REGIONALIZAO DE VAZES

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REGIONALIZAO DE VAZESBenedito C. Silva

adaptado de Prof. Carlos E. M. Tucci / Walter Collischonn1Motivao2Medir vazes um procedimento relativamente caro.Existem poucos postos fluviomtricos com dados.Normalmente no existem dados de vazo exatamente no local necessrio.Assim, muitas vezes necessrio estimar valores a partir de informaes de postos fluviomtricos prximos. A este procedimento, quando realizado de forma cuidadosa e detalhada d se o nome de regionalizao hidrolgica. 2Objetivo da regionalizaoGerar informao de vazo em locais sem dados.3

Q=?3Objetivo da regionalizaoCriar funes que relacionam vazo com variveis mais fceis de estimar:rea da baciaPrecipitao mdia na baciaDeclividade do rio principalDensidade de drenagemFrao da rea da bacia com litologia A, B ou C.4

Exemplo:4Objetivo da regionalizaoEquaes de regionalizao para:Vazo mdiaVazes mnimas (Q7,10)Vazes da curva de permanncia (Q50; Q90; Q95)Vazes mximas (QTR=100 anos)55Estimativa preliminar: relao de reas de drenagemA forma mais simples de regionalizao hidrolgica o estabelecimento de uma relao linear entre vazo e rea de drenagem da bacia. Rio CRio BRio ALocal de interesseLocal de medio6Suponha que necessrio estimar a vazo mdia em um local sem dados localizado no rio Camaqu, denominado ponto A. A rea de drenagem no ponto A de 1700 km2. Dados de um posto fluviomtrico localizado no mesmo rio, no ponto B, cuja rea de drenagem de 1000 km2 indicam uma vazo mdia de 20 m3.s-1.

A vazo mdia no ponto A pode ser estimada por:

7Relao de reaspara vazo mdiapara vazo mxima mdiapara vazes da curva de permanncia8Vazo especfica til, quando se usa a relao de reas, calcular a vazo especfica de uma regio:

Unidades:ou9Vazes especficas10

10LimitaesObviamente, o mtodo baseado na relao de reas ou na vazo especfica tem muitas limitaes e no pode ser usado quando a bacia for muito heterognea quanto s caractersticas de relevo, clima, solo e geologia. Baseado em relao linear com a rea da baciaUsa a rea da bacia como a nica varivel necessria para definir a vazo.

Para estimar vazes mximas em locais sem dados este mtodo tende a superestimar as vazes, quando a rea de drenagem do ponto sem dados maior do que a rea de drenagem do ponto com dados. 11Regionalizao de vazes mdiasNormalmente uma funo como a seguinte aproxima bem a relao entre a rea da bacia (A) e a vazo mdia (Q):

a e b devem ser obtidos a partir de dados de postos fluviomtricos em uma regio homognea12Regio homogneaMesmas caractersticas de: clima;Litologia;Solos;Vegetao;DeclividadeEtc...1313Exemplo:No Alto Uruguai (Tucci, 1998) foi definida a equao:

para a vazo mdia de um rio em um local com rea A Q em m3/s A em km214Incluso de outras variveisrea de drenagemPrecipitao mdia anualFrao da bacia com florestasFrao da bacia com determinado tipo de solosFrao da bacia em que existem certas formaes geolgicasDeclividade15Tipos de equaes

16Regies homogneas

17Exemplo: variveis usadas rio DoceA: rea de drenagemL: comprimento do talvegueDd: densidade de drenagemPTS: precipitao trimestre mais secoPSS prec semestre mais secoPA: prec total anual

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19Limites para a Regionalizao No possvel aplicar quando existe influncia de:barramentossignificativas retiradas de guadesvios2021Seleo e anlise de dados Dados Descritivos: orientam o leitor sobre as principais caractersticas da regio;Dados Fsicos: escalas, variveis fsicas;Dados Hidrolgicos: precipitao, vazo e dados fluviomtricos relacionados;Anlise dos dados para regionalizao.2122Variveis fsicasrea de drenagem: tcnicas de geoprocessamento;comprimento do rio: o rio principal sempre o que drena a maior rea. A sua medida esta relacionada sempre com a escala do mapa utilizado;declividade mdia do rio: declividade mdia,

