Previsão de vazões na bacia do rio Doce. Eber José de Andrade Pinto 21 de setembro de 2007

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1 Previsão de vazões na bacia do rio Doce Eber José de Andrade Pinto 21 de setembro de 2007

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3 Caracterização da Região Localização - Região Sudeste Área de drenagem km² - (86% em MG e 14% no ES) Municípios População - 3,1 milhões de habitantes

4 Histórico do Sistema de alerta contra enchentes na bacia do rio Doce Cheia Criação de Grupo Interministerial Década de 80 - instalação de rede telemétrica Década de 90 - instalação de balizas de satélite Cheia Workshop em Governador Valadares 1997/1998, 1998/1999, 1999/2000, 2000/ /2002, 2002/2003, 2003/2004, 2004/2005, 2005/2006, 2006/2007.

5 Vazões Máximas Anuais do Rio Piranga em Ponte Nova Período 1940 a 2005 vazão máxima anual vazão de alerta - TR=1 ano vazão de inundação - TR=2 anos Vazão (m³/s) 40/41 42/43 44/45 46/47 48/49 50/51 52/53 54/55 56/57 58/59 60/61 62/63 64/65 66/67 68/69 70/71 72/73 74/75 77/78 79/80 82/83 84/85 86/87 88/89 90/91 92/93 94/95 97/98 99/00 02/03 04/05 Ano hidrológico

6 Vazões Máximas Anuais do Rio Doce em Tumiritinga Período 1972 a 2005 vazão máxima anual vazão de alerta - TR=2.5anos vazão de inundação - TR=4 anos Vazões (m³/ /s) 72/73 73/74 74/75 75/76 76/77 77/78 78/79 79/80 80/81 81/82 82/83 83/84 84/85 85/86 86/87 87/88 89/90 90/91 91/92 92/93 93/94 94/95 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00 01/02 02/03 03/04 04/05 Ano hidrológico

7 9000 Vazões Máximas Anuais do Rio Doce em Governador Valadares Período 1969 a vazão máxima anual vazão de alerta - TR=1 ano vazão de inundação - TR=2 anos 6000 Vazão (m m³/s) /70 71/72 73/74 75/76 77/78 79/80 81/82 83/84 85/86 87/88 90/91 92/93 94/95 96/97 98/99 01/02 03/04 Ano hidrológico

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9 Características das cheias Pequenas Bacias Precipitação it convectiva tc~minutos a horas Modelos chuva x vazão Previsão meteorológica Médias e Grandes Bacias Precipitação frontal tc~horas a dias Modelos vazão x vazão Quanto menor a bacia mais difícil é a previsão de cheias

10 FLUXOGRAMA DO SISTEMA DE ALERTA COLETA DE DADOS PREVISÃO 34 PONTOS METEOROLÓGICA ARMAZENAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS PREVISÃO HIDROLÓGICA TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÕES 15 MUNICÍPIOS

11 Pontos de monitoramento do Sistema de Alerta

12 Previsão Meteorológica

13 Ferramentas para Previsão de Tempo Imagens de Satélite Rede de Observação Modelos Numéricos

14 Modelos Numéricos de Previsão de Tempo Global CPTEC / INPE Regional ETA 15 dias km 7 dias 63 km 5 dias 40 km IGAM / UFRJ :MM5 (até 2005)

15 Efetividade e Demanda

16 Previsão hidrológica

17 Tipos de Modelos Utilizados Modelos Vazão-Vazão Modelos Chuva Vazão Chuva Observada Chuva Prevista (ETA)

18 Modelos Vazão-Vazão

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20 USINA Rio Santa Bárbara PETI CEMIG 8h horas (680km²) NOVA 4 horas ERA (3203km²) USINA PIRACICABA 5 horas BELGO MINEIRA Rio Piracicaba (1163km²) Tempo de antecedência da previsão: 3 horas

