Relatório-síntese do trabalho de Regionalização de Vazões da Sub-bacia 33 Fortaleza Novembro de 2002 ii SUMÁRIO 1. IDENTIFICAÇÃO _______________________________________________________________________ 4 2. DADOS UTILIZADOS ___________________________________________________________________ 4 2.1 Estações fluviométricas_____________________________________________________________ 4 2.2 Estações pluviométricas ____________________________________________________________ 4 2.3 Variáveis explicativas utilizadas______________________________________________________ 4 3. VAZÕES MÉDIAS ______________________________________________________________________ 7 3.1 Regiões homogêneas_______________________________________________________________ 7 3.2 Distribuições de freqüência regionais_________________________________________________ 7 3.3 Equações de regressão _____________________________________________________________ 8 3.3.1 Região 1 – rio Pindaré_____________________________________________________________ 8 3.3.2 Região 2 – médio e baixo Grajaú e baixo Mearim ________________________________________ 9 3.3.3 Região 3 - alto Grajaú, Mearim e Itapecuru ____________________________________________ 10 3.3.4 Região 4 – rio Munim e baixo e médio Itapecuru ________________________________________ 10 3.3.5 Restrições e Recom endações: _____________________________________________________ 11 3.4 Exemplos de aplicação ____________________________________________________________ 11 4. VAZÕES MÁXIMAS____________________________________________________________________ 13 4.1 Regiões homogêneas______________________________________________________________ 13 4.2 Distribuições de freqüência regionais________________________________________________ 13 4.3 Equações de regressão ____________________________________________________________ 14 4.3.1 Região 1: rio Pindaré_____________________________________________________________ 14 4.3.2 Região 2: médio e baixo Grajaú, baixo Itapecuru e a bacia do rio Munim ______________________ 15 4.3.3 Região 3: alto Grajaú e quase toda a bacia do rio Mearim _________________________________ 16 4.3.4 Região 4: alto Itapecuru e parte da bacia do rio Mearim ___________________________________ 16 4.3.5 Restrições e Recomendações: _____________________________________________________ 17 4.4 Exemplos de aplicação ____________________________________________________________ 17 5. VAZÕES MÍNIMAS ____________________________________________________________________ 19 5.1 Regiões homogêneas______________________________________________________________ 19 5.2 Distribuições de freqüência regionais________________________________________________ 19 5.3 Equações de regressão ____________________________________________________________ 20 5.3.1 Região 1: bacias dos rios Pindaré e Grajaú ____________________________________________ 20 5.3.2 Região 2: parte da bacia do rio Itapecuru______________________________________________ 21 5.3.3 Região 3: parte das bacias dos rios Mearim e Munim_____________________________________ 22 5.3.4 Restrições e Recomendações: _____________________________________________________ 23 5.4 Exemplos de aplicação ____________________________________________________________ 23 6. CURVAS DE PERMANÊNCIA ___________________________________________________________ 25 6.1 Regiões homogêneas______________________________________________________________ 25 6.2 Equações de regressão ____________________________________________________________ 25 iii 6.2.1 Região 1: rio Pindaré_____________________________________________________________ 26 6.2.2 Região 2: parte