HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS. Avaliação do escoamento anual médio a partir de elementos climáticos P = H + E + SP + S+ SU +EX - R

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1 Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos "Hydrologc modelng s concerned wth the accurate predcton of the parttonng of water among the varous pathways of the hydrologcal cycle" Dooge, J. C. I.: 199, 'Hydrologc Models and Clmate Change', J. Geophys. Res. 97 D, H + E U +EX - R precptação sobre a baca; H escoamento na cção de jusante da baca; E evapotranspração na baca; varação da quantdade de água de nterceção, de detenção superfcal e de armazenamento nos letos; varação da quantdade de humdade do solo (água na zona não saturada); U varação da quantdade de água das rervas subterrâneas; EX quantdade de água extraída da baca pela Acão humana; R dem quantdade de água lançada. (: varação > corresponder ao aumento de água). + HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos na méda dos anos, para temperatura anual méda do ar constante H + E H D E HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18)

2 Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos na méda dos anos, para temperatura anual méda do ar constante Keller (196) bacas hdrográfcas da Europa Central H b 1 a 1 H + E H D E Wundt (197) H b a HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Na ausênca de qualquer nformação relatva a escoamentos pode recorrer- a fórmulas, necessaramente aproxmadas, mas também nsuscetíves de rem verfcadas, como ja a fórmula de Turc (1954). H + E Se Se L L.1 <.1 L + 5 T +.5 T H E T L E E Evapotranspração real anual méda (mm) recptação anual méda (mm) - Escoamento anual médo (mm) - Evapotranspração real anual méda (mm) - Temperatura anual méda do ar (ºC).9 + L - oder evaporante da atmosfera (mm) Temperatura anual méda (ºC) recptação anual méda (mm) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Evapotranspração real anual méda (mm) D H Temperatura anual méda (ºC) recptação anual méda (mm) FÓRMULA DE TURC H + E Se.1 L E Se.1 E L < L + 5 T +.5 T HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) L ( estabelecda com ba em 54 bacas hdrográfcas localzadas na Europa, em Áfrca, na Amérca e em Java e, portanto, com a dferentes clmas

3 Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Regressão do escoamento anual sobre a precptação anual Identfcação de uma estação hdrométrca domnando uma baca hdrográfca localzada tão próxmo quanto possível da baca hdrográfca para a qual pretende avalar a altura do escoamento anual médo. Com ba em pares de valores anuas do escoamento e da precptação na baca hdrográfca da estação hdrométrca, estabelecmento da equação de regressão lnear smples do escoamento anual sobre a precptação anual. H (mm) Aplcação da anteror equação à precptação anual méda na baca hdrográfca para a qual pretende avalar a altura do escoamento anual médo, para obter uma estmatva desta altura. (regressão lnear smples) H H c.c (mm) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Relações regonas de Quntela (1967) equações lneares váldas em méda em ortugal Contnental entre o escoamento anual e a precptação anual e que têm como parâmetros: a precptação anual; a temperatura anual méda (três class: t<14ºc; 14ºC>t>1ºC; t<1ºc ); o grupo de solos (dos grupos de solos, correspondendo a solos dando orgem a escoamento anual médo a elevado grupo 1 ou a escoamento anual médo a baxo - grupo. HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Escoamento anual médo (mm) Relações regonas de Quntela (1967) Grupo 1; t<1ºc + escoamento Grupo ; t>14ºc - escoamento MODELO DO BALANÇO HÍDRICO SEQUENCIAL MENSAL MODELO DETERMINÍSTICO FISICAMENTE BASEADO DE AVALIAÇÃO DE ESCOAMENTO A ESCALAS INFERIORES AO ANO ( escoamento mensas ) recptação anual méda (mm) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18)

