Hidrologia e Recursos Hídricos 2013 / 2014

Transcrição

1 Hidrologia e Recrsos Hídricos 0 / 0 Obtenção de hidrogramas de cheia. Amortecimento de ondas de cheia em albfeiras Flood hydrograph estimation. Flood attenation in reservoirs

2 Trabalho - Programa de trabalhos Parte - Obtenção do hidrograma de cheia aflente para m dado período de retorno de projecto Cálclo do tempo de concentração da bacia hidrográfica Cálclo do hietograma de projecto com precipitação niforme para T=00 anos Determinação do hidrograma nitário para Δt = tc/8 Determinação do hidrograma de cheia cheia para ma precipitação niforme Parte - Determinação da onda de cheia eflente por amortecimento da onda de cheia aflente Cálclo da área da albfeira e da largra do descarregador Discretrização do hidrograma aflente em Δt = tc/0 (podem assmir Δt = tc/). Cálclo da onda de cheia eflente Parte - Hietograma não niforme. Aplicação do HUD e da fórmla racional. Comparação geral de cadais de ponta de cheia Cálclo do hietograma de projecto com precipitação não niforme para T=00 anos, discretizado em intervalos de Δt = tc/5. Determinação do hidrograma nitário para Δt = tc/5. Determinação do hidrograma de cheia para ma precipitação não niforme Cálclo do cadal de ponta de cheia pela fórmla racional (com e sem factor de majoração) Semana Semana Semana Comparação dos resltados dos vários métodos Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0

3 Parte Hidrograma de cheia resltante de ma hietograma niforme Flood hydrograph from an niform hyetograph

4 Tempo de concentração Time of concentration Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 Precipitação, P Intercepção, retenção e infiltração Cadal, Q Precipitação útil Tempo de concentração Assmindo e a precipitação se distribi de forma niforme em toda a bacia hidrográfica (válido em peenas bacias). Assming the precipitation falls niformly over the whole watershed (valid for small watersheds) Escoamento total Escoamento directo Precipitação útil, Escoamento de base Tempo de ascenção Tempo de decrescimento Tempo, t Cadal, Q Escoamento directo Tempo de concentração

5 Estimativa do tempor de concentraçção e cálclo da precipitação de projecto (hietograma de projecto) / Estimation of the time of concentration and definition of the niform design hyetograph Estimativa do tempo de concentração / Time of concentration:,55 A,5 L L Giandotti: tc Kirpich: t c 0,95 Temez: 0,85 0,8 h H m Cálclo da precipitação de projecto / Design hyetograph : Linha de possibilidade dométrica: Para m determinado periodo de retorno T (00 anos) / Precipitation depth-dration-freency crve for T = 00 years: b D D Dração da chvada mais gravosa / Critical dration: D = tc P a t c L 0, 0,5 d m tc (h) - Time of concentration; A (km) Watershed area; L (km) Length of main river hm (m) Watershed average height ; dm (-) Main river slope ; H (m) Height diference along main river 0,76 Cálclo da precipitação útil de projecto / Net precipitation: P til = P total perdas (intercepção, retenção, infiltração); P til = (-tx) x P total. Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 5

6 Conceito de hidrograma nitário The concept of nit hydrograph Relaciona a resposta da bacia (hidrograma de cheia) com a precipitação e lhe de origem / Provides the relationship between the flood hydrograph and the originating precipitation; Assme-se e é ma propriedade íntriseca da bacia, independente da precipitação / We assme it is an intrinsic characteristic of the watershed É o hidrograma resltante de ma chvada de m valor nitário de precipitação útil e com ma determinada dração / It is the hydrograph prodced by a nit net precipitation that fall dring a certain dration. Precipitação, P Cadal, Q Está associado a ma determinada dração da chvada / Each nit hydrograph is associated with a given dration. Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 6

7 Aplicação do hidrograma nitário / How to apply the nit hydrograph (principio da aditividade e da proporcionalidade / Additivity and proportionalities principles) Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 7 Precipitação útil (mm) Precipitação útil (mm) dt dt dt dt, / max, / max Hidrograma nitário para ma dração dt Hidrograma nitário para ma dração dt Tempo / dt Tempo / dt

8 Aplicação do hidrograma nitário Application of the nit hydrograph Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 8 5// ,,, 0,,,,,

9 Determinação do hidrograma nitário sintético Definition of the synthetic nit hydrograph Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 9 Precipitação útil (mm) 0 = 0 = max Δt = t c / 8 = max = max / max = 5 6 max 5 = 6 max 6 = 6 max 7 = 6 max max t c + t = 0, 00 A 8 9 Tempo / Δ t 8 = 6 max 9 = 0 Volme do hidrograma nitário = mm x Abacia max = 0,00 A t c + t (m /s/mm)

10 Cálclo do hidrograma de cheia Comptation of the flood hydrograph Ordenada do hidrograma nitário / Unit hydrograph Precipitação ocorrida no intervalo entre o instante 0 e o instante / net precipitation Instante t (h) (m/s/mm) (mm) Q (m/s) dt *dt *dt *dt 5 5*dt *dt *dt *dt *dt *dt *dt 0 0 *dt 0 0 Precipitação útil (mm) dt dt Q, Hidrograma nitário para ma dração dt Nota: Na Parte do trabalho = = =./in Part == Tempo / dt Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 0

11 Cálclo do volme da onda de cheia Comptation of the flood volme Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 Cadal, Q Método dos trapézios n Qi Vol i Q i t i t i Tempo, t

