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UNESP – Universidade Estadual Paulista Campus de Rio Claro. INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS. Disciplina: Hidrogeologia. HIDROGRAMAS. O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a vazão no tempo. HIDROGRAMAS. - PowerPoint PPT Presentation
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INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS
UNESP – Universidade Estadual Paulista
Campus de Rio Claro
Disciplina: Hidrogeologia
HIDROGRAMAS
O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a vazão no tempo.
Estação Fluviométrica
HIDROGRAMAS
A distribuição da vazão no tempo é resultado da interação de todos os componente do ciclo hidrológico entre a ocorrência da precipitação e a vazão na bacia hidrográfica.
Seção transversal do rio
HIDROGRAMAS
),H(*,Q 70076
Curva chave do córrego Ribeirão da Onça, Sertãozinho/SP no período de 1986 a 1992.
HIDROGRAMAS
Régua limnigráfica.
HIDROGRAMAS
Fluviograma - Ribeirão da onça, Sertãozinho/SP
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
out-79 jan-80 abr-80 jul-80 nov-80 fev-81 mai-81 set-81 dez-81 mar-82 jun-82 out-82 jan-83 abr-83
Data
Vaz
ão (
m3 /s
)
1980 1981 1982
HIDROGRAMAS
A descarga dos rios é composta pela água proveniente das seguintes componentes:
Escoamento superficial (Overland flow) Fluxo de base (Baseflow) Escoamento sub-superficial (Interflow) Precipitação direta (Direct Precipitation)
HIDROGRAMAS
Qs
Qss
QbSeção transversal do rio
Qrio = Qs+Qss+Qb+Qpd
Qpd
Época de precipitação
intensa
Qs
Qss
QbSeção transversal do rio
Qrio = Qs+Qss+Qb+Qpd
Qpd
Qs=0
Qss=0
QbSeção transversal do rio
Qrio = Qb
Qpd=0Época de estiagem
Época de precipitação
intensa
HIDROGRAMAS
Qs
Qss
Qb
Seção transversal do rio
Qpd
HIDROGRAMAS
Precipitação direta
Fluxo de Base
Escoamento superficial
Fluxo sub-superficial
HIDROGRAMAS
N
A
D
C
O primeiro passo é a identificação do ponto A, que representa a inflexão da curva do hidrograma.
O ponto D é obtido a partir da extrapolação da tendência anterior até a linha vertical que representa o pico de vazão
O ponto C é obtido através da indentificação de N, a partir da equação de Linsley et al (1975):
2,0827,0 AN Com o valor de N acrescidos ao pico de vazão é obtido a localização do ponto C, que representa o início da recessão.
Unindo os pontos A, D e C, é obtido a separação do hidrograma.
A = área da bacia em Km2
Tempo
Vaz
ão
Em períodos com ausência de precipitação (estiagem) a descarga dos rios declina segundo uma curva exponencial. Neste período, a descarga dos rios é composto integralmente pelo influxo de águas subterrâneas, conhecido como recessão.
ateQQ 0
FLUXO DE BASE
FLUXO DE BASE
A queda da vazão dos rios é explicada pela queda dos níveis d’água do aquífero nas adjacencias do rio.
As recessões são muito similares de um ano para outro e é dependente da topografia, padrão de drenagens, solo e geologia da área de inundação.
Recesão de 6 anos consecutivos, rio Luaba, África Central. (Fetter, 2001).
FLUXO DE BASE
Determinação da recarga a partir do fluxo de base
O método de Meyboom (1961) é um método simples para estimar a recarga em uma bacia.
Este método assume que não há a presença de barragens ou outros fatores que regulem a vazão dos rios.
Ao eixo da vazão é atribuído uma escala logarítmica.
O início quando o nível do rio declina para um valor inferior ao lençol freático adjacente e se encerra quando o primeiro evento de inundação ocorre.