4 A uma dada escala temporal - mas frequentemente mensal - a técnca do balanço hídrco recorre à recorre à equação da contnudade aplcada a um elemento da fa terrestre do balanço hdrológco, medante o cálculo dos fluxos de água entrados nes elemento, dos fluxos de água dele saídos e das varações de armazenamento de água no mesmo. Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal ara tanto, é necessáro dspor, para a escala temporal consderada, de regstos da precptação,, e de valores calculados da evapotranspração potencal, ET. O balanço hídrco quencal fornece como resultados valores da evapotranspração real,, do défce hídrco, DH, do excesso hídrco ou superavt,, e do volume de água armazenado no solo por undade de área, S. HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) A equação geral que traduz o balanço hídrco quencal num dado ntervalo de tempo: + + em que, para um dado ntervalo de tempo, é a precptação;, o superavt ou excesso hídrco;, a evapotranspração real; e, a varação de armazenamento de água no elemento (varáves expressas nas mesmas undades). Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal défce hídrco, DH: dferença entre a evapotranspração potencal, ET, e a evapotranspração real,, no ntervalo de tempo consderado (ndcador de estado). Exstndo défce sgnfca que a água precptada e retda no solo é nsufcente para satsfazer a evapotranspração potencal, afetando o bom denvolvmento da vegetação local. superavt ou excesso hídrco, : excesso de precptação sobre a soma da evapotranspração potencal, ET, com a quantdade de água cedda ao solo, S, até ao u completo abastecmento de água. Nos mes em que a precptação,, é nferor ou gual à soma de ET com S não há superavt. Nos mes em que a precptação,, é superor ao valor da soma de ET com S há superavt que rá responsável pelos escoamentos superfcal e em profunddade. HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal + Embora com carácter aproxmado que, no esncal, decorre do facto de o balanço hídrco quencal não ter em conta a heterogenedade da baca hdrográfca, a complexdade dos movmentos da água à superfíce e no nteror do solo que contrbuem para o escoamento, a nfltração profunda, as perdas de precptação e as eventuas contrbuções externas e de não atender a que exste necessaramente produção de escoamento superfcal mpre que a ntensdade da precptação excede a taxa de nfltração, pode consderar- que o superavt ou excesso hídrco,, reprenta o lmte superor do escoamento superfcal. S H Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Algortmo de cálculo 1. Se em t a precptação,, exceder a evapotranspração potencal, ET, haverá cedênca de água pela atmosfera ao solo, admtndo- que a evapotranspração real,, guale a ET. Se o solo não estver plenamente abastecdo de água, o excesso de sobre ET fca retdo no mesmo até atngr a sua capacdade lmte de armazenamento de água,. Havendo anda remanescente de precptação, tal remanescente orgna escoamento à superfíce, expresso pelo superavt. Escoamento superfcal superavt ou excesso hídrco, HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18)

5 Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal 1. Se em t a precptação,, exceder a evapotranspração potencal, ET, haverá cedênca de água pela atmosfera ao solo, admtndo- que a evapotranspração real,, guale a ET. Se o solo não estver plenamente abastecdo de água, o excesso de sobre ET fca retdo no mesmo até atngr a sua capacdade lmte de armazenamento de água,. Havendo anda remanescente de precptação, tal remanescente orgna escoamento à superfíce, expresso pelo superavt.. Quando, em t, é nferor a ET, exste cedênca de água do solo à atmosfera, ndo a superormente lmtada pela soma da precptação e da quantdade de água que o solo pode ceder enquanto nele exstr água dsponível. Algortmo de cálculo 1. Se em t a precptação,, exceder a evapotranspração potencal, ET, haverá cedênca de água pela atmosfera ao solo, admtndo- que a evapotranspração real,, guale a ET. Se o solo não estver plenamente abastecdo de água, o excesso de sobre ET fca retdo no mesmo até atngr a sua capacdade lmte de armazenamento de água,. Havendo anda remanescente de precptação, tal remanescente orgna escoamento à superfíce, expresso pelo superavt.. Quando, em t, é nferor a ET, exste cedênca de água do solo à atmosfera, ndo a superormente lmtada pela soma da precptação e da quantdade de água que o solo pode ceder enquanto nele exstr água dsponível.. O valor máxmo da quantdade de água que o solo pode ceder à atmosfera que é também o valor máxmo da quantdade de água que o mesmo pode reter até fcar amplamente abastecdo,, depende da natureza do solo e do u revestmento vegetal. Algortmo de cálculo HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Algortmo de cálculo 1. Se em t a precptação,, exceder a evapotranspração potencal, ET, haverá cedênca de água pela atmosfera ao solo, admtndo- que a evapotranspração real,, guale a ET. Se o solo não estver plenamente abastecdo de água, o excesso de sobre ET fca retdo no mesmo até atngr a sua capacdade lmte de armazenamento de água,. Havendo anda remanescente de precptação, tal remanescente orgna escoamento à superfíce, expresso pelo superavt.. Quando, em t, é nferor a ET, exste cedênca de água do solo à atmosfera, ndo a superormente lmtada pela soma da precptação e da quantdade de água que o solo pode ceder enquanto nele exstr água dsponível.. O valor máxmo da quantdade de água que o solo pode ceder à atmosfera que é também o valor máxmo da quantdade de água que o mesmo pode reter até fcar amplamente abastecdo,, depende da natureza do solo e do u revestmento vegetal. 4. A avalação, em cada t, do volume de água armazenado no solo por undade de área, S, deve consderar a atenuação da ntensdade da evapotranspração real pos à medda que dmnu o teor de água no solo (é tanto mas dfícl trar água do solo quanto mas co está). D ET + (S 1 ET S ) ET < ET { ET (S S ); } max 1 S mn S 1 [ S + ET; ] e L 1 / ET ET < ET HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) -----