2223Densidade de drenagem: o somatrio do comprimento dos rios dividido pela rea da bacia

Variveis fsicas2324Relaes entre variveis: rea e comprimento do rio

2425Se for utilizada a precipitao...Selecione os postos com pelo menos 10 anos de dadoslocalize geograficamente os postos;selecione tambm postos da vizinhana da regio para permitir concordncia entre isoietas;preenchimento de falhas;anlise de consistncia com dupla massa. 25Disponibilidade de dados no tempo26

Use FerramentaManejo de dados2627FluviometriaLista preliminar dos postos: com base no inventrio;seleo preliminar: cinco anos com dados completos de vazo (depende do uso)verificao dos dados selecionados: curva de descarga, caractersticas do leito, trecho de transbordamento e extrapolao e nmero de ponto de definio da curva. Anlise de consistncia: continuidade: mnima, mdia e mxima; coeficiente de escoamento2728Classificao dos PostosAnlise e nota para os postos: extrapolao superior e inferior, estabilidade da seo e nmero de medies.O uso de nota tem objetivo auxiliar a sintetizar resultados 28Notas para os postos fluviomtricos29CaractersticasHQNotaVazo mximaPostos fluviomtricos de caractersticas excelentes cujas descargas mximas medidas esto dentro de 10 a 15% do valor mximo de cheia observada, com uma boa seo transversal para extrapolao, sem transbordamento e estvel1,151,15APostos bons com extrapolao da curva de descarga menor que 50% do valor mximo medido de vazo. Sees transversais boas, sem extravasamento e estvel.1,251,50BPostos aceitveis com extrapolao adequada da curva de descarga e com eventuais transbordamentos1,752,50CPostos geralmente inaceitveis pela grande extrapolao da curva de descarga e transbordamento excessivo na seo2,00< 3,00DPostos com extrapolao inadequada da curva de descarga. Devem ser considerados no estudo somente se o nmero de postos for reduzido.DVazo mnimaPouca ou nenhuma extrapolao inferior da curva-chave (< 50cm); existncia de uma nica curva-chave na parte baixa, demonstrando estabilidade da seo de medio, especialmente do fundo. Boa cobertura de medies ade vazo na parte inferior da curva.AExtrapolao de alguma importncia (entre 50cm e 1m). Algumas alteraes do talvegue e do fundo sem grandes migraes; disperso das medies das vazes na parte inferior da curva-chave. Oscilaes da rea da seo de escoamento. BExtrapolao grande da curva-chave ( > 1,00m). Grandes alteraes do fundo do rio e pequenas modificaes do talvegue; disperso nas medies de vazo . Existncia de duas ou mais curvas-chave na parte inferior . Aceitvel com restriesCGrandes extrapolaes inferiores da curva-chave ( 1,20 m); alterao total do talvegue e do fundo do rio. Grandes disperses de medies. Inaceitvel para regionalizao.D30Regionalizao de Vazes mdiasA vazo mdia representa a capacidade mxima da disponibilidade hdrica de uma bacia;a mdia das mdias chamada vazo mdia de longo perodo;indicador da variabilidade climtica de longo perodo3031

3132Regionalizao da vazo mdiaSelecione as vazes mdias anuais de cada posto

Determine a vazo mdia de longo perodo para cada posto

Determine as vazes adimensionais de cada ano de cada posto

3233Regionalizao da vazo mdia5. Considere que as vazes mdias anuais seguem uma distribuio do tipo Gumbel e verifique a tendncia de cada um dos postos.Ordene os dados em ordem decrescenteEstime o tempo de retorno de cada valor anual por:

e calcule a varivel reduzida y para cada valor:

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34Regionalizao da vazo mdia5. Considere que as vazes mdias anuais seguem uma distribuio do tipo Gumbel e verifique a tendncia de cada um dos postos.

3435Regionalizao da vazo mdia5. Considere que as vazes mdias anuais seguem uma distribuio do tipo Gumbel e verifique a tendncia de cada um dos postos.

3536Regionalizao da vazo mdia6. Defina quais os postos pertencem a uma mesma regio homognea, com base na semelhana entre as curvas

Regio ARegio BRegio C3637Regionalizao da vazo mdia7. Para os postos de cada regio homognea defina a equao de ajuste.

