Escoamento anual médio.
Hidrologia e Recursos Hídricos
2008 / 2009
Escoamento anual médio.
Curva de duração média anual do caudal médio diário
Rodrigo Proença de Oliveira
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.
É também usual definir o escoamento emcaudal médio (fictício):
• Caudal médio diário;Caudal médio mensal
– 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 escoamentoem altura uniforme de água)– Escoamento por unidade de área;– Unidades: mm
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 2
( )∫ ⋅=2
1
)(t
tdttQHEscoamento
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 estaçõeshidrométricas, onde são realizadas as medições de rotina do caudal.
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 3
Medição da altura hidrométrica:
Escalas hidrométricas
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 4
Medição da altura hidrométrica:
Escalas hidrométricas
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 5
Medição da altura de escoamento:
Limnígrafos
Sem-fim
• Tipos de limnigrafos:– Boia– Pressão
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 6
Medição da velocidade de escoamento:
Molinetes hidráulicos
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 7
Distribuição da velocidade
na secção transversal
1.50
0.50 0.251.55
V
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 8
1.00
1.25
V
Medição do caudal
• A medição de caudal exige um esforço quedificilmente 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– Medir a velocidade em vários pontos da secçãotransversal;
– Estimar a velocidade média na secção transversal;– Calcular o caudal.
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 9
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
h(m)
medição de caudal
• Deve-se procurar secções estáveisnão afectadas por regolfos;
• Em secções de fundo móvel é necessário recalcular a curva de vazão com frequência, ouconstruir descarregadores quetornar invariável a curva de vazão.
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 10
Q(m/s)
ho
Cálculo da curva de vazão
• Por regressão obtém-se a, b e ho.• Em secções irregulares pode-se definirvários troços
Qh
Qh
Qh
33
22
11
( )0
hhLogbLogaLogQ −⋅+=
vários troços
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 11
nn Qh
......
Escoamento médio anual
Distribuição do Escoamento
0
5000
10000
15000
20000
Escoamento Anual (mm)
Áre
a (k
m2)
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 -
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 12
Escoamento anual (mm)01 - 2526 - 5051 - 100101 - 150151 - 200201 - 300301 - 400401 - 600601 - 800801 - 10001001 - 14001401 - 18001801 - 22002201 - 3000
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
900.0 1.2
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 13
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)
Des
vio
-pad
rão
(mm
)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Co
efic
ien
te d
e va
riaç
ão (
- )
0,73H2,74s
H=
0,27H2,74C
V
−=
Avaliação do escoamento anual médio a partir
de elementos climáticos
H
mD
D
mD
• Fórmulas usuais:
– Keller
– Wundt
– Langbein
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 14
0P mP P 0P mP P
1aP
1bH −=
2a
2P
2bH −=
2)0PP(
3bH −=
2L
2P
0,9
2P
D
+
=
> 0,1
2L
2P
3T0,05T25300L ++=
LDPlim =
∞=
– Turc
Curvas regionais de Quintela
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 15
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 porano em que esse caudal é igualado ou excedido.
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 16
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 unicoconjunto;conjunto;
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 17
Média das curvas anuais de caudal
classificado
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 QMD QMD
..
..
Média
de QMD
Média dos valores de QMD que são excedidos em maisde x dias por anos
• 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 valoresde QMD que são excedidos em mais de um dado número de dias
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 18
Duração Duração Duração
Duração
x dias
Módulo e caudal mediano (ou semi-permanente)
Curva de duração
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
450.0
Cau
dal
(m
3/s)
Caudal médio utilizável
• Duração do caudal semi-permanente ou mediano > Duração do caudal médio ou módulo
• Caudal médio plurianual ou módulo > Caudal semi-permanente ou mediano
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 19
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
0 50 100 150 200 250 300 350
Duração (d)
Cau
dal
(m
3/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
záve
l (m
3/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;
????Qhidrográfica;
– 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.
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 20
EH
• 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 e estimativa do valor do escoamento anual paradiferentes periodos de retorno;
– Selecção da estação hidrométrica próxima da bacia e obtenção dos dados de caudal médio diário;
– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia da – Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia da estação hidrométrica e do respectivo módulo.
• Sem. 2:– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médiodiário da estação hidrométrica (escala absoluta e relativa);
– Estimativa do caudal mediano da estação hidrométrica;– Estimativa da curva de duração média anual do caudal médiodiário da bacia em análise (trab. 1 e 2);
– Estimativa do escoamento anual médio afluente à bacia emanálise e do respectivo módulo e caudal mediano .
IST: Hidrologia e Recursos Hídricos © Rodrigo Proença de Oliveira, 2010 21