6 Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal mn 1 S L / S 1 e [ S + ET; ] ET + (S 1 S) D ET ET < ET max{ ET (S S 1); } [ S + ET; ] mn 1 S L / S 1 e ET < ET ET ET < ET (quanto mas co está o solo mas dfclmente ele cede água). De modo a smular a dependênca temporal que caracterza as séres de escoamento, alguns autores ntroduzem uma espéce de atraso na contrbução do excesso hídrco ou superavt,, para o escoamento superfcal no nstante, R -1, consderando que parte dessa contrbução ocorre nes ntervalo de tempo e o remanescente no ntervalo de tempo gunte, que recebe anda a contrbução de parte do escoamento superfcal no ntervalo de tempo precedente, que R -1 : perda potencal, L : dferença (<) entre a precptação e a evapotranspração potencal acumulada desde o níco do período co período tal que (- ET)< até ao passo de cálculo. Lencastre; Franco, 1984 L L 1 + ( ET) L < L HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Avalação do escoamento Modelo anual médo do balanço a partr hídrco de elementos quencal clmátcos mensal Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos º Trabalho rátco Aplcação da técnca do balanço hídrco quencal mensal à estmação de escoamentos mensas Dados de ba ara o ntervalo de tempo a que refere o cálculo, regstos de precptação e das varáves ntervenentes no cálculo da evapotranspração potencal (dependentes do modelo para o efeto leconado). Volume de água no solo por undade de área no níco do período de aplcação do modelo, S (para a estmação de escoamentos em longos períodos o efeto das condções ncas é pouco sgnfcatvo). Capacdade de água utlzável (volume máxmo ), S máx mm S. mm Fa de calbração de : Ano Mês ET -ET L S D R escoamento obrvado (mm) (mm) (mm) (-) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 1 Ma Valores anuas/ Ma Valores anuas/ Ma Valores anuas/ ET ET ET + (S 1 S ) < ET D ET max { ET (S S 1); } S mn [ S 1 + ET; ] L / e ET < ET L 1 + ( ET ) ( ET ) < L ( ET ) 1 R ( ) + 1 Células com cálculos específcos - 1ª teração (não podem r copadas para as células abaxo pos vão buscar as condções ncas) Células com cálculos específcos - 1º mês do ano hdrológco (não podem r copadas para as células abaxo pos vão buscar valores do últmo mês do ano anteror) Dados ( valores EV ) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18)

7 S máx mm Avalação S. do mmescoamento anual médo a partr º Trabalho de elementos rátco clmátcos Fa de calbração de : Ano Mês ET -ET L S D R escoamento obrvado (mm) (mm) (mm) (-) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 1 Ma Valores anuas/ Ma Valores anuas/ Ma Valores anuas/ HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) Escoamento mensal (mm) Avalação do escoamento anual médo a partr de elementos clmátcos Calbração e valdação dos modelos Calbração 1956/ / / / / /77 41 Escoamento mensal (mm) a) Valdação Escoamento mensal (mm) Calbração Valdação 1977/ /8 1985/ / / / / / / / / / Escoamento obrvado Escoamento estmado: Escoamento estmado: Balanço hdrco para enman-monteth Modelo de Temez para Thornthwate Balanço hdrco para Thornthwate HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS (ª ano, º mestre 17/18) c) b)