da bacia do rio Grajaú________________________________________________ 27 6.2.3 Região 3: alto Mearim e alto Itapecuru________________________________________________ 28 6.2.4 Região 4: baixo Mearim ___________________________________________________________ 29 6.2.5 Região 5: rio Munim _____________________________________________________________ 30 6.2.6 Região 6: rio Itapecuru ___________________________________________________________ 31 6.2.7 Região 7: rio das Flores (afluente do rio Mearim)________________________________________ 32 6.2.8 Região 8: rios Correntes e Codozinho (afluentes do rio Itapecuru) ___________________________ 33 6.2.9 Região 9: região que possui vazão de 95% igual a zero ___________________________________ 34 6.3 Restrições e Recomendações: ______________________________________________________ 34 6.4 Exemplos de aplicação ____________________________________________________________ 34 7. CURVAS DE REGULARIZAÇÃO_________________________________________________________ 36 7.1 Regiões homogêneas______________________________________________________________ 36 7.2 Curvas de regularização regionais __________________________________________________ 36 7.3 Restrições e Recomendações: ______________________________________________________ 36 7.4 Exemplos de aplicação ____________________________________________________________ 42 8. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA__________________________________________________________ 43 ANEXO - MAPAS _________________________________________________________________________ 44 A1. Rede Hidrometeorológica __________________________________________________________ 46 A2. Isoietas Totais Anuais _____________________________________________________________ 47 A3. Sub-bacias das Estações Selecionadas ______________________________________________ 48 A4. Regiões Homogêneas para Vazões Médias ___________________________________________ 49 A5. Regiões Homogêneas para Vazões Máximas _________________________________________ 50 A6. Regiões Homogêneas para Vazões Mínimas __________________________________________ 51 A7. Regiões Homogêneas para Curvas de Permanência ___________________________________ 52 A8. Regiões Homogêneas para Curvas de Regularização __________________________________ 53 4 1. IDENTIFICAÇÃO Sub-bacia 33 Instituição/Empresa CPRM (Serviço Geológico do Brasil)/Residência de Fortaleza Equipe CHEFIA DO PROJETO José Francisco Rêgo e Silva – Engenheiro Civil EQUIPE TÉCNICA José Francisco Rêgo e Silva – Engenheiro Civil Expedito José Mourão Barros – Engenheiro Hidrólogo APOIO OPERACIONAL oCoelho Benevides – Geólogo Silva Coelho – Assistente Técnico Especializado Marco Aurélio de Almeida Lima – Assistente Técnico em Geoprocessamento Ivete Sousa de Almeida – Hidrotécnica COORDENAÇÃO GERAL Lígia Maria Nascimento de Araújo – Engenheira Civil, M. Sc. – Departamento de Hidrologia CONSULTORIA Carlos Tucci – Instituto de Pesquisas Hidráulicas – IPH – Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS Eber José de Andrade Pinto – Engenheiro Civil, M. Sc. – CPRM – Superintendência Regional de Belo Horizonte Metodologia TUCCI, C. E. M.- Regionalização das Vazões - Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL - IPH – UFRGS. Porto alegre, 2000 - In: Regionalização de vazões da sub-bacia 33 – CPRM/ANEEL, Fortaleza, 2002. 2. DADOS UTILIZADOS 2.1 Estações fluviométricas Após análise das séries, foram selecionadas 36 estações fluviométricas listadas na Tabela 2.1.1 e cuja localização é mostrada no mapa da rede hidrometeorológica anexo. Foi definida para cada série a vazão específica média de longo termo QMLT esp (l/s.km2). 