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ESTUDO HIDROLÓGICO ESTUDO HIDROLÓGICO 1º SEMESTRE - 2010 1º SEMESTRE - 2010 FT - UNICAMP - LIMEIRA 2010 PROF. HIROSHI YOSHIZANE e_mail:

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1 ESTUDO HIDROLÓGICO ESTUDO HIDROLÓGICO 1º SEMESTRE º SEMESTRE FT - UNICAMP - LIMEIRA 2010 PROF. HIROSHI YOSHIZANE e_mail: ST 306

2 TRABALHO : ESTUDO HIDROLÓGICO PASSO A PASSO

3 ESTUDO HIDROLÓGICO - APÓS DETERMINADOS SOBRE CARTAS CARTOGRÁFICAS OU TOPOGRÁFICAS SEJAM GRÁFICAMENTE OU MECÂNICAMENTE OU COM APLICAÇÃO DE PROGRAMAS COMPUTACIONAIS COMO: ( CAD; SPRING;ARCGIS OU CAD LAND E OUTROS ) : DEVE-SE PARTIR PARA A DETERMINAÇÃO DE: 1- Área da Bacia hidrográfica ¨A ¨; 2- Coeficiente de compacidade ¨ Kc ¨ 3- Coeficiente de forma ¨ Kf ¨; 4- Densidade de drenagem ¨Dd¨;

4 ESTUDO HIDROLÓGICO - O que está faltando ? Pelo método racional:

5 MÉTODO RACIONAL Q = C. i.A. D Com : Q = vazão C = coeficiente de deflúvio Run–Off i = intensidade da chuva A = área da bacia D = coeficiente de distribuição da chuva D=1 ( pressupõe chuvas de igual intensidade em toda a bacia hidrográfica )

6 EQUAÇÃO BÁSICA ¨tc ¨ tc = tempo de concentração em minutos ( min. ). L = Extensão do curso d´água em ( km ). I = Declividade do curso d´água em metro ( m ) por mil metros ( º/ 00 ).

7 ESTUDO HIDROLÓGICO O ¨tc¨ pode ser determinado gráficamente MAS !

8 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO ATRAVÉS DO ÁBACO ST306 - GRÁFICO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO - Tc L=110 1,00 C=30 Tc=27,5

9 ESTUDO HIDROLÓGICO E DEPOIS ? Determina-se a intensidade pluviométrica, através da equação da chuva ! mas cuidado ! Procure a equação regional mais próxima do local do projeto !

10 ESTUDO HIDROLÓGICO Vamos trabalhar com a equação de chuva Limeira e região ! Dr Dirceu Brasil Vieira com : i mm/minuto (intensidade) T anos (período de retorno) tc minutos (tempo de concentração) Cuidado com as unidades !

11 ESTUDO HIDROLÓGICO E DEPOIS ? Define-se o coeficiente de escoamento superficial, ¨ run-off¨ ! mas muito cuidado ! Faça uma investigação minuciosa, no local, com ajuda também de outros recursos como foto-interpretação, estudo do solo, e diagnósticos da sazonalidade (uso do solo) !

12 MÉTODO RACIONAL ¨ É para determinação de vazões de projetos em bacias com área de até 50 hectares – ,00 m² ou 0,50 km² ¨. ¨ Vale também para aplicação em cálculos de vazão em áreas residenciais, industriais e loteamentos ¨. ¨ Trata-se de uma forma mais simples e rápida para determinação de vazões por sua simplicidade e os parâmetros aplicativos ¨. ¨ Este método, considera chuva de igual intensidade abrangendo por toda a bacia hidrográfica ¨.

13 Fórmula : Q = C. i.A. D onde : Fórmula : Q = C. i.A. D onde : Q = vazão Q = vazão C = coeficiente de deflúvio Run–Off C = coeficiente de deflúvio Run–Off i = intensidade da chuva i = intensidade da chuva A = área da bacia A = área da bacia D = coeficiente de distribuição da chuva D = coeficiente de distribuição da chuva D=1 ( pressupõe chuvas de igual intensidade em toda a bacia hidrográfica ) MÉTODO RACIONAL

