hidrologia

Definições


Percolação

[Do lat. percolatione.]
Substantivo feminino.

1.
Operação de passar um líquido através de um meio para filtrá-lo ou para extrair substâncias desse meio.

Fonte: Aurélio

Evapotranspiração

[De evapo(ração) + transpiração; fr. évapotranspiration.]
Substantivo feminino.

1.
Ecol. O fenômeno combinado de evaporação da água do solo e das superfícies líquidas, e de transpiração dos vegetais.

Fonte:Aurélio

Bacia Hidrográfica

Área definida topograficamente, drenada por um curso de água ou sistema conectado de cursos de água, tal que toda vazão seja descarregada através de uma simples saída.

Fonte: ONS

Balanço Hídrico do Reservatório

Balanço das entradas e saídas de água no interior de um reservatório, consideradas as variações efetivas de acumulação.

Fonte: ONS

Balanço Hidroenergético

Balanço, num determinado período, das entradas e saídas de energia potencial de um reservatório ou de energia potencial de um sistema de reservatórios.

Fonte: ONS

Canal de Fuga

Canal de saída de água das turbinas.

Fonte: ONS

Cenários de Afluências

Conjuntos de ocorrências futuras de afluências naturais, consideradas como variáveis aleatórias, usualmente empregadas para representar as incertezas hidrológicas.

Essas ocorrências futuras devem preservar as características principais das séries históricas de afluências de um determinado local, como, por exemplo, o valor médio e o desvio padrão dessas afluências.

Fonte: ONS

Cheias

Fenômeno resultante de seqüência de vazões superiores a um valor normal considerado para determinada seção do rio ou superiores a uma restrição de vazão máxima estabelecida para essa seção.

Fonte: ONS

Cheia de Projeto

Seqüência de vazões utilizada para dimensionar os vertedouros de um reservatório.

Fonte: ONS

Energia Armazenada - EAR

Energia elétrica associada ao volume armazenado em um reservatório, para cujo cálculo se considera a produtividade do reservatório e das demais usinas hidroelétricas a jusante, descontando-se o volume morto.

Fonte: ONS

Energia Assegurada de Usina

Fração de energia assegurada do sistema alocada para uma usina.

Energia Assegurada do Sistema

Montante hipotético de energia que pode ser produzida pelo sistema com um nível de garantia prefixado, calculado conforme critérios aprovados pela ANEEL.

Energia Firme de uma usina hidroelétrica

Contribuição da usina à energia firme do sistema correspondente à sua produção média ao longo do período
crítico.

Energia Natural Afluente– ENA

Energia elétrica que pode ser gerada a partir da vazão natural em um aproveitamento hidroelétrico.

energia vertida

Energia elétrica relativa à vazão vertida de uma usina.

estação chuvosa

Período do ano hidrológico caracterizado pela maior concentração de precipitações pluviométricas, definido para cada região geográfica em função das séries históricas de observações.

evaporação líquida

Diferença entre a evaporação do lago do reservatório e a evapotranspiração real estimada para essa área em condições naturais.

fator de carga

Razão entre a carga de demanda média e a carga de demanda máxima ocorridas no mesmo intervalo de tempo especificado.

hidrograma

Gráfico representativo da variação, no tempo, de diversas observações hidrológicas como cotas, descargas, velocidades, carga sólida, etc.

 

Dados meteorológicos


Dados são a base de qualquer ciência e, em particular, é a base para todo projeto de engenharia.

Dados meteorológicos são necessários em todos os ramos da engenharia e , em particular, para a geração hidrelétrica, solar e eólica.

Além disso, os aspectos ambientais são extremamente afetados pelas condições meteorológicas.

A principal fonte de dados no Brasil é o Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC.

Como quase todas as bacias brasileiras nascem em Minas Gerais, acompanhar as chuvas em Minas é uma boa dica para prever o nível dos reservatórios.

Introdução


A Hidrologia trata do estudo das águas na terra, sua ocorrência, circulação, distribuição, propriedades físico-químicas e iteração com o meio ambiente.

A engenharia utiliza a hidrologia no projeto e operação de projetos de controle e de uso da água.

No nosso caso específico, a geração hidrelétrica.

O estudo da hidrologia começa com o conceito do ciclo hidrológico.

Este ciclo começa com a evaporação das águas nos oceanos.

Este vapor de água é transportado pelas massas de ar em circulação na atmosfera para diversas regiões do globo.

Em condições especiais, este vapor se transforma em nuvens que podem precipitar na forma de chuva, neve ou granizo.