21 Nova Era Tipos de modelos testados: t correlação entre vazões, propagação, método das diferenças e correlação múltipla Modelo Adotado: correlação múltipla Q NE+3 =021(Q 0,21.(Q PI - Q PI-9 )+019(Q 0,19.(Q PE - Q PE-12 ) + 0,37.(Q NE Q NE-3 ) + Q NE Q NE = 1,20.(Q PE-12 + Q PI-9 )

22 Previsão de níveis do Rio Piracicaba em Nova Era Período de 15/01/03 a 20/01/ Cota(cm) cota prevista 250 cota observada cota de alerta 200 cota de inundação /1/03 0:00 16/1/03 0:00 17/1/03 0:00 18/1/03 0:00 19/1/03 0:00 20/1/03 0:00 21/1/03 0:0 Dias

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24 Mário de Carvalho Rio Piracicaba GUILMAN AMORIM CEMIG (4110km²) ANTÔNIO DIAS USINA SÁ CARVALHO CEMIG MÁRIO DE CARVALHO (5060km²) 3 horas 5 horas Tempo de antecedência da previsão: 8 horas

25 Mário de Carvalho Tipos de modelos testados: correlação de vazões, propagação, método das diferenças e auto-regressivo Modelo Adotado: Propagação Linear Q MC < 260 m³/s Q MC+8 = 1,30.Q GUI Q MC > 260 m³/s Q MC+8 = 0,21.Q MC + 0,67.Q GUI + 83

26 Previsão de níveis do Rio Piracicaba em Mário de Carvalho Período 16/01/03 a 21/01/ Cota(cm) cota observada cota prevista 200 cota de alerta cota de inundação /01/03 16/01/03 17/01/03 18/01/03 19/01/03 20/01/03 21/01/03 Dias

27 Cachoeira do Vale Timóteo (a montante de Mário de Carvalho) Solicitação da Defesa Cilvil

28 Cachoeira do Vale Timóteo (a montante de Mário de Carvalho) Solicitação da Defesa Cilvil

29 Governador Vld Valadares NAQUE VELHO (10170km²) Rio Santo Antônio 12 horas GOVERNADOR VALADARES (39828km²) CENIBRA (24245 km²) Rio Doce Tempo de antecedência da previsão: 12 horas

30 Governador Valadares Tipos de modelos testados: correlação entre vazões, propagação e método das diferenças Modelo Adotado: Propagação Linear Q GV < 1000 m³/s Q GV+12 =1,15.(Q15 CE +Q NV ) Q GV > 1000 m³/s Q GV+12 =0,58.(Q CE +Q NV ) + 0,40.Q GV +110,61 Q GV+24 =1,20.(Q MC + Q CO + Q SG )

31 550 Previsão de níveis do Rio Doce em Governador Valadares Período 03 a 31/01/ Cota(cm) cota observada cota prevista cota de alerta 150 cota de inundação /12/02 0:00 4/1/03 0:00 9/1/03 0:00 14/1/03 0:00 19/1/03 0:00 24/1/03 0:00 29/1/03 0:00 3/2/03 0:00 Dias

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34 Mapa das áreas inundadas para diferentes cotas na estação pertencente à ANA Governador Valadares Santa Rita JKIII Jardim Alice JKI Sta Terezinha São Paulo São Pedro Universitário

35 Colatina USINA MASCARENHAS ESCELSA Rio Doce 6 horas COLATINA (76812km²) Tempo de antecedência da previsão: 6 horas

36 Colatina Tipos de modelos testados: correlação entre vazões, propagação e método das diferenças Modelo Adotado: Método das diferenças Q CL+6 = 0,039.(Q CL-Q CL-6) )+ 0,536.(Q MS -Q MS-6) ) + Q CL

37 Previsão de níveis do Rio Doce em Colatina Período14/01/03 a 28/01/ Cota(cm) cota observada cota prevista cota de alerta cota de inundação /1/03 0:00 15/1/03 0:00 17/1/03 0:00 19/1/03 0:00 21/1/03 0:00 23/1/03 0:00 25/1/03 0:00 27/1/03 0:00 29/1/03 0:00 Dias

