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MINICURSOMINICURSOMONITORAMENTO DE BACIAS MONITORAMENTO DE BACIAS
HIDROGRHIDROGRÁÁFFICASICAS::
Seminário Nacional de Gestão e Uso da Água
IV Reunião de Estudos Ambientais
II Encontro Nacional de Engenharia Hídrica
HIDROGRHIDROGRÁÁFFICASICAS::1 1 -- Introdução e conceitos básicosIntrodução e conceitos básicos
Eng. Civil Nadia Bernardi Bonumá
Pelotas - RS
Novembro de 2010
Objetivos:Introduzir conceitos básicos sobre a gestão e o monitoramento de
bacias hidrográficas.
Apresentar as principais metodologias para o monitoramento
hidrológico, sedimentológico e de qualidade da água.
Introdução
Discutir a utilização de técnicas de geoprocessamento como
ferramenta para a gestão de bacias hidrográficas.
� Bacia hidrográfica:
Conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem
Unidade de Gestão: Bacia Hidrográfica
Introdução
formada por cursos de água que
confluem até resultar em um leito único no seu exutório(Tucci, 1997).
Constituição de 1988: Definiu as águas como bens de uso comum;
Lei 9.433 (1997): Política Nacional de Recursos Hídricos e Sistema
Nacional de Recursos Hídricos:
Aspectos legais e institucionais da Gestão de Bacias Hidrográficas:
Introdução
Nacional de Recursos Hídricos:
• Água - bem de domínio público, dotado de valor econômico, cujos
usos prioritários são o abastecimento humano e a dessedentação de
animais;
•Gestão - unidade territorial a bacia hidrográfica.
Bacias Hidrográficas Brasileiras
Introdução
Fonte: CNRH (2003)
Gestão de bacias hidrográficas: Por que ???
Uso do solo
Bacia hidrográfica
Excesso de água?
Falta de água?
Poluição de água?
Degradação de
ecossistemas
ripários e aquáticos?
Introdução
Monitoramento:Hidrologia,
Solos,
Sedimentos,
Qualidade da água
Modelos matemáticos:
- alterações no uso do solo;;
-- prever prever perdas de solo e
transferência de nutrientes;
- planejamento ambiental.
+
ripários e aquáticos?
Degradação do solo?
Gestão de bacias hidrográficas: Como???
Introdução
Fonte: Engineering News
Record, 1993
Variáveis e processos monitorados:
Quais são os objetivos do monitoramento?
Quais variáveis hidrológicas, sedimentológicas e de qualidade da água que necessitam ser observadas?
Onde elas precisam ser observadas?
Introdução
Onde elas precisam ser observadas?
Qual a freqüência de observação?
Qual deve ser a duração do programa de observação?
Com que precisão devem ser observadas?
MINICURSOMINICURSOMONITORAMENTO DE BACIAS MONITORAMENTO DE BACIAS
HIDROGRHIDROGRÁÁFICAS:FICAS:
Seminário Nacional de Gestão e Uso da Água
IV Reunião de Estudos Ambientais
II Encontro Nacional de Engenharia Hídrica
HIDROGRHIDROGRÁÁFICAS:FICAS:2 2 -- Monitoramento hidrológicoMonitoramento hidrológico
Eng. Civil Nadia Bernardi Bonumá
Pelotas - RS
Novembro de 2010
Ciclo hidrológicoCiclo hidrológico
Balanço hídricoBalanço hídrico
Componentes do balanço hídrico simplificado (VESTENA, 2002).
Forma mais comum: chuva.
Medição de Chuva: altura de água ou lâmina acumulada em
superfície plana se nenhuma perda ocorresse.