14 - O método racional pressupõe hipóteses: - O método racional pressupõe hipóteses: a) - Distribuição uniforme da chuva em na bacia hidrográfica, isto é: ( D=1 ) a) - Distribuição uniforme da chuva em na bacia hidrográfica, isto é: ( D=1 ) ¨chuva uniforme em toda a bacia hidrográfica¨, o que ¨chuva uniforme em toda a bacia hidrográfica¨, o que pode levar a erros muito significantes se aplicarmos em pode levar a erros muito significantes se aplicarmos em bacia com áreas extensas. bacia com áreas extensas. Por isso é que a área é limitada no máximo em 50 hectares; Por isso é que a área é limitada no máximo em 50 hectares; b) - O tempo de concentração tc, igual a duração da chuva; b) - O tempo de concentração tc, igual a duração da chuva; c) - O coeficiente de ¨runoff¨ constante para a bacia toda. c) - O coeficiente de ¨runoff¨ constante para a bacia toda. MÉTODO RACIONAL

15 a) Período de retorno T em anos onde: 5 > T > 10 anos, para projetos de galerias de águas pluviais GAP. T=25 anos, para macro drenagem urbana como canais, pontes e bueiros. L = extensão do curso d´água em km. H = Desnível entre a cabeceira do rio até o local da obra ponto em metros ( m ). MÉTODO RACIONAL

16 b) Duração da chuva ( t ) : Equivale ao tempo de contração ( tc ) da bacia e para avaliar, no caso de macro drenagem utiliza-se a fórmula de Kirpch. - com tc em minutos

17 EQUAÇÃO BÁSICA 1 ¨ tc ¨ L = extensão do curso d´água em km. H = Desnível entre a cabeceira do rio até o local da obra ponto em metros ( m ). Obs.: SEGUIR SEMPRE AS UNIDADES

18 EQUAÇÃO BÁSICA 2 ¨tc ¨ Ou calcula-se por: tc = tempo de concentração em minutos ( min. ). L = Extensão do curso d´água em ( km ). I = Declividade do curso d´água em metro ( m ) por mil metros ( % ).

19 MÉTODO RACIONAL - Exemplo Dados: C = 0,5 ( coeficiente de run-off ou de escoamento superficial – deve ser verificado no local ou por foto interpretação ) tc = ( tempo de concentração ) h = 15,08 mm ( altura da precipitação ) A = 0,073 km2 ( área da bacia ) L = 1420 m I=64m = 0,045 m/m Q = C. i.A. D ( equação básica ) Q = vazão C = coeficiente de deflúvio run-off i = intensidade da chuva A = área da bacia D= 1 ( coeficiente de distribuição espacial da precipitação ) Resultado: Q = _____ m 3 /min

20 MÉTODO RACIONAL Dados: C = 0,5 (coef. de runoff) terreno barro argilo-arenoso tc = 20,08 minutos (tempo de concentr.) h = 15,08 mm (altura da precipitação) i = tc = 44,94mm porque o método preceitua que a intensidade da chuva é o mesmo do tempo de concentração. Se choveu 15,08mm em 20,08 minutos, a projeção é de 44,94mm em uma hora. A = 0,073 km2 (área da bacia) Q = C. i.A. D (EQUAÇAO BÁSICA) Q = vazão (m³/s) C = coeficiente de deflúvio Run–Off i = intensidade da chuva (mm/h) A = área da bacia (km²) D = 1 Resultado: Q = 0,94 m 3 /min Terra cultivada: Declividade 0 a 5% Declividade 5 a 10% Declividade 10 a 30% 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,60 0,70 0,80 Tabela I (Drenagem na Agricultura ) Terreno barro arenoso Terreno barro argilo-arenoso Terreno argiloso

21 F I M ! Não se esqueçam ! EXISTEM OUTROS MÉTODOS Método racional !

22 ESTUDO HIDROLÓGICO MÉTODO I – PAI – WU PARA BACIA COM ÁREA ATÉ 200 km² ( É UM MÉTODO APLICATIVO RECOMENDADO PELO DAEE ) Departamento de Águas e Energia Elétrica- DAEE Departamento de Águas e Energia Elétrica- DAEE É o órgão gestor dos recursos hídricos do Estado de São Paulo.