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39 Ponte Nova USINA DA BRECHA ALCAN (5720km²) Rio Piranga 8h horas PONTE NOVA (6132km²) Tempo de antecedência da previsão: 8 horas

40 Ponte Nova Tipos de modelos testados: t correlação entre vazões, propagação, método das diferenças, modelo auto-regressivo e modelo empírico associando vazões à precipitação Modelo Adotado: Propagação Linear Q PN+8 = 0,07 x Q PN + 1,17 x Q BR 16 Q PN+8 = 1,26 x Q BR 17

41 Previsão de níveis do Rio Piranga em Ponte Nova Período 19 a 25/01/ Cota(cm) cota observada cota prevista cota de alerta cota de inundação /1/03 0:00 20/1/03 0:00 21/1/03 0:00 22/1/03 0:00 23/1/03 0:00 24/1/03 0:00 25/1/03 0:00 Dias

42 Precipitação do dia 17/01/03

43 450 Previsão de níveis do rio Piranga em Ponte Nova Período de 15 a 18/01/ Cota(cm) Cota observada Cota prevista Cota de alerta Cota de inundação /1/03 12:00 16/1/03 0:00 16/1/03 12:00 17/1/03 0:00 17/1/03 12:00 18/1/03 0:00 18/1/03 12:00 19/1/03 0:00 Dias

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45 Modelos Chuva Vazão Chuva Observada

46 João Batista Lopes da Silva Mestrando DEA/UFV Paulo Afonso Ferreira Orientador DEA/UFV

47 Materiais e Métodos Construção dos modelos no sistema IPHS1: IPH II mais Muskingum-Cunge linear Modelo IPH II composto pelos algoritmos: Interceptações iniciais (R max ) Separação do escoamento (I 0, I b, h e α) ) Propagação dos escoamentos (t c, XN, ks e kb) Modelo Muskingum-Cunge linear: Baseado na equação de continuidade e em uma função empírica de armazenamento (características físicas dos canais)

48 Materiais e Métodos MDEHC da Bacia do rio Piracicaba a montante de Nova Era (3063 km 2 )

49 Materiais e Métodos E i li ã d i it ã l Espacialização da precipitação pela metodologia dos Polígonos de Thiessen

50 Resultados e Discussões

51 Resultados e Discussões Calibração dos módulos rios Valores de largura média e profundidade média Melhor ajuste com o raio hidráulico igual a 1,67 m Coeficiente de rugosidade de Manning (Chow, 1959 e USGS, 2006) n = 0,035 n = 0,045

52 Resultados e Discussões Simulação completa do segundo modelo para o evento do dia 17/01/03 Total Precipitado: 258,16 mm Vazão máxima: 743,30 m 3 /s (obser.) e 774,11 m 3 /s (simul.) Vazão média: 428,06 m 3 /s (obser.) e 408,63 m 3 /s (simul.)

53 Resultados e Discussões Simulação completa do segundo modelo para o evento do dia 10/01/04 Total Precipitado: 166,96 mm Vazão máxima: 531,20 m 3 /s (obser.) e 501,06 m 3 /s (simul.) Vazão média: 291,32 m 3 /s (obser.) e 289,67 m 3 /s (simul.)

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55 Modelo Chuva Vazão Chuva Prevista Chuva Prevista ETA Aplicação: Ponte Nova

56 Avaliação das previsões espaciais de precipitação diária Vício da Previsão Raiz do erro NTOT Pn n= 1 Bp = NTOT X n n= quadrático médio NOBS ( 1 = n= RMSE 1 NOBS Gráficos de precipitações previstas versus observadas para Pmédio espacial P n X n ) 2

57 Análise Espacial - BP e RMSE Dez/06 a Mar/07

58 Análise Espacial Gráfico

59 Espacialização da Precipitação Nove pontos de Grade do ETA Polígonos de Thiessen

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63 Transmissão das informações p

64 Fim br