PrecipitaçãoPrecipitação
Conceitos:
• Estações Climatológicas
• Estações Pluviométricas
Aparelhos:
• Pluviômetro: precipitações diárias (mm dia-1);
• Pluviógrafo: intensidade de precipitação (mm h-1);
• Estações Pluviométricas
• Radar meteorológico
• Sensoriamento Remoto
• Actinógrafo
• Heliógrafo
• Geotermômetro ou termógrafo de solo
• Termômetro de máxima e mínima e termógrafos
• Psicrômetro
• Higrômetro
Dados de ClimaDados de Clima
Estações Climatológicas:
• Higrômetro
• Barômetro
• Anemômetro de canecas
• Anemógrafo Universal
• Pluviômetro, Pluviógrafo• Evaporímetro
• Anemômetro de Piche
• Evapotranspirômetro
PrecipitaçãoPrecipitaçãoPluviômetro:
Pluviômetro eletrônico A-OTT, modelo PLUVIO (Fonte: Paranhos & Paiva, 2008).
PrecipitaçãoPrecipitaçãoPluviógrafo:
Pluviógrafo: esquema de funcionamento (Fonte: www.dec.ufcg.edu.br).
PrecipitaçãoPrecipitação
Dados de precipitação - Brasil:
• http://hidroweb.ana.gov.br
http://www.ana.gov.br/telemetria
PrecipitaçãoPrecipitaçãoDados de precipitação - Brasil:
http://www.ana.gov.br/portalsnirh/
PrecipitaçãoPrecipitação
Caracterizar o regime pluviométrico:
Escala anual:
Blain et al., 2009
PrecipitaçãoPrecipitação
Variação da pluviosidade:
Escala mensal:
Vestena & Filho, 2008
PrecipitaçãoPrecipitaçãoRelação chuva - vazão:
Escala diária ou de evento:
0
2
4
6
830.00
40.00
50.00
Pre
cip
ita
ção
(m
m)
Va
zã
o (
m³/
s)
Precipitação (mm)
Vazão (m³/s)
10
12
14
16
18
200.00
10.00
20.00
Pre
cip
ita
ção
(m
m)
Va
zã
o (
m³/
s)
Tempo (dia h:min)
Métodos de medição:
Nível de água: régua ou instrumentos de registro continuo (linímetros
ou linígrafos);
Não-estrutural: medição com molinete hidrométrico;
VazãoVazão
Não-estrutural: medição com molinete hidrométrico;
Estrutural: Vertedores e calhas medidoras .
Nível de água: régua linimétrica
VazãoVazão
Régua linimétrica de alumínio
(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).
Régua e seção de medição
(Fonte: http://ciram.epagri.rct-sc.br).
Nível de água: linígrafo
VazãoVazão
Linígrafo A-OTT- Thalimeds
(Fonte: www.ott-hydrometry.de)Abrigo do linígrafo
Medição com sensor de velocidade e micromolinete (h<60cm):
VazãoVazão
Micromolinete
(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).
Sensor de velocidades A-OTT Nautilus
(velocidade <= 2,5 m s-1)
Medição com molinete hidrométrico:
VazãoVazão
Molinete fluviométrico Newton Guincho fluviométrico
(Fonte: www.hidromechc.com.br/hidrometria).
VazãoVazão
Medição com molinete hidrométrico:
Medida de vazão com molinete (Pereira et al., 2003).
VazãoVazão
1. Método da Seção Média:
VazãoVazão
2. Método da meia seção:
Curva-chave:
VazãoVazão
Seção média:R2 = 0,9921
0.80
1.00
1.20
1.40
Va
zã
o (
m3
/s) Equação do vertedor
Meia-Seção
2,57,438435.H=Q
Meia-seção:R2 = 0,9956
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
Va
zã
o (
m3
/s)
Cotas (m)
Meia-Seção
Seção Média
Estrutural: Vertedor
VazãoVazão
Registrador eletrônico
Régua linimétrica
Vertedor triangular
linimétrica
(Vertedor triangular, São Martinho – RS (Bonuma et al., 2008).
Estrutural: Calha Parshall
VazãoVazão
Fonte: Martins & Paiva, 2001
Fonte: Walker & Skogerboe, 1987
Estrutural: Calha Parshall
VazãoVazão
Calha Parshall, Agudo – RS (Sequinatto, 2007).
