Regularização de descargas

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1 HIP 11 HIDROLOGIA II Aula 8 Professor Joel Avruch Goldenfum IPH/UFRGS Regularização de descargas vazões naurais exremamene variáveis deve-se compaibilizar a ofera naural com a demanda uso mais harmonioso dos recursos exisenes exrair maior proveio dos recursos exisenes A regularização de descargas é a écnica pela qual se regula o fluxo de água de forma a coner os excessos para aender os períodos cujas vazões naurais são inferiores à demanda. é necessário conhecer as quanidades de água colocadas à disposição e ambém a seqüência emporal da ocorrência das vazões. Regularização de descargas A regularização de descargas preende harmonizar as disponibilidades de vazão numa deerminada seção de um rio com as necessidades da demanda para qualquer aproveiameno. Se a descarga máxima previsa para o aproveiameno a ser consruído é inferior ou igual à descarga mínima do rio, não são necessárias obras de regularização. quando a curva de demanda apresenar vazões superiores à descarga mínima do rio, pelo menos em alguns rechos, orna-se preciso consruir um disposiivo que regularize as descargas Os reservaórios acumulam as água nas épocas de abundância para usá-las nos empos de carência, efeuando uma ransposição emporal, ou uma redisribuição, dos volumes disponíveis. 1

2 Tipos de reservaório O reservaório rio de suprimeno regulariza as vazões naurais, essencialmene variáveis, para aender uma demanda relaivamene consane. É o caso dos reservaórios para abasecimeno e irrigação naural Défici de consumo a b c d e Tipos de reservaório O reservaório rio de consumo armazena apenas os volumes necessários para aender os picos de demanda. É o caso das usinas hidreléricas, onde não é conveniene operar grandes sisemas para aender variações rápidas. naural de consumo a b c d e f 24 h Tipos de regularização de descargas regularização oal (anual ou plurianual): pode-se subsiuir a sucessão de vazões naurais anuais ou plurianuais por uma única vazão consane durane odo o período em análise. Essa regularização é a que permie um melhor aproveiameno da disponibilidade hídrica local reg = lp Turbinas dimensionadas p/ maior aproveiameno reservaórios muio grandes, com a inundação de áreas exensas Com reservaórios menores, a regularização oal pode ser obida aravés da deerminação de uma sucessão de vazões regularizadas, com durações variáveis. 2

3 Tipos de regularização de descargas regularização parcial: admie-se a perda periódica de vazões acima de um máximo derivável, ou seja, quando a vazão regularizada é inferior à máxima vazão que pode ser regularizada num dado inervalo de empo. varias reg com duracao variavel urbinas dimensionadas p/ maior reg consrução de reservaórios de pequena capacidade de armazenameno perdas de energia hidráulica nas cheias e déficis nas vazões deriváveis em épocas de seca. Méodos de cálculo do volume do reservaório Simulação: Méodo do hidrograma Méodo analíico Curva de massa (diagrama de Rippl) Méodos simplificados: Curva de permanência Curva de freqüência de vazões mínimas Simulação Resolvemos uma equação de coninuidade: ds/d = E q Devemos conhecer: = f() disponibilidade hídrica E = f() perdas q = f() ou ce demandas Condicionados a: S min capacidade mínima S max capacidade máxima S efeivo = S max - S min Dados necessários: série de vazões afluenes Inervalo de empo de análise Criérios de operação do reservaório Período de risco Evaporação demanda 3