Parte desta precipitação ocorre sobre os próprios oceanos e, desta forma, o ciclo se fecha. Esta parcela, que se precipita sobre os oceanos, é inútil para a geração hidrelétrica.

No entanto, parte da precipitação ocorre sobre a terra e é dispersa de diversas maneiras. Quanto maior a precipitação sobre terras elevadas maior o potencial de geração hidrelétrica.

A maior parte é temporariamente armazenada no solo onde caiu e retorna para a atmosfera devido à evaporação e à transpiração das plantas.

Uma parcela menor encontra um caminho sobre a superfície da terra formando, devido à gravidade, córregos, lagos e rios que levam as águas precipitadas até os oceanos.

Outra parcela infiltra-se no solo formando o sistema de águas subterrâneas. As águas subterrâneas também sofrem a ação da gravidade e fluem para regiões mais baixas e eventualmente terminam nos oceanos.

No entanto, parcela significativa da água superficial e subterrânea volta para a atmosfera devido à evaporação e à transpiração antes de atingir os oceanos. Este processo é extremamente complexo porque as águas superficiais podem percolar através do solo até as águas subterrâneas e as águas subterrâneas podem voltar à superfície.

Além disso, parcela da água precipitada pode permanecer armazenada na superfície na forma de neve e gelo durante meses antes de voltar ao seu processo de escoamento.

ciclo hidro

Portanto, as principais fases do ciclo hidrológico são:

  •  Precipitação - P;
  •  Infiltração - I;
  •  Evaporação - E,
  •  Transpiração - T;
  •  Escoamento superficial - Qs;
  •  Escoamento subterrâneo -Qg.

Para efeito de modelagem matemática, a evaporação e a transpiração podem ser reunidas em apenas um fator;  a evapotranspiração.

Aparentemente, a descrição acima induz a pensar que o ciclo ocorre de forma contínua e constante. Na verdade, o ciclo hidrológico é absolutamente errático tanto no tempo como na área.

Isto significa que a previsão da quantidade de água disponível em um rio para a geração de energia elétrica, da sua disponibilidade mínima e da quantidade máxima dependem de modelos estatísticos e climáticos extremamente complexos.

A quantidade disponível de água para geração determina o tamanho da usina assim como o fluxo de caixa possível de ser obtido para remunerar o investimento.

A disponibilidade mínima de água determina o risco de falta de energia e restrições operativas para garantir a navegabilidade dos rios e a disponibilidade de água para uso humano, animal e para a agricultura.

Finalmente, a quantidade máxima de água determina os esforços máximos que as estruturas deverão suportar assim como as restrições operativas para impedir inundações.

Portanto, no projeto de hidrelétricas a primeira variável a ser considerada é a vazão. No entanto, para chegarmos à vazão é necessário estudar todo o ciclo hidrológico.

Balanço Hídrico


O balanço hídrico é a base da hidrologia e equivale ao fluxo de potência na engenharia elétrica ou à contabilidade na área financeira.

Basicamente, a variação da água armazenada é igual ao somatório de todos os fluxos de água que entram menos o somatório de todos os fluxos de água que saem num determinado ponto e/ou região.

O Balanço Hídrico do escoamento superficial é dado por:

Onde:

  • P é a precipitação na área em questão;
  • Q1s é o fluxo superficial entrando na área;
  • Q2s é o fluxo superficial saindo da área;
  • Qg é o fluxo de águas subterrâneas voltando para a superfície;
  • Es é a evaporação superficial da área;
  • Ts é a transpiração superficial na área;
  • I é a infiltração na área;
  • ΔSs é a variação da água superficial armazenada na região.

Já para o escoamento subterrâneo, teremos que:

 eq bh 2

Onde:

  • I é a infiltração na área;
  • Q1g é o escoamento subterrâneo entrando na área;
  • Q2g é o escoamento subterrâneo saindo na área;
  • Eg é a evaporação das águas subterrâneas;
  • Tg é a transpiração das águas subterrâneas;
  • ΔSg é a variação da água subterrânea armazenada na região.

O Balanço Hídrico combinado da região é dado pela soma das equações, resultando em:

 

eq bh 3

Onde:

  • P é a precipitação na área em questão;
  • ΔQs é o fluxo superficial líquido saindo na região;
  • ΔQg é o fluxo subterrâneo líquido saindo na região;
  • E é a evaporação total;
  • T é a transpiração total;
  • ΔS é a variação total de água armazenada na região;

Esta é a equação básica da hidrologia e será muito utilizada no futuro mas a grande questão são os  dados meteorológicos