Estrutural: Calha de fundo plano
VazãoVazão
Fonte: Adaptado de Carlesso, 1988.
Estrutural: Calha de fundo plano
VazãoVazão
Calha de fundo plano, Santa Maria - RS (Belinaso, 2003).
Capacidade de infiltraçãoCapacidade de infiltração
Métodos de medição:
Infiltrômetros de anel;
Infiltrômetro de sulco;
Balanço de entrada e saída de água;
Método de irrigação por aspersão em área teste.
Capacidade de infiltraçãoCapacidade de infiltração
Infiltrômetro de anel:volume = A . h
Capacidade de infiltração = h *60 / t
EvaporaçãoEvaporação
Métodos de medição ou estimativa:Equações com base na temperatura do ar:
- Método de Thornthwaite,
- Método de Blaney-Criddle;
Equações com base nos dados do tanque classe A;Equações com base nos dados do tanque classe A;
Equações com base na evaporação potencial (ETo):
- Método do Balanço de Energia;
- Método Aerodinâmico;
- Método Combinado ou de Penmam.
Tanque classe A:
EvaporaçãoEvaporação
Correção dos valores da evaporaçãocom o coeficiente de cultura Kc:
ETP = Kc . EPETP = Kc . EP
ETP = Kc . (Kt . Etanque)
Onde:
ETP = evapotranspiração potencial (mm/dia)
E = evaporação do tanque classe A (mm/dia)
Kt = coeficiente do tanque
Taxas de evaporação:
EvaporaçãoEvaporação
Evaporação potencial ETo (mm/dia): a quantidade de água
evaporada (por unidade de área e por unidade de tempo), por uma
extensa superfície de água pura, exposta às condições atmosféricas
locais.
Evaporação de referência Erc (mm/dia): a taxa de variação de
uma cultura de gramíneas ideal com uma altura de 0,12 m, um
albedo de 0,23, e uma resistência da cobertura de 69 s.m-1
(Shuttleworth, 2001).
Balanço de energia:
EvaporaçãoEvaporação
Rn = Radiação que entra
S = Energia armazenada temporariamente
H= Fluxo de calor
sensível que saiλλλλE = energia que sai
como evaporação
Energia disponível: A = �E+H = Rn – G – S – P – Ad
S = Energia armazenada temporariamente
G= Calor que sai conduzido pelo solo
P = Energia absorvida pelos processos bioquímicos
Adi = Ganho
de energia
associada
com vento
Método de Penman-Monteith (FAO, 1998)
EvaporaçãoEvaporação
ETo = evapotranspiração de referência
Método de Penman-Monteith (FAO, 1998)
EvaporaçãoEvaporação
��
���
�⋅���
�
�
+∆+⋅��
�
�
�
+∆
∆⋅= arc EEKETP
γ
γ
γOnde:
ETP = Evapotranspiração potencial (mm/dia);
Kc = Coeficiente de Cultivo;
Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);
Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico (mm/dia);
� = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/�C)
γ = 66,8 Pa/�C
Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do soloMétodos de medição:
Método gravimétrico;
Tensiometros;
Método eletromagnético - Reflectometria no domínio do tempo
(TDR);
Sonda de nêutrons;
Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do solo
Tensiometro:Constituído de uma cápsula porosa
conectada a um manômetro através de
um tubo (PVC) preenchido com água.
Quando o potencial matricial
da água no solo < potencial da
Tensiometro (Adaptado de Kaiser, 2007).
da água no solo < potencial da
água nos poros da cápsula:
água se desloca para o solo,
criando uma tensão de sucção
medida pelo manômetro.
Medidas de umidade do soloMedidas de umidade do solo
Reflectometria no domínio do tempo (TDR):Consiste na emissão de um pulso eletromagnético onde a velocidade
de propagação do pulso no meio é função de uma constante dielétrica
(k). A diferença entre K água e K solo � conteúdo de água no solo.
Perguntas e comentários
e-mail: nadiabonuma@gmail.com
Obrigada pela atenção!
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