4 Regularizacao Toal: Méodo do hidrograma supoe-se que o reservaório enconra-se cheio no início do período analisado e procura-se enconrar uma esimaiva do volume úil capaz de fornecer uma vazão regularizada que aende as demandas Défici naural Excesso regularizada a b c d e f g permie a visualização e compreensão do processo de redisribuição de volumes efeuado pelo reservaório. Se as séries a analisar são longas, o procedimeno orna-se demorado e rabalhoso Regularizacao Toal: Méodo analíico Sob a forma de planilha, calculam-se as diferenças enre as descargas naurais e a descarga que se deseja regularizar, obendo-se valores posiivos e negaivos para esa diferença. Aceiando que o reservaório se enconra cheio no primeiro período, passa-se a examinar o balanço de volumes em cada inervalo de empo aravés da equação V j = V j-1 + ( j E - qr). j 1. supõe-se o reservaório cheio no inervalo que precede o primeiro período, fazendo-se V j-1 = o; 2. calcula-se o balanço: - se V j 0: reservaório cheio. Nese caso, se faz V j = 0; - se V j < 0: siuação de défici; 3. o menor valor enconrado para V j represenará o maior défici ocorrido em oda série examinada, sendo esse o volume úil do reservaório necessário para regularizar a descarga consane r Regularizacao Toal: Méodo analíico Deerminação do nível de garania: 1. Para um deerminado valor de Smax 1 e de q 1 NF 1 P = (1 NF 1 /NTM) * 100% 2. Ploar para vários valores de Smax e q, raçando as curvas com igual probabilidade de falha Volume 100% 95% 90% q Obs.: a garania se refere à série hisórica e não à população 4

5 Regularizacao Toal: Méodo analíico Alernaiva: Séries esocásicas: 1. Geram-se M séries esocásicas de vazões 2. Para cada vazão q * escolhida simula-se cada uma das M séries geradas, aé ober S * que aende 100% das demandas. Obém-se M valores de S * para cada valor de q * 3. Supondo que S * siga disribuição normal, calcular média e desvio padrão para ajusar a disribuição 4. A parir da disribuição ajusada, ober valores de S * com deerminadas probabilidades de ocorrência (50%, 95%,ec) 5. Repeir o procedimeno para novos valores de q * Volume 99% 95% 50% (q * ) 1 (q * ) 2 (q * ) n q Regularizacao Toal: Méodo da curva de massa - Vol Acum B F E C D G A Regularizacao Toal: Méodo da curva de massa - A curva de massa das descargas, ou diagrama de Rippl, é a curva inegral do hidrograma ao longo do empo, com os valores dos volumes nas abcissas e o empo nas ordenadas. Na práica, faz-se um somaório das descargas ao longo do empo e uiliza-se a unidade de vazão muliplicada pela unidade de empo como unidade de volume. 2 V=.d=. 1 5

6 Regularizacao Toal: Méodo da curva de massa - - a declividade da rea que une dois ponos quaisquer é a vazão média nese inervalo; - a rea AB represena uma vazão única, que, no período, provocaria um volume acumulado correspondene à ordenada no pono B. Esa descarga é chamada de descarga média de longo período; - a angene à curva em qualquer pono é a vazão naquele insane, sendo que a vazão nula corresponde à horizonal; - a diferença de ordenadas enre dois ponos quaisquer é o volume escoado no inervalo de empo correspondene. Regularizacao Toal: Méodo da curva de massa - O volume úil de um reservaório capaz de garanir a regularização de qualquer vazão r será igual ao máximo afasameno, medido na verical, enre a rea de declividade correspondene a r e a curva de massa. Regularizacao Toal: Curva de Regularizacao V o l u m e ú i l mín lp Vazão regularizada 6

7 Regularização parcial: méodo de Coni-Varle o regime ideal de descargas regularizadas é definido por uma poligonal que represena o caminho mais curo enre os ponos exremos do gráfico de massa é obido aravés do raçado de uma curva paralela à curva de massa, siuada a uma disância igual ao volume do reservaório (curva de reservaório vazio). Vol Acum Vazões reguladas Reservaório vazio A A 2 R R 3 4 Vazão média de longo período Vazões naurais 1 Vc Tempo A posição da poligonal corresponde àquela que omaria um fio flexível esendido enre os exremos inicial e final, considerando-se como conornos sólidos as duas curvas raçadas. A declividade da poligonal em cada recho define sua vazão. 7