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Trabalhando com modelos digitais de elevação hidrologicamente consistentes

1. Construindo o modelo digital de elevação

Arquivos necessários (Shapes): curvas e pontos cotados.

Arctoolbox Spatial Analyst Tools Interpolation Topo to Raster

Em Input feature data, selecione as curvas de nível e os pontos cotados, eles apareceram na

janela de onde tem as colunas Feature Layer, Field e Type. Na coluna “Field” escolha a coluna

dos arquivos (curvas e pontos cotados) que contenham a altimetria do terreno. Na coluna

“Type”, deve ser selecionado o tipo contour para curvas e pointelevetion para pontos cotados.

Em Output surface raster, escolha o local de salvamento e o nome que será dado ao modelo

digital de elevação. Em Output cell size, deve-se escolher o tamanho da célula de saída, o qual

é uma função do material que está sendo trabalhado. As cartas do IBGE na escala de 1/50000,

trabalhadas individualmente, permitem um tamanho de célula de 10 m. Depois de definidos

estes passos, clique em OK.

2. Corrigindo o modelo digital de elevação

Esta correção visa tornar o modelo digital de elevação hidrologicamente consistente, para tal,

é necessária a eliminação de possíveis depressões (depressões espúrias). Essas depressões

podem gerar sumidouros na hidrografia, situação indesejada hidrologicamente. Para executar

a correção são necessárias algumas operações, as quais serão executadas com o auxílio da

calculadora do ArcGis (Raster Calculator).

a. Copiando o modelo digital original por um que pode ser modificado

ArcToolBox Spatial Analyst Tools Map Algebra Raster Calculator

[M1] = [DEM]

b. Cálculo da direção do escoamento


[DF1] = FlowDirection([M1])

c. Identificação de possíveis depressões


[S1] = Sink([DF1])

d. Delimitação da área de drenagem de cada depressão


[AD1] = WaterShed([DF1], [S1])

e. Identificação da menor altitude na borda da área de drenagem das depressões


[F1] = ZonalFill([AD1], [M1])

f. Preenchendo as depressões


[P1] = Con([M1] > [F1], [M1], [F1])

g. Substituindo o relevo corrigido no relevo original


[M2] = Con(IsNull([AD1]), [M1], [P1])

Neste ponto os arquivos M1, DF1, S1, AD1, F1 e P1 podem ser removidos e, pode-se

repetir os passos acima até obtermos um modelo M3. Se houver alguma falha ao executar o

passo b, utilize a correção da ferramenta: ArcTollbox Spatial Analyst Tools Hydrology

Fill; e corrija o modelo M2, nomeando-o DEM_Fim. Se esse expediente for necessário,

desconsidere a repetição dos passos supracitados. Podendo-se dar continuidade ao projeto

seguindo para o Item 3.

Todos os arquivos criados no Raster Calculator são temporários, logo, para torna-los

definitivos eles devem ser exportados, bastando clicar com o botão direito no arquivo, depois

em data e em export data. Atente para exportar o arquivo como grid e para o local.

3. Cálculo da direção do escoamento com o modelo digital de elevação hidrologicamente

consistente

user

Nota

Tá errado a fórmula:o certo é: AD1 = Watershed("DF1", "S1")


[DF] = FlowDirection([DEM_Fim])

4. Acúmulo das células de fluxo


[FA] = FlowAccumulation([DF])

5. Obtenção do comprimento do fluxo até a foz


[Comp_F] = FlowLength([DF], #, DownStream)

6. Separação da hidrografia


[Hidro] = Con([FA] >= 1000, 1)

Neste caso infere-se que a partir do acúmulo de 1000 células forma-se uma nascente.

Este valor pode variar em função de inúmeras situações, como, por exemplo, relevo, região

hidrológica, tipo de solo, uso e ocupação, entre outros. Um expediente interessante é

comparar a hidrografia rasterizada com a vetorial proveniente do IBGE. Podendo-se alterar o

número acima para aproximar as hidrografias citadas.

A partir da separação da hidrografia pode-se trabalhar no sentido de individualizarmos

as bacias hidrográficas. Com esse intuito, parte-se da classificação da rede de drenagem.