23 COEFICIENTE DE FORMA ¨ C1 ¨ C 1 Cálculo do coeficiente de forma C 1 Tp Tp C1 = C1 = tp tp onde: tp = tempo de pico ascensão volumétrica tc = tempo de concentração ou obtem-se C 1 pela fórmula sintética: 4 C1 = ( 2 Kf ) onde: Kf = fator de forma

24 PARÂMETRO ¨ f ¨ - ( I-Pai-Wu) ¨ C ¨ C = f. C 2 / C 1 onde: f = 2. V 1 / v f, relaciona o volume escoado da parte ascendente do hidro- grama V1, admitindo, com forma triangular e o volume total do escoamento superficial VT, conforme este gráfico : tempo vazão Volume ascendente C2 = VT / Ie A, onde: VT = Volume Total. V1 = Volume do trecho ascendente. Ie = chuva efetiva

25 PARÂMETRO ¨ f ¨ - ( I-Pai-Wu) ¨ C 2 ¨

26 C 2 = VT / Ie A, onde: Ie = É a quantidade de chuva efetiva que passa pela seção estudada, (exutório) descontada as perdas durante a ocorrência da chuva, e considerando-se como perdas na chuva, as infiltrações no solo, interceptações pela cobertura vegetal e o armazenamentos da água superficial em pontos dentro da bacia como depressões, diferencial negativo no sentido jusante ao escoamento (variações topográficas). Assim, para aplicar este método, de início determina-se a chuva crítica, que é a chuva de projeto. A parcela dessa chuva de projeto que se infiltra no solo, depende do grau de impermeabilização, assim, consideram-se: - o uso e ocupação do solo, - grau de urbanização, - cobertura vegetal, - tipo de solo, conforme tabela sequente. PARÂMETRO ¨ f ¨ - ( I-Pai-Wu) ¨ C 2 ¨

27 O coeficiente C 2 é determinado pela ponderação dos coeficientes das áreas parciais ou sub-bacias, e que são classificados pelo grau de impermeabilidade conforme tabela abaixo. PARÂMETRO ¨ f ¨ - ( I-Pai-Wu) ¨ C ¨

28 A desigualdade da distribuição das chuvas na bacia deve ser considerada aplicando-se de um coeficiente redutor K, de distribuição de chuvas. A determinação da intensidade da chuva se faz similarmente da do método racional com base nas equações de chuva apresentadas nos slides anteriores.

29 VAZÃO DE CHEIA Q Determinação da vazão de cheia Q. Q = 0,278. c. i. A 0,9. K Onde: C = coeficiente de escoamento, determinado no item 11 i = intensidade de chuva, determinado no item 8 A = área da bacia hidrográfica, determinada pela planta cartográfica K = coeficiente de distribuição espacial, determinado no item 10 através do ábaco

30 ÁBACO PARA DETERMINAR ¨K Entrar em x com a área em km² Obter em y o valor de k% Fonte manual do DAEE Veja em zoom

31 30min 1 hora 3 hs 6 hs 24 hs Entrar em x com a área em km² Obtenha em y o valor de k% Fonte manual do DAEE ÁBACO PARA DETERMINAR ¨K

32 COEFICIENTE DE DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL Cálculo do coeficiente de distribuição espacial da chuva. tc K%. Deve-se lançar no ábaco em abscissa a área da bacia hidrográfica em função do tc em horas, rebatendo em ordenada o valor de K%. ADOTA-SE O VALOR 0,99 ( devido à área da bacia ser pequena )

33 VAZÃO MÁXIMA DE PROJETO Q p Cálculo da vazão máxima de projeto Q p. Q p = Q b + Q Onde: Q Q = vazão de cheia, determinado no item 13 Q b Q b = vazão de base majorativa Q b = Q. 0,10

34 FORMULAS Tc NA SEQUÊNCIA OUTRAS FÓRMULAS BÁSICAS

35 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO - FÓRMULAS EMPÍRICAS Tc (min) = 4,54 A (km²) ( para regiões planas ) Ventura A (km²) Tc (min) = 4,54 ( para regiões com declives ) I (m/km) Ventura

36 - FÓRMULAS EMPÍRICAS Tc (min) = 345,6 A (km²). I (m/km) ( para regiões planas ) Passini TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

37 tc = tempo de concentração em minutos. L = extensão do curso d´água em Km. H = Desnível entre a cabeceira do rio até o local da obra ponto de projeto ou exutório em metros. Kirpch

38 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO tc = tempo de concentração em minutos. L = extensão do curso d´água em km. H = Declividade do curso d´água em metro por mil metros ( º/ 00 )


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