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Análise Hidrológica
com GIS
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 Risco de Enchentes em ambiente GIS;
Mapas Temáticos para EIA-RIMA;
GIS para Modelagem de Terreno e Geomorfologia;
Aquisição e Modelagem de dados para análises ambientais;
Outros cursos conforme a demanda…
Sumário
 Introdução a Hidrologia
 Modelagem de Dados Hidrológicos
 Análise de fluxo d´água
 Análise de drenagens
 Hierarquização de Rios
 Análise de Bacias Hidrográficas
 Análise de Fluxo
 Água subterrânea8B: Groundwater hydrology tools
Software GIS
Outros softwares GIS que suportam
análises hidrológicas:
- SPRING
- Quantum GIS
Ciclo Hidrológico
Modelagem de Dados
Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica
Interpolação
Topo to Raster
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.
Modelagem de dados
Elevação
Método de Elaboração de MDE para análise hidrológica
Regularizada
4000
Tensionada
3000
2000
Distância
Onde:
j = 1, 2, ..., N
N é a amostra.
λj são coeficientes de estimativa.
rj is é a distância do ponto (x,y) para o ponto jth.
T (x,y) e R são definidos de acordo com a cofiguração
T(x,y) = a1 + a2x + a3y
Ferramentas no ArcGIS
ArcToolbox
Hydrology tools
Hydrology Modeling
toolbar in ArcMap
Watershed
Rain Drop
Análise Hidrológica
MDE
Fill sinks
Flow Direction
Preparação do Modelo Digital de Elevação
Requirido para todas as analyses hidrológicas
Flow Accumulation
Define drainage network
Stream Order
Drenagens
Stream Link
Stream to Feature
Basin
Snap Pour Point
Bacias
Watershed
Flow Length
Outras operações
Rain drop trace
Identificando falhas no MDE
Falha
consertada
Falha
 Falhas
 Cercada pelas células mais elevadas
 Interrompe o fluxo d´água
 Erro de interpolação
ArcToolbox
Fill sinks
Identify sinks
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.
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.
Layer de Ponderação
Método Curva número (CN)
Taxa de Escoamento Superficial (Runoff)
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.
8-14
Layer de Ponderação
Método Curva número (CN)
8-15
Criando Drenagens
CON(FlowAcc GT 100, 1)
SETNULL(FlowAcc LT 100 , 1)
Hierarquia de Rios
 Classifica a ordem da hieraquia dos rios Segundo
Strahler ou Shereve
1
1
1
1
2
1
1
1
2
2
2
2
1
1
1
1
2
1
2
3
1
1
3
4
3
7
Strahler ordering
Shreve
 Requires stream network and flow direction
inputsordering
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
Bacia
Basin
tool
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
8-19
Água subterrânea
 Realiza 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
Análise de Águas subterrâneas
8-20
R
Porosidade
R
Transmissividade
R
Groundwater
head elevation
Saturação
R
Darcy Velocity
or
Only
Darcy Flow
Darcy Flow
Porous Puff
Flow
magnitude
Solute
concentration
distribution R
R
Flow
direction
Residual
groundwater
R
R
Particle Track
TF Text file
TF
Particle
track
Track
R
FC
FC
Raster
Polyline
features
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…
Porous Puff tool
8-22
 Dispersão de um contaminante no solo
Saturated
thickness
R
Formation
porosity
Particle
track
text file
R
Release
point
Dispersion
ellipse
Porous Puff
Solute
concentration
distribution
Dispersion
point
Output
R
Particle
track