Hidrologia e Recursos Hídricos 2010 / 2011 - Autenticação · – Volume de água que atravessa...

Escoamento anual médio.

Curva de duração média anual do

caudal médio diário

Rodrigo Proença de Oliveira

Hidrologia e Recursos Hídricos

2010 / 2011

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.

– 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 escoamento

em altura uniforme de água)

– Escoamento por unidade de área;

– Unidades: mm

IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2011 2

2

1

)(t

tdttQHEscoamento

É também usual definir o escoamento em

caudal médio (fictício):

• 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 estações

hidrométricas, onde são realizadas as medições de

rotina do caudal.


h(m)

Q(m/s)

h

Q

Medição da altura hidrométrica:

Escalas hidrométricas


Medição da altura de escoamento:

Limnígrafos

• Tipos de limnigrafos:

– Boia

– Pressão


Sem-fim

Medição da velocidade de escoamento:

Molinetes hidráulicos


Distribuição da velocidade

na secção transversal


1.00

1.50

0.50 0.25

1.25

1.55

V

V

Medição do caudal

• A medição de caudal exige um esforço que

dificilmente 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

transversal;

– 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

• Deve-se procurar secções estáveis

não afectadas por regolfos;

• Em secções de fundo móvel é

necessário recalcular a curva de

vazão com frequência, ou

construir descarregadores que

tornar invariável a curva de

vazão.


h(m)

Q(m/s)

medição de caudal

ho

Cálculo da curva de vazão

• Por regressão obtém-se a, b e ho.

• Em secções irregulares pode-se definir

vários troços


nn Qh

Qh

Qh

Qh

......

33

22

11

0hhLogbLogaLogQ

Escoamento anual médio


Atlas do Ambientehttp://sniamb.apambiente.pt/webatlas/

Folhas da disciplina

Escoamento médio anual


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

Distribuição do Escoamento

0

5000

10000

15000

20000

Escoamento Anual (mm)

Áre

a (

km

2)

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 -

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

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)

De

sv

io-p

ad

rão

(m

m)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Co

efi

cie

nte

de

va

ria

çã

o (

- )

0,73H2,74sH

0,27H2,74CV

Avaliação do escoamento anual médio a partir

de elementos climáticos

• Fórmulas usuais:

– Keller

– Wundt

– Langbein


0P mP P

H

mD

0P mP P

D

mD

1aP

1bH

2a

2P

2bH

2)0PP(3

bH

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 por

ano 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 único

conjunto;

• Corrigir sequências de valores iguais (apenas as de maior

duração)


Ano 1

365 vals

de QMD

Ano 2

365 vals

de QMD

Ano N

365 vals

de QMD

Ordem

1

2

3

4

..

…

365xN

QMD

Max

…

..

..

..

..

Min

Duração média

1/N

…

i/N

..

..

..

(N*365+bis)/N=365

QMD

Duração

média

…..

365

M = N anos x 365 valores + nº anos bissextos

http://snirh.pt/

Média das curvas anuais de caudal

classificado

• 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 valores

de QMD que são excedidos em mais de um dado número de diasIST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2011 19

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

Duração

QMD

Duração

QMD

Duração

…..

…..

Média

de QMD

Duração

Média dos valores de QMD

que são excedidos em mais

de x dias por anos

x dias

ISTO NÃO É A CURVA DE

DURAÇÃO MÉDIA DO QMD

Módulo e caudal mediano (ou semi-permanente)

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

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


Curva de duração

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

0 50 100 150 200 250 300 350

Duração (d)

Cau

dal

(m3/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

zável

(m3/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;

– 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

????Q

• 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

– Estimativa do valor do escoamento anual para diferentes periodos de

retorno, assumindo a lei de distribuição de Pearson III;

– Estimativa do escoamento anual médio por aplicação das curvas

regionais de Quintela (não é pedido no enunciado, mas não custa nada).

• Sem. 2:– Selecção da estação hidrométrica mais adequada e obtenção dos dados

de caudal médio diário;

– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia da estação

hidrométrica e do respectivo módulo.

– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médio diário da

estação hidrométrica (escala absoluta e relativa);

– Estimativa do caudal mediano da estação hidrométrica;

– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médio diário da

bacia em análise (trab. 1 e 2);

– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia em análise e do

respectivo módulo e caudal mediano .IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2011 22

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