Análise Hidrológica com GIS

Transcrição

1 Análise Hidrológica com GIS

2 Objetivo do WebTreinamento Apresentar as características da modelagem e análise hidrológica feitas a partir de Sistemas de Informações Geográficas (GIS). Próximos cursos de GIS & Meio Ambiente: - GIS na Gestão de Mananciais; - Análise de isco de Enchentes em ambiente GIS; - Mapas Temáticos para EIA-IMA; - GIS para Modelagem de Terreno e Geomorfologia; - Aquisição e Modelagem de dados para análises ambientais; - Outros cursos conforme a demanda

3 Sumário Introdução a Hidrologia Modelagem de Dados Hidrológicos Análise de fluxo d água Análise de drenagens Hierarquização de ios Análise de Bacias Hidrográficas Análise de Fluxo Água subterrânea8b: Groundwater hydrology tools

4 Software GIS Outros softwares GIS que suportam análises hidrológicas: - SPING - Quantum GIS

5 Ciclo Hidrológico

6 Modelagem de Dados Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica Interpolação Topo to aster Adaptação da técnica Spline (Wahba, 1990) na qual a geração das irregularidades da superfície foram modificadas de modo a permitir que o MDE expresse mudanças abruptas no terreno, como as provocadas por rios e vales.

7 Elevação Modelagem de dados Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica 4000 egularizada Tensionada Distância T(x,y) = a1 + a2x + a3y Onde: j = 1, 2,..., N N é a amostra. λ j são coeficientes de estimativa. r j is é a distância do ponto (x,y) para o ponto j th. T (x,y) e são definidos de acordo com a cofiguração

8 Ferramentas no ArcGIS ArcToolbox Hydrology tools Hydrology Modeling toolbar in ArcMap Watershed ain Drop

9 Análise Hidrológica MDE Fill sinks Preparação do Modelo Digital de Elevação Flow Direction equirido para todas as analyses hidrológicas Flow Accumulation Define drainage network Stream Order Stream Link Drenagens Basin Stream to Feature Snap Pour Point Watershed Flow Length ain drop trace Bacias Outras operações

10 Identificando falhas no MDE Falha Falha consertada Falhas Cercada pelas células mais elevadas Interrompe o fluxo d água Erro de interpolação ArcToolbox Fill sinks Identify sinks

11 Malha de direção de Fluxo Fluxo e Direção do Escoamento Superficial Malha de direção de fluxo. A metodologia aplicada no SIG utilizado nesta pesquisa é a chamada D8 (Deterministic 8 Node), apresentada em detalhe em O Callaghan e Mark (1984). Este método define a rede de drenagem a partir de um MDE na forma matricial (raster) utilizando uma analogia com o fluxo da água sobre a superfície da terra. Garbrecht e Martz (2000) tratam em detalhe deste método.

12 Malha de Fluxo de Acumulação Malha de acumulação A partir da malha com as direções de fluxo, é possível determinar a malha com os possíveis caminhos de fluxo. Isto é realizado, ligando-se as células de centro a centro, seguindo-se a direção do fluxo obtida para cada célula. Após todas as células serem verificadas, é possível obter a malha com os possíveis caminhos de fluxo Possibilita adicionar informações de ponderação: Precipitação, Infiltração do solo, etc.

13 Layer de Ponderação Método Curva número (CN) Taxa de Escoamento Superficial (unoff) Obtenção da Taxa de Escoamento Superficial 1) Cálculo Q (Taxa de Escoamento) 2) Determinação da condição hidrológica atual 3) Exemplo de Cálculo 4) Cálculo do S (capacidade de armazenamento do solo) 5) O CN é a combinação analítica do mapa de solo e uso do solo segunda a tabela de valores de retenção.

14 8-14 Layer de Ponderação Método Curva número (CN)

15 8-15 Criando Drenagens CON(FlowAcc GT 100, 1) SETNULL(FlowAcc LT 100, 1)

16 Hierarquia de ios Classifica a ordem da hieraquia dos rios Segundo Strahler ou Shereve Strahler ordering 3 7 equires stream network and flow direction Shreve inputs ordering

17 Bacias Hidrográficas Watershed tool: é necessário prover o ponto de fluidez Basin tool: Encontra seus próprios pontos de fluidez Ponto de Fluidez Ponto de Fluidez Watershed tool Basin tool Bacia

18 Análise de Comprimento de Fluxo Calcula o comprimento do fluxo Upstream Downstream Pode ter a camada de ponderação Utilizado para calcular a Concentração de uma bacia hidrográfica Downstream flow length

19 8-19 Água subterrânea ealiza analyses simplificadas para água subterrânea Análises Darcy Flow: Cria o campo de fluxo Darcy Velocity: Darcy Flow sem verificação de erros Particle Track: Move uma párticula atráves do campo de fluxo Porous Puff: Dispersão de efluentes no campo de fluxo

20 Análise de Águas subterrâneas 8-20 Porosidade Transmissividade Saturação Groundwater head elevation Darcy Velocity or Darcy Flow Only Darcy Flow Porous Puff Solute concentration distribution Flow magnitude Flow direction Particle Track esidual groundwater TF Text file TF Particle track Track FC FC aster Polyline features

21 8-21 Groundwater tool Limitações Técnicas O fluxo assume apenas: Duas dimensões Horizontal Avalia somente um estado de equilibrio (sem carga e descarga de água) A elevação chave é assumida idependente da profunidade A entrada dos dados Geológicos deve ser correta Ou terá resultados sem sentido

22 8-22 Porous Puff tool Dispersão de um contaminante no solo Saturated thickness Formation porosity Particle track text file elease point Dispersion ellipse Porous Puff Solute concentration distribution Output Dispersion point Particle track