Por exemplo:3738Alto UruguaiExemplo

Qm = 0,024. A R2 = 0,99No grfico y = 3 ~ 20 anosQ/Qm = 1,7Q20 anos= 1,7 x 0,024 x Apara A = 1000Q20 anos = 40,8 m3/s esta vazo mdia tem 5% de ser superada num ano qualquer3839Vazes Mximaslimites dos leitos de inundao

3940Sries de vazesAmostras representativa; valores independentes, srie homognea 1. Selecione para cada ano a vazo mxima dentro ano hidrolgico (inicia no perodo chuvoso): outubro a setembro (SUDESTE), maio - abril (SUL); 2. Verifique nos anos de falha se o perodo com falha o perodo chuvoso 3. O valor instantneo e mximo de dois valores 4041

Perodo comum: homogeneidade de sriesvantagens = melhor definio da probabilidade;desvantagem = perda de perodos de sries longasSries de vazes4142Metodologia1. Determine as curvas de probabilidades individuais;2. Adimensionalize os valores com base na mdia;3. Determine uma curva adimensional geral e uma equao de regresso geral;4. Verifique regies homogneas5. Defina as curvas adimensionais e a equao de regresso por regio4243Curva adimensionalDeterminao da curva individual por ajuste de uma distribuio ou por emprica;curva regional determinada tambm por ajuste de uma distribuio ou por ajuste grfico de todos os valores ou pela mdia de valores de intervalos.Para cada intervalo de y (p.exemplo entre 2 e 2,5; 2,5 e 3,0 ...) determine o valor mdio de Q/Qmc. Ajuste os valores resultantes graficamente4344Equao de regresso1.Seleo das variveis2. Regresso com parcimnia3. Exemplo: Rio Uruguai utilizada a mdia das vazes mximas de cada posto

4445Estimativa

QT vazo mxima para o tempo de retorno TQmc vazo mdia de cheia 4546Exemplo Itaja bacia com 2.000 km2, Regio II

Qmc=1,48A0,766 = 1,48 (2.000)0,766 = 500 m3/sQ50 = Q50/Qmc.Qmc = 2,35x500=1.175 m3/s

4647Vazo mxima instantneaAs equaes da literatura relacionam valores mdios dirios com o instantneo e a rea da bacia;a rea da bacia no o fator fundamental, mas o tempo de pico dos hidrogramas.Equao com dados do Sul do Brasil;modelo hidrolgico

4748Importante para bacias menores que 2.000 km2Para bacias com tempo de pico > 7 horas ou tempo de concentrao maior que 12 horas o coeficiente inferior a 1,1

Exemplo: bacia com rea de 1000 km2 Qmi = 1,273 . Qmd 4849Vazes mnimasMenores valores de vazo com uma determinada durao

4950Sries de vazes mnimasSelecionar entre perodos midosno abandonar ano com falhas, verifique o perodo da falha;duraes mais freqentes 1, 3, 7, 15, 30, 60, 90, 180 dias5051Curva de probabilidade de vazes mnimasInfluncia direta do(s) aqfero (s)tendncia

5152Regionalizao1. Escolha de m duraes2. Determinao de Q(d,a)3. Ajuste das curvas individuais de probabilidade4. Adimensionalizao com base na mdia da vazo mnima de cada durao5. Curva adimensional regional6. Regresso incluindo a durao5253

Rio Marombas no rio Uruguai5354Opes de regresso(a) incluso da durao na regresso

Rio Canoas

5455Regies homogneasAs regies de mxima e mnima no so necessariamente as mesmas;condies hidrogeolgicas da bacia: mapa geolgico, provncias hidrogeolgicas, produo de vazes de poos, falhamento rochoso, apoio de hidrogelogo. influencia dos erros da mobilidade da seo5556EstimativaExemplo: Vazo mnima mdia de 7 dias, A= 1000 km2Qmi(7) = 0,00192.10001,04.70,33 = 4,81 m3/sCurva adimensional da regio Qmi(7,10)/Qmedmi(7) = 0,4 Q(7,10) = 0,40x4,81=1,92 m3/s

56BaciaABR2

Brasil1,640,538-

Rio Uruguai1,610,5740,86

Afluentes do rio Paraguai0,490,6680,82

Rio Paraguai1,760,5140,98