Determinação da recarga a partir do fluxo de base
Determinação da recarga a partir do fluxo de base
3026210
,
tQVtp
Vtp é o potencial volume de água subterrânea descarregada (L3)
Q0 é o fluxo de base no início da recessão (L3/T)
t1 é o tempo para que o fluxo de base decline para 0,1*Q0 (T)
)t/t(
tpt
VV
110
t é período de recessão
Volume potencial total de água descarregada pelo aquífero
Volume de água remanecente
Exemplo
)t/t(
tpt
VV
110
3973
10 104530262
s 101,63760
30262mx,
,
)x()*s/m(
,
tQVtp
3026210
,
tQVtp
3839
3657
39
1053515
1045
10
1045mx,
,
mx,mx,V
),/,(t
Determinar a quantidade de recarga entre o fim da recessão do ano 1 e o início da recessão do ano 2.
O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:
O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:
3973
10 101730262
s 101,631000
30262mx,
,
)x()*s/m(
,
tQVtp
3026210
,
tQVtp
Exemplo
O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:
3973
10 101730262
s 101,631000
30262mx,
,
)x()*s/m(
,
tQVtp
3026210
,
tQVtp
393839 108610531017 mx,mx,mx,aargcReVtp
A quantidade de recarga é igual ao total do fluxo de base remanescente ao fim da primeira recessão subtraído do volume de descarga ao início da recessão seguinte.
CURVA DE PERMANÊNCIA
A curva de permanência relaciona a vazão ou o nível de um rio e a probabilidade de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor da ordenada.
Esta função é empregada para emissão de outorgas, estudos hidrelétricos, navegação, qualidade da água, etc.
Características da curva: três trechos: vazões máximas, patamar frequente e vazões extremas inferiores.
1) Para a série de vazões Q(t) determine o maior e o menor valor da série
Q
F
P
Q
Freqüência
Curva de permanência
2) Determine intervalos de classe na escala logarítmica entre o maior e menor valor. Por exemplo, 50 intervalos
3) Conte quantos valores de vazões se distribuem em cada intervalo.
4) Obtém-se a distribuição de frequênciaAcumulando os valores do intervalo maior para o menor.
5) Plotando com o valor do limite inferior do intervalo, é obtida a curva de permanência
CURVA DE PERMANÊNCIA
50/)]ln()[ln( QmiQmxd
djQmiExpQj )1(
Assumindo-se um número fixo de classes igual a 50, a sub-divisão de cada intervalo pode ser realizada através da relação:
Adota-se o valor logaritmico em função da grande variação de magnitude das vazões envolvidas.
Os limites inferiores de cada intervalo podem ser calculados por:
Onde:
d = valor do intervalo das classes
Qmx = vazão máxima da série
Qmi = vazão miníma da série
Onde:
Qj = limite inferior do intervalo
j = número do intervalo
CURVA DE PERMANÊNCIA
100*Nv
diPi
A frequência (fi) de cada intervalo é obtida contando o número de vazões da série que cai dentro do intervalo
Onde:
di = valores de permanência
Pi= probabilidade
Nv=número total de valores
CURVA DE PERMANÊNCIA
O período das grandes estiagens geralmente ocorre para probabilidade superiores a 95%.
Esta curva é utilizada para avaliar a distribuição do comportamento da vazão ao longo do tempo e não para valores extremos.
Q
P
Vazões de cheia
Patamar onde das vazões freqüentes
Período das grandes estiagens
CURVA DE PERMANÊNCIA
50/)]43ln()1127[ln( d
065322,0d
)*)1()43(ln( djExpQj
CURVA DE PERMANÊNCIA
50/)]43ln()1127[ln( d
065322,0d
)*)1()43(ln( djExpQj
Onde, j varia de 1 a 50
Nº de valores de vazão acima do intervalo
Frequência acumulada
CURVA DE PERMANÊNCIA
CURVA DE PERMANÊNCIA
Para verificar a escassez atual ou futura são necessários estudos de planejamento, onde se requer o conhecimento da quantidade de água para cada seção do curso d'água, da qualidade correspondente, e da demanda atual e prevista.
CURVA DE PERMANÊNCIA
CURVA DE PERMANÊNCIA
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