2.2 Estações pluviométricas As séries diárias das estações da ANEEL foram consistidas pela CPRM no período referente ao início de operação até o ano de 1999. A Tabela 2.2.1 apresenta a relação das estações cuja localização é mostrada no mapa da rede hidrometeorológica anexo. 2.3 Variáveis explicativas utilizadas Físicas: Variável Unidade Simb. Método de obtenção Área de drenagem km² A Método: geoprocessamento com aplicativos ArcView 3.2 e ArcInfo 3.51 Escala:1:1.000.000 5 Climáticas: Variável Unidade Simb. Método de obtenção* Precipitação média anual mm Pmédio Método: geoprocessamento com aplicativos ArcView 3.2 e ArcInfo 3.51 Escala: 1:1.000.000 Utilizando-se as médias pluviométricas anuais das 57 estações selecionadas, pertencentes à rede do MME, foi elaborado o mapa de isoietas referente às médias dos totais anuais, considerados os anos hidrológicos do período de 1985 a 1999. Este mapa de isoietas é apresentado anexo, assim como o mapa com as sub-bacias das estações selecionadas. Nº. Bacia Código Estação QMLT (m³/s) QMLT esp (l³/s.km²) Área (km²) P médio (mm) C= QMLT/P 1 33025000 Vale do Pindaré 14,60 14,60 5.503 1398 0,066030 2 33050000 Ponte BR-222 4,40 4,40 5.402 1338 0,019804 3 33095000 Fazenda Santa Júlia 129,50 24.897 1500 4 33170000 Esperantina 17,80 17,80 5.527 1456 0,083585 5 PI ND AR É 33190000 Pindaré Mirim 206,70 206,70 34.944 1522 0,121943 6 33205000 Fazenda Remanso 27,00 27,00 3.687 1125 0,210267 7 Rio Corda + Rio Corda II 25,65 25,65 3.072 1150 0,220720 8 33250000 Barra do Corda 62,60 62,60 13.097 1161 0,127589 9 33260000 Santa Vitória 68,50 68,50 15.681 1178 0,110892 10 33270000 Flores 2,40 2,40 1.309 1186 0,052693 11 Pedreiras + Pedreiras II 91,95 91,95 24.193 1226 0,099564 12 33286000 São Luiz Gonzaga 90,70 90,70 24.918 1234 0,093005 13 M EA RI M 33290000 Bacabal 108,20 108,20 25.267 1238 0,116248 14 Grajaú + Grajaú II 28,40 28,40 4.520 1170 0,159791 15 33330000 Fortaleza 12,80 12,80 3.547 1224 0,092693 16 33340000 Gado Bravo 12,50 3.720 1224 17 33360000 Madail 54,40 12.907 1217 18 G RA JA Ú 33380000 Aratoí Grande 114,60 114,60 20.380 1354 0,119370 19 33420000 Mirador 18,80 18,80 6.033 1082 0,096767 20 33450000 Campo Largo 33,50 33,50 5.732 1082 0,169313 21 33460000 Porto do Lopes 34,70 34,70 6.873 1094 0,147483 22 33480000 Colinas 58,00 58,00 14.926 1101 0,115292 23 33520000 Mendes 6,20 6,20 5.354 1309 0,033901 24 33530000 Montevidéu 65,90 65,90 27.114 1200 0,066549 25 33550000 Caxias 77,80 77,80 32.600 1231 0,068582 26 33590000 Codó 116,90 116,90 37.180 1258 0,087971 27 33620000 Fazenda Sobral 33,80 33,80 5.344 1455 0,155033 28 33630000 Coroatá 167,80 167,80 43.474 1291 0,104811 29 33638000 Pedras 9,10 9,10 1.038 1629 0,162781 30 33640000 Pirapemas 11,60 1.415 1656 31 Piritoró + Piritoró II 36,45 36,45 3.436 1560 0,242961 32 IT AP EC UR U 33680000 Cantanhede 241,20 241,20 49.949 1335 0,123709 33 33730000 Munim 32,70 32,70 4.259 1549 0,158804 34 33760000 São Benedito 30,30 30,30 3.765 1614 0,173101 35 33770000 Iguará 20,00 20,00 2.615 1582 0,155236 36 M U N IM 33780000 Nina Rodrigues 116,70 116,70 12.535 1599 0,180253 Tabela 2.1.1 – Estações fluviométricas utilizadas nos estudos de regionalização 6 Nº. Código Nome Município Latitude Longitude Altitude (m) Precipitação média (mm) 1 00242002 Barro Duro Tutóia 02o53’S 42o18’WG 15 1439 2 00343001 Iguará Vargem Grande 03o33’S 43o52’WG 20 1718 3 00343003 Nina Rodrigues Nina Rodrigues 03o27’S 43o53’WG 55 1721 4 00343004 Munim Vargem Grande 03o35’S 43o42’WG 34 1703 5 00343009 Mata Roma Mata Roma 03o37’S 43o06’WG 69 1622 6 00343010 Brejo do Meio Chapadinha 03o55’S 43o30’WG 98 1536 7 00343011 