

MÉTODO EXPLICITO

MÉTODO IMPLICITO

21

11

11

ji

jij

ij

i

qqtQQ

x

tC

CQQx

tQf j

ij

ij

i

11

11

11

22Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

RESOLUÇÃO NUMÉRICA DA ONDA CINEMÁTICAMODELO QUASI-2D

23Rui Miguel Madeira Lança

CENÁRIOS

SECÇÃO DE CONTROLO

SECÇÃO DE CONTROLO

SOLO

CN(AMC II) = 90

Ks = 20 (m1/3/s)

PERFIL = 0.30 (m)

POROSIDADE EFECTIVA = 0.55

TEOR DE ÁGUA INICIAL = 0.44

CAPACIDADE DE CAMPO = 0.45

PONTO DE EMURCHECIMENTO = 0.20

REDE HIDROGRÁFICA

B NASCENTE = 0.50 (m)

B FOZ = 15.00 (m)

m1 = m2 = 1.50

Ks NASCENTE = 10 (m1/3/s)

Ks FOZ = 25 (m1/3/s)

24Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

HIDROGRAMAS NA SECÇÃO DE CONTROLO

BACIA IMPERMEÁVEL

P = 6 (mm/hora)

ET = 4 (mm/dia)

CENÁRIO 1

LEVEL POOL ROUTING = ON

OVER LAND FLOW = ON

CENÁRIO 2

LEVEL POOL ROUTING = OFF

OVER LAND FLOW = OFF

CENÁRIO 3

LEVEL POOL ROUTING = ON

OVER LAND FLOW = OFF

CENÁRIO 4

LEVEL POOL ROUTING = OFF

OVER LAND FLOW = ON

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

tempo (s)

cau

dal

(m

3/s

)

Q cenário 1

Q cenário 2

Q cenário 3

Q cenário 4

25Rui Miguel Madeira Lança

HIDRODINÂMICA

HIDROGRAMAS NA SECÇÃO DE CONTROLO

P = 6 (mm/hora)

OVER LAND FLOW = OFF

LEVEL POOL ROUTING = OFF

CENÁRIO 5

DYNAMIC CN

CENÁRIO 6

STATIC CN0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Q cenário 5

Q cenário 6

26Rui Miguel Madeira Lança

CONCLUSÕES

A MALHA TIN PERMITE MODELAR O RELEVO DE FORMA ADEQUADA

EXISTEM POUCOS ESTUDOS SOBRE A FORMA DA SECÇÃO TRANSVERSAL DAS LINHAS DE ÁGUA EM FUNÇÃO DE PARÂMETROS MORFOLÓGICOS DA BACIA HIDROGRÁFICA

O MÉTODO DE CN DINÂMICO É DIFICIL DE CALIBRAR DEVIDO À FALTA DE INFORMAÇÃO

O MÉTODO DE CN ESTÁTICO DÁ BONS RESULTADOS E NECESSITA DE DADOS RELATIVAMENTE FÁCEIS DE OBTER

A ONDA CINEMÁTICA DÁ BONS RESULTADOS EM PEQUENAS LINHAS DE ÁGUA COM DECLIVES ACENTUADOS

27Rui Miguel Madeira Lança

BACIA HIDROGRÁFICA DA PARDIELA

PEGO PRÓXIMO DA SECÇÃO DE CONTROLO

VISTA GERAL DA BACIA HIDROGRÁFICA