12 Parte Atenação de ma onde de cheia nma albfeira Flood wave attenation in a reservoir

13 Atenação de cheias Flood attenation Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 Cadal aflente, Qa NMC NPA Volme de encaixe de cheias Cadal eflente, Qe Volme útil Nme Volme morto Cadal Volme encaixado Atenação

14 Determinação da largra do descarregador e da área da albfeira Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 Fórmlas meramente instrmentais para este trabalho: H Qa c b g H max b A alb m = P(m) A bacia(m )

15 Determinação do hidrograma eflente Reservoir otflow comptation Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 5 Qe i _ cal c b g Hi V i V i Qai Qai Qei Qei dt Valores inicialmente arbitrários H i Vi A alb i Tempo(h) Qai Vi Hi Qei atrib Qei calc Abs(Qei_atrib-Qei_calc) dt Qai x x x x x dt Qai x x x x x dt Qai x x x x x dt Qai x x x x x 5 5dt Qai 5 x x x x x Goal seek: Abs(..)=0

16 Determinação do hidrograma eflente Reservoir otflow comptation Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 6 Para cada linha / for each time interval (a line in xls): arbitrar Qe i V i Qai Qai Vi V i H i Aalb ˆe Q i c b g H i Qei Qei dt Qe i Qe ˆ i 0,0?? S Stop N Qe i Qe ˆ i É necessário atomatizar este cálclo! / There is a need to optimize this procedre!

17 Goal seek global via VB Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 7 Col Abs( ) Col Qei_atrib Goal seek aplica-se de t= a.

18 Parte Aplicação de fórmlas empíricas e comparação de resltados Peak flow comptation by empirical formlas and reslt intercomparison

19 Maximização do cadal de ponta de cheia Maximization of the flood peak Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 9

20 Maximização do cadal de ponta de cheia Maximization of the flood peak Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5// Para e i seja o máximo / To maximize a given i : O maior valor de tem e mltiplicar pelo maior valor de p / mltiply the largest by the largest p; O segndo maior valor de tem e mltiplicar pelo segndo maior valor de p / mltiply the nd largest by the nd largest p;.

21 Maximização do cadal de ponta de cheia Maximization of the flood peak Precipitação útil (mm) dt dt dt... D k dt P a P P a a dt n proj i i n dt dt n P P P P P P k P P a D i n U(m /s/mm) Tempo (h) i Ordem P 0 () P5 5 () P () P 5 () P 6 5 (5) P 7 0 Precipitação útil (mm) Tempo (h) Gráficos simétricos em torno do / max se máximo / The graphs are simetric arond its maximm vale Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0

22 Hietograma não niforme para este trabalho Non nifom hietograph for this assignment Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 tc dt dt dt t c dt D t c k dt P a P P P proj a a a n dt dt n t proj k proj i i dt n c n P P P P P P P P P P P a D i n

23 Transformação de hidrogramas nitários Unit hydrograph transformation Precipitação nitária com ma dração de dt e hidrograma nitário para ma dração de dt./ One nit of net precipitation dring dt prodces the UH for dt. O hidrograma resltante de m hietograma com m intervalo de cálclo dt pode ser calclado a partir de mhidrograma nitário para ma dração de dt./ One can compte the flood hydrograph prodces by a rainfall event discretized in dt. 0 5 Q O e fazer ando o intervalode de cálclo é diferente de dt? / What shold we do when the precipitation is discretized in a time interval distinct from dt?? Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0

24 Crva em S S crve Q i A dt A Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0

25 Cálclo do hidrograma nitário para m dt distinto do dt Estimation of nit hydrograph for a dt distinct from dt () () Crva S Hidrograma resltante de ma precipitação constante com intensidade /dt Hydrograph from a continos long with an intensity of /dt HU para dt Soma de HU Hidrogramas nitários para ma precipitação nitária de dração dt / UHs for dt Crva S para ma intensidade de precitação /dt Mltiplicação por dt/dt () Crva S Hidrograma resltante de ma precipitação constante com intensidade /dt Hydrograph from a continos long with an intensity of /dt Hidrogramas nitários para ma precipitação nitária de dração dt / UHs for dt Crva S para ma intensidade de precitação /dt Desfasamento dt da crva S e sbtracção das crvas S HU para dt Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 5

26 Desfasamento da crva S e cálclo do hidrograma nitário S-crve shift and HU comptation Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 6 Crva S para i=/dt Ordenadas do HU para dt Crva S para i=/dt desfasada dt dt

27 Cálclo do hidrograma nitário para m dt distinto do dt Estimation of nit hydrograph for a dt distinct from dt Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 7 Tempo Hidrogramas nitários para dt desfasado de dt Crva S Crva S' Tempo Crva S Crva S HU dt i=/dt i=/dt i=/dt desfas. dt HU para dt Mltiplicação por dt/dt Alteração do intervalo de tempo soma Desfasamento em dt

28 Fórmla racional Rational formla Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 8 Q = C x i x A C Coeficiente dependente das características da bacia / Coeficient dependent on the watershed characteristics i Intensidade de precipitação / Precipitation intensity A Área da bacia / Area of the watershed Q = f x C x i x A f - Factor de majoração / Majoration factor n Expoente da crva de possibilidade dométrica / Exponent of the rain depth-dration-freency crve. f P a n t n

29 Comparação de resltados Reslts comparison Hidrologia e Recrsos Hídricos, 0/ 5//0 9 Hidrograma de cheia resltante de m hietograma niforme / Flood hidrograph from a niform hyetograph; Hidrograma de cheia resltante de m hietograma não niforme / Flood hidrograph from a non-niform hyetograph; Fórmla racional / Rational formla; Fórmla racional com coeficiente de majoração / Rational formla with majoration coeficient.