Gonçalo Urbano Santo 03o02’S 43o14’WG 50 1602 8 00344004 Cantanhede Cantanhede 03o37’S 44o22’WG 45 1900 9 00344007 Piritoró II Pirapemas 03o42’S 44o17’WG 45 1810 10 00344008 Pedras Coroatá 03o56’S 44o01’WG 50 1689 11 00344010 Pres. Juscelino Pres. Juscelino 02o55’S 44o03’WG 30 1798 12 00344011 S. M. Maranhão S. M. Maranhão 03o59’S 44o28’WG 44 1523 13 00344012 Miranda Itapecuru Mirim 03o34’S 44o35’WG 63 1817 14 00344013 Lago Açu Vitória do Mearim 03o46’S 44o50’WG 23 1588 15 00345000 Aratoí Grande Vitória do Mearim 03o46’S 45o13’WG 25 1763 16 00345006 Pindaré Mirim Pindaré Mirim 03o39’S 45o26’WG 17 2004 17 00345012 B.Vista Pindaré Cajari 03o24’S 45o00’WG 1926 18 00345013 Newton Belo Monção 03o25’S 45o40’WG 44 1823 19 00346002 Tucumã Passagem Franca 04o13’S 46o10’WG 249 1585 20 00443006 Codó Codó 04o27’S 43o52’WG 63 1671 21 00443007 Fazenda Sobral Codó 04o28’S 43o55’WG 70 1596 22 00443011 Palmeira Norte Codó 04o25’S 43o38’WG 70 1487 23 00443012 Aldeias Altas Aldeias Altas 04o37’S 43o28’WG 75 1410 24 00444001 Coroatá Coroatá 04o09’S 44o09’WG 55 1680 25 00444005 Pedreiras II Pedreiras 04o34’S 44o36’WG 63 1520 26 00444008 Santa Vitória Esperantinópolis 05o06’S 44o57’WG 95 1278 27 00444013 Piritoró BR-316 Coroatá 04o22’S 44o20’WG 51 1444 28 00445001 Esperantina Santa Luzia 04o01’S 45o45’WG 30 1842 29 00445007 Angico Lago da Pedra 04o44’S 45o10’WG 16 1465 30 00445008 Arame Santa Luzia 04o53’S 46o00’WG 135 1401 31 00445009 Lago da Pedra Lago da Pedra 04o33’S 45o07’WG 26 1574 32 00445010 S. João do Grajaú Vitorino Freire 04o14’S 45o21’WG 24 1767 33 00446000 Ponte BR-222 Santa Luzia 04o18S 46o29’WG 70 1419 34 00446001 Faz. Pedreiras Santa Luzia 04o24’S 46o44’WG 290 1241 35 00446002 Vale do Pindaré Açailândia 04o41’S 46o56’WG 180 1332 36 00447002 Reta km-32 Açailândia 04o49’S 47o16’WG 345 1600 37 00543002 Lagoa Matões 05o29’S 43o21’WG 157 1381 38 00543004 Mendes Buriti Bravo 05o42’S 43o35’WG 149 1347 39 00543011 Vereda Grande Passagem Franca 05o58’S 43o24’WG 335 1290 40 00544006 Flores Presidente Dutra 05o25’S 44o55’WG 105 1240 41 00544009 Graça Aranha Graça Aranha 05o24’S 44o20’WG 130 1335 42 00546006 Fortaleza Grajaú 05o24’S 46o14’WG 135 1125 43 00546007 Sítio Novo Sítio Novo 05o53’S 46o42’WG 130 1284 44 00547005 Buritirama Buritirama 05o35’S 47o01’WG 135 1361 45 00643012 Pass. Franca Passagem Franca 06o10’S 43o46’WG 310 1355 46 00644003 Colinas Colinas 06o01’S 44o15’WG 150 1286 47 00644007 Mirador Mirador 06o22’S 44o21’WG 145 1231 48 00644012 Porto Lopes Mirador 06o00’S 44o20’WG 146 1161 49 00644015 Campo Largo Mirador 06o04’S 44o42’WG 125 1091 50 00645002 Papagaio Barra do Corda 05o59’S 45o24’WG 1190 51 00645003 Mato Grosso Loreto 06o50’S 45o06’WG 339 970 52 00645005 F. São Vicente Grajaú 06o49’S 46o20’WG 185 1151 53 00645006 F. Sempre Viva Grajaú 06o11’S 46o16’WG 151 1128 54 00643011 Lajes Barão de Grajaú 06o36’S 43o24’WG 322 1200 55 00543010 Palmeirais Palmeiras 05o58’S 43o03’WG 75 1341 56 00245001 Alto Turi Monção 02o57’S 45o39’WG 1978 57 00245009 Pimenta Pinheiro 02o35’S 45o21’WG 1824 Tabela 2.2.1 – Estações pluviométricas utilizadas nos estudos de regionalização 7 3. VAZÕES MÉDIAS 3.1 Regiões homogêneas Obteve-se como resultado a definição de quatro regiões listadas a seguir: • Região 1: formada pelas estações Vale do Pindaré, Ponte BR-222, Esperantina, Fazenda Santa Júlia e Pindaré Mirim, constituindo a bacia do rio Pindaré • Região 2: formada pelas estações Fortaleza, Gado Bravo, Madail, Aratoí Grande, Flores, Santa Vitória, Pedreiras II, São Luiz Gonzaga e Bacabal, constituindo o médio e baixo Grajaú e o baixo Mearim. • Região 3: formada pelas estações Grajaú II, Fazenda Remanso, Rio Corda II, Barra do Corda, Campo Largo, Porto do Lopes e Colinas, constituindo os trechos altos do Grajaú, Mearim e Itapecuru. • Região 4: formada pelas estações Nina Rodrigues, São Benedito, Munim, Iguará, Cantanhede, Pirapemas, Pedras, Coroatá, Codó, Fazenda Sobral, Caxias, Montevidéu, Mendes e Piritoró, constituindo a bacia do rio Munim e o baixo e médio Itapecuru. O mapa de regiões homogêneas para vazões médias é apresentado anexo. 