Análise Hidrológica

com GIS

Objetivo do WebTreinamento

Apresentar as características da modelagem e análise hidrológica feitas a partir de Sistemas de Informações Geográficas (GIS).

Próximos cursos de GIS & Meio Ambiente:

- GIS na Gestão de Mananciais;- Análise de Risco de Enchentes em ambiente GIS;- Mapas Temáticos para EIA-RIMA;- GIS para Modelagem de Terreno e Geomorfologia;- Aquisição e Modelagem de dados para análises ambientais;- Outros cursos conforme a demanda…

Sumário

Introdução a Hidrologia

Modelagem de Dados Hidrológicos

Análise de fluxo d´água

Análise de drenagens

Hierarquização de Rios

Análise de Bacias Hidrográficas

Análise de Fluxo

Água subterrânea8B: Groundwater hydrology tools

Software GIS

Outros softwares GIS que suportam análises hidrológicas:

- SPRING - Quantum GIS

Ciclo Hidrológico

Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica

Interpolação Topo to Raster

Modelagem de Dados

Adaptação da técnica Spline

(Wahba, 1990) na qual a

geração das irregularidades

da superfície foram

modificadas de modo a

permitir que o MDE expresse

mudanças abruptas no

terreno, como as provocadas

por rios e vales.

2000

3000

4000

Ele

vação

Distância

Regularizada

Tensionada

Onde:j = 1, 2, ..., N N é a amostra. λj são coeficientes de estimativa.

rj is é a distância do ponto (x,y) para o ponto jth.T (x,y) e R são definidos de acordo com a cofiguração

Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica

Modelagem de dados

T(x,y) = a1 + a2x + a3y

Ferramentas no ArcGIS

Hydrology Modeling

toolbar in ArcMap

Watershed

Rain Drop

ArcToolbox

Hydrology tools

Análise Hidrológica

MDE Fill sinks Preparação do Modelo Digital de Elevação

Flow Accumulation

Flow Direction

Define drainage network

Stream Order

Stream Link

Stream to Feature

Basin

Snap Pour Point

Watershed

Flow Length

Rain drop trace

Drenagens

Bacias

Outras operações

Requirido para todas as analyses hidrológicas

Identificando falhas no MDE

Falhas

Cercada pelas células mais elevadas

Interrompe o fluxo d´água

Erro de interpolação ArcToolbox

Falha

Falha

consertada

Identify sinks

Fill sinks

Fluxo e Direção do Escoamento Superficial

Malha de direção de Fluxo

Malha de direção de fluxo.

A metodologia aplicada no

SIG utilizado nesta pesquisa é

a chamada D8 (Deterministic

– 8 Node), apresentada em

detalhe em O’ Callaghan e

Mark (1984). Este método

define a rede de drenagem a

partir de um MDE na forma

matricial (raster) utilizando

uma analogia com o fluxo da

água sobre a superfície da

terra. Garbrecht e Martz

(2000) tratam em detalhe

deste método.

Malha de Fluxo de Acumulação

Malha de acumulação

A partir da malha com as

direções de fluxo, é possível

determinar a malha com os

possíveis caminhos de fluxo.

Isto é realizado, ligando-se

as células de centro a centro,

seguindo-se a direção do

fluxo obtida para cada célula.

Após todas as células serem

verificadas, é possível obter a

malha com os possíveis

caminhos de fluxo

Possibilita adicionar informações de ponderação:

Precipitação, Infiltração do solo, etc.

Taxa de Escoamento Superficial (Runoff)

Layer de PonderaçãoMétodo Curva número (CN)

Obtenção da Taxa de Escoamento Superficial

1) Cálculo Q (Taxa de Escoamento)

2) Determinação da condição hidrológica atual

3) Exemplo de Cálculo

4) Cálculo do S (capacidade de armazenamento

do solo)

5) O CN é a combinação analítica do mapa de

solo e uso do solo segunda a tabela de

valores de retenção.

8-14Layer de PonderaçãoMétodo Curva número (CN)

Criando Drenagens8-15

CON(FlowAcc GT 100, 1)

SETNULL(FlowAcc LT 100 , 1)

Hierarquia de Rios

Classifica a ordem da hieraquia dos rios Segundo Strahler ou Shereve

Requires stream network and flow direction inputs

4

7

1

1

1

11

11

2

2

3

3

Shreve ordering3

1

1

1 1

11

1

22

2 2

2

Strahler ordering

Bacias Hidrográficas

Watershed tool: é necessário prover o ponto de fluidez

Basin tool: Encontra seus próprios pontos de fluidez

Ponto

de Fluidez

Bacia

Watershed

tool

Ponto de Fluidez

Basin

tool

Análise de

Comprimento de Fluxo

Calcula o comprimento do fluxo

Upstream

Downstream

Pode ter a camada de ponderação

Utilizado para calcular a

Concentração de uma bacia hidrográfica

Downstream flow length

Água subterrânea

Realiza analyses simplificadas para água subterrânea

Análises

Darcy Flow: Cria o campo de fluxo

Darcy Velocity: Darcy Flow sem verificação de erros

Particle Track: Move uma párticula atráves do campo de

fluxo

Porous Puff: Dispersão de efluentes no campo de fluxo

8-19

Análise de Águas subterrâneas8-20

Porous PuffFlow

direction

Flow

magnitude

Residual

groundwater

Track Particle

track

Solute

concentration

distribution

Only

Darcy Flow

Darcy Velocityor

Darcy Flow

Saturação

Particle Track

TransmissividadePorosidade

Groundwater

head elevation

R

RR

R R

R

R

R

FCTF Polyline

features

Raster

Text file

R

FC

TF

Groundwater tool

Limitações Técnicas

O fluxo assume apenas:

Duas dimensões

Horizontal

Avalia somente um estado de equilibrio (sem carga e descarga de água)

A elevação chave é assumida idependente da

profunidade

A entrada dos dados Geológicos deve ser correta

Ou terá resultados sem sentido…

8-21

Porous Puff tool Dispersão de um contaminante no solo

8-22

Particle

track

text file

Solute

concentration

distribution

Saturated

thickness

Porous Puff

Formation

porosity

R R

R

Output

Release

point

Dispersion

point

Dispersion

ellipse

Particle

track