7. Classificação da rede de drenagem


[Cla_Hidro] = StreamOrder([Hidro], [DF], Strahler)

8. Obtenção da altimetria da hidrografia


[Hidro_Alt] = [DEM_Fim] * Float([Hidro])

9. Obtenção da declividade da hidrografia


[I_Hidro] = Slope([Hidro_Alt]) para declividade em graus

[I_Hidro] = Slope([Hidro_Alt], PERCENTRISE) para declividade em percentagem

10. Obtenção do número de células acumuladas em cada ponto da hidrografia


[Hidro_Acu] = [FA] * Float([Hidro])

11. Cálculo da área de drenagem célula a célula da hidrografia

Cada célula de 10 x 10 m possui área de 100 m², multiplicando-se o número de células

acumuladas, ou seja, a quantidade de células drenadas, pela área de cada célula têm-se a área

de drenagem.


[AD] = [Hidro_Acu] * 100 / 10000

Desta forma têm-se a área em hectares, se a divisão for por 1000000, têm-se a área

em km².

12. Cálculo de vazões de referência célula a célula

Neste caso usaremos como vazão de referência a vazão Q7,10, cujo, o valor pode ser

obtido a partir da área de drenagem aplicando-se a equação regionalizada para o Sul de Minas,

a qual, é descrita a seguir.

Q7,10 = 0,009625 * AD0,9216

Sendo que Q7,10 é a vazão mínima com duração de sete dias e com recorrência de 10

anos (m³ s-1) e AD é a área de drenagem a montante do local de interesse (Km²).


[Q7_10] = 0.009625 * Pow(([AD] / 100), 0.9216)

Delimitando bacias hidrográficas

user

Realce

user

Realce

user

Nota

Tá Errada!o Correto é Q7_Q10 = 0.00925 * Power(("AD" / 100), 0.9216)

Estando a rede de drenagem classificada, pode-se escolher com que ordem de bacia

hidrográfica se pretende trabalhar, para o caso específico deste projeto, trabalharemos com

bacias hidrográficas a partir de 5ª ordem. Logo, devemos selecionar os corpos hídricos com

ordem maior ou igual a 5.

13. Separação da rede de drenagem a partir de 5ª ordem


[Hidro_5] = Con([Cla_Hidro] >= 5, [Cla_Hidro])

14. Segmentação da rede de drenagem


[Seg] = StreamLink([Hidro_5], [DF])

15. Identificação da foz de cada segmento


[Foz] = Con(ZonalStatistics([Seg], “Value”, [FA], “Maximum”) == [FA], [Seg])

16. Delimitação das bacias hidrográficas


[Sub_Bacias] = WaterShed([DF], [Foz])

Neste ponto pode-se individualizar bacias de interesse específico, para o este trabalho

individualizaremos a bacia 2, correspondente a bacia do córrego da babilônia.

17. Separando a bacia do córrego da Babilônia


[Babilonia] = Con([Sub_Bacias] = 2, 1)

18. Criando um modelo na forma da bacia hidrográfica do córrego da Babilônia


user

Nota

formula errada!o correto é: Foz = Con(ZonalStatistics("Seg", "Value", "FlA", "Maximum") == "FA", "Seg")

user

Nota

Formula Errada!a correta é: babilonia = Con ("sub_bacias" == 2,1)

[DEM_Babi] = [Dem_Fim] * Float([Babilonia])

Agora se deve aplicar os passos 4 a 7 para a bacia do Babilônia. As informações podem

ser utilizadas em muitas aplicações, como, por exemplo, o cálculo do tempo de concentração

da bacia hidrográfica. Utilizaremos a equação de kirppich.

Onde Tc é o tempo de concentração em horas, L é comprimento do escoamento

superficial e H é desnível entre os pontos da bacia e sua foz (local onde ocorre a menor

altitude). Logo é necessário construir um mapa de desnível.

19. Criando um mapa de diferença de nível


[DN] = Con([Dem_Babi] – MenorCota <=1, 1, [Dem_Babi] – MenorCota)

20. Criando um mapa de tempo de concentração


[Tc] = 0.95 * Pow(Pow([Comp], 3) / [DN], 0.385)

Realçando que o mapa [Comp] foi obtido repetindo-se a etapa 5 para a bacia do

córrego da Babilônia.

user

Nota

cuidado com este sinal de negativo!!!o certo é: DN = Con("Dem_Babi" - MenorCota <= 1, 1, "Dem_Babi" - MenorCota)

user

Nota

Tá Errada!!!O correto é: Tc = 0.95 * Power(Power("Comp_F", 3) / "DN", 0.385)

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