3.2 Distribuições de freqüência regionais As séries de vazões médias anuais das estações foram adimensionalizadas pela sua respectiva vazão média de longo período (Q/QMLT) e associadas à variável reduzida z, sendo z calculado pela função INV.NORMP(1- p) do Excel, com p dado pelo cálculo da posição de plotagem de Blom: P [X ≤ x] = (m – 3/8)/ (n – 1/4) . Identificadas as diversas tendências regionais, pelo comportamento das séries adimensionalizadas colocadas em um mesmo gráfico, as curvas regionais de probabilidades foram obtidas considerando intervalos definidos para a variável z, (-2,2 ; -2,0]; (-2,0 ; –1,8];....; (2,0;2,2]), atendendo à amplitude dos valores de z encontrada para cada série, calculando-se os valores da média aritmética das vazões adimensionais correspondentes a cada intervalo, consideradas todas as estações de cada região, e associando-se o valor médio das vazões ao z correspondente ao ponto médio do intervalo. Tendo por base os novos pontos assim definidos, ajustou-se uma linha de tendência para cada região (distribuição empírica) e ainda as distribuições Normal e Log- Normal. A distribuição empírica foi considerada a de melhor ajuste em todas as regiões. A Tabela 3.2.1 apresenta as curvas regionais definidas, relacionando os valores adimensionais das vazões médias anuais ao seu período de retorno e à sua probabilidade. 8 Q/ QMLTTr (anos) P (X<=x) Variável Z Região 1 Região 2 Região 3 Região 4 1,01 0,9901 -2,3301 0,1068 0,6929 0,3939 0,4244 1,1 0,9091 -1,3352 0,4253 0,7769 0,5347 0,3858 1,3 0,7692 -0,7363 0,6519 0,8534 0,6853 0,5165 1,5 0,6667 -0,4307 0,7777 0,8999 0,7812 0,6278 2 0,5000 0,0000 0,9666 0,9740 0,9383 0,8358 3 0,3333 0,4307 1,1691 1,0582 1,1210 1,1037 4 0,2500 0,6745 1,2897 1,1103 1,2357 1,2818 5 0,2000 0,8416 1,3749 1,1479 1,3191 1,4150 7 0,1429 1,0676 1,4933 1,2011 1,4380 1,6094 10 0,1000 1,2816 1,6089 1,2541 1,5571 1,8086 15 0,0667 1,5011 1,7310 1,3110 1,6858 2,0284 20 0,0500 1,6449 1,8129 1,3496 1,7737 2,1808 25 0,0400 1,7507 1,8741 1,3788 1,8402 2,2972 30 0,0333 1,8339 1,9228 1,4022 1,8937 2,3913 35 0,0286 1,9022 1,9632 1,4217 1,9382 2,4702 40 0,0250 1,9600 1,9976 1,4383 1,9764 2,5381 45 0,0222 2,0099 1,4529 2,0097 2,5976 50 0,0200 2,0537 1,4658 2,0393 2,6506 55 0,0182 2,0928 1,4774 2,0659 2,6984 60 0,0167 2,1280 1,4879 2,0901 2,7418 Tabela 3.2.1 – Valores das curvas regionais de probabilidade para vazão média anual 3.3 Equações de regressão Os resumos dos resultados obtidos nas análises de regressão por região estão apresentados nos quadros a seguir. O modelo sugerido para cada região foi selecionado levando-se em consideração as estatísticas resultantes e se encontra assinalado no respectivo quadro. Nas equações apresentadas, deve-se considerar que: QMLT é vazão média de longo termo em m3/s A é a área de drenagem em km2 P é a precipitação anual média em m 3.3.1 Região 1 – rio Pindaré Região 1 – rio Pindaré n.º de variáveis Modelo R2 R2 ajust F E. P. 1 QMLT = 0,0065.A - 23,983 0,9948 0,99488 575,54 7,4625 2 QMLT = 0,0061.A + 82,07.P – 136,757 0,9963 0,99263 270,43 7,7038 2 QMLT = 2,5931.10-5.A 0,86227 .P 16,42762 0,9857 0,97131 68,70 0,2722 Modelo sugerido: QMLT = 0,0065.A - 23,983 limites de utilização: 5.000