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BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI Divisor topográfico ou divisor de águas. ESPIGÃO : Divisor topográfico ou divisor de águas. TALVEGUE : É o canal.

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1 BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI Divisor topográfico ou divisor de águas. ESPIGÃO : Divisor topográfico ou divisor de águas. TALVEGUE : É o canal coletor da bacia (álveo). Local da medição da vazão (P.p.). PONTO DE PROJETO : Local da medição da vazão (P.p.). Inclinação média do talvegue (i). DECLIVIDADE MÉDIA : Inclinação média do talvegue (i). Coeficiente de escoamento superficial (c). ¨Run-off¨: Coeficiente de escoamento superficial (c). TIPOS DE TALVEGUES E REGIMES DE FLUXO Vazão fluente o ano todo. PERENE: Vazão fluente o ano todo. INTERMITENTE: Vazão fluente nos períodos chuvosos. EFÊMERO: Vazão fluente durante e logo após as chuvas.

2 C A R A C T E R Ì S T I C A S F Í S I C A S ÁREA DE DRENAGEM - S (Km²) ÁREA DE DRENAGEM - S (Km²) Planímetro : (mecânicamente) Planímetro : (mecânicamente) Coordenadas : (analíticamente) Coordenadas : (analíticamente) Vetorização : Vetorização : Medir as coordenadas gráficamente em escala, Medir as coordenadas gráficamente em escala, lançar em sistema Auto-Cad, ou planilhar e lançar em sistema Auto-Cad, ou planilhar e determinar a área pela fórmula de Gauss. determinar a área pela fórmula de Gauss. Gauss : Gauss : | X. Y | - | Y. X | | X. Y | - | Y. X | S = S =

3 PERÍMETRO DA BACIA HIDROGRÁFICA É o comprimento linear do espigão ou divisor topográfico ( Km. ), que pode ser determinado através de um curvímetro ou analíticamente por coordenadas, ou até mesmo de maneira gráfica, sempre obedecendo a escala do desenho da bacia hidrográfica. É o comprimento linear do espigão ou divisor topográfico ( Km. ), que pode ser determinado através de um curvímetro ou analíticamente por coordenadas, ou até mesmo de maneira gráfica, sempre obedecendo a escala do desenho da bacia hidrográfica.

4 Kc = Coeficiente de compacidade Relaciona o perímetro da Bacia Hidrográfica com uma Relaciona o perímetro da Bacia Hidrográfica com uma circunferência de área igual ao da bacia hidrográfica circunferência de área igual ao da bacia hidrográfica P ( Km.) P ( Km.) Kc = Kc = R 2 R S = R² S = R² s R = ---- R = ---- Quando Kc tender a 1, há maior risco de cheias (bacia circular)

5 F A T O R D E F O R M A K f F A T O R D E F O R M A K f _ L L (Km) KF = KF = L (Axial) L (Axial) (Km) _ L L (Km) = Largura média da bacia hidrográfica; L (Axial) L (Axial) (Km) = Comprimento longitudinal do talvegue principal _ s (Km) _ s (Km) L L (Km) = (Km) L (Km)

6 Escoamento Superficial Fatores Influentes : Fatores Influentes : Climáticos Regionais: Climáticos Regionais: Regime de chuva; Regime de chuva; Época do ano -primavera Época do ano -primavera -verão -verão -outono -outono Limeira: Precipitação média de 1400 mm./ano Limeira: Precipitação média de 1400 mm./ano Relevo: - geografia - localização tropical Relevo: - geografia - localização tropical - topografia – onduladas com colinas - topografia – onduladas com colinas - geologia - formação tubarão - geologia - formação tubarão - ocupação e uso do solo – culturas perenes - ocupação e uso do solo – culturas perenes Chuvas antecedentes – Períodos chuvosos tendem a saturar o solo, ocasionando fluxo superficial erosivo quando sem controle racional ou sistematizado. Chuvas antecedentes – Períodos chuvosos tendem a saturar o solo, ocasionando fluxo superficial erosivo quando sem controle racional ou sistematizado.

7 F A T O R E S F I S I O G R Á F I C O S F A T O R E S F I S I O G R Á F I C O S Forma da bacia hidrográfica: Forma da bacia hidrográfica: Circular: maior tendência de cheias Circular: maior tendência de cheias Alongada: menor tendência de cheias Alongada: menor tendência de cheias Permeabilidade do solo : Tipo de solo e sub-solo Interceptações: barragens e lagos naturais Permeabilidade do solo : Tipo de solo e sub-solo Interceptações: barragens e lagos naturais canais e gargantas naturais canais e gargantas naturais retificações dos cursos retificações dos cursos meandros naturais meandros naturais Declividade: Q = S x V Declividade: Q = S x V maior declive – velocidade maior maior declive – velocidade maior menor declive – velocidade menor menor declive – velocidade menor

8 C : Coef. de escoamento superficialrun-off C = __Volume escoado__ Volume precipitado Volume precipitado Tc: tempo de concentração: Duração da chuva para que toda B.H passe a contribuir no ponto em estudo É o tempo de duração para que a chuva que caiu no ponto mais distante da B.H. passe escoando pelo ponto de análise (P.p.) Depende de: Área da B.H. Área da B.H. Forma Forma Declividade Declividade Tortuosidade do talvegue Tortuosidade do talvegue Cobertura Cobertura

9 Fórmulas empíricas: Tc = 4,54 A (ventura) Válida para regiões planas Tc = 7,63 A (ventura) I Válida para regiões com declives Tc = 345,6 A.I (passini) Onde : A = ÁREA DA BACIA HIDROGRÁFICA

10 Tc =TEMPO DE CONCENTRAÇÃO I =DECLIVIDADE I = m/ 1000 Tc= 57(L 3 /H) 0,385 com tc em minutos L= Comprimento do talvegue (Km) H= Comprimento médio Esta fórmula vale para bacias com área até 100 hectares (Kirpich)

11 Período de retorno T 1 T = T = F Ex: para m = 19 n = 40 n = 40 m = 19 m = 19 F = m = 19 = 0,475F% = 47,5 F = m = 19 = 0,475F% = 47,5

12 n = 40 n = 40 Há probabilidade de 47,5% de ocorrer a chuva de 78,5 mm com duração igual a 24 chuva de 78,5 mm com duração igual a 24 horas ou ser superada pelo menos uma horas ou ser superada pelo menos uma vez num ano qualquer. vez num ano qualquer. Se T = 1 T = 2 anos F = ______________

13 Obs: Utilizar sempre um número inteiro com aproximação Como exemplo: T = 3,6 anosT = 4 anos Interpretação: teremos 47,5% de risco de ocorrer num ano qualquer teremos 52,5% de probabilidade de não ocorrer Interpretação: teremos 47,5% de risco de ocorrer num ano qualquer teremos 52,5% de probabilidade de não ocorrer

14 RESUMO: 1 Com pequenos períodos de retorno, sempre haverá maior risco de ocorrência da chuva num ano qualquer e é válido para obras de pequeno custo e pequeno alcance 2 Com o período de retorno maior, o risco de ocorrência da chuva deprojeto num ano qualquer será menor e é valido para obras de alto custo e grande alcance Obs: O qual período de retorno adotar ??? Considerar sempre o custo e benefício Ex: A vida útil ou alcance da obra é de 3 anos Período de retorno T = 5 anos P = (1- (1-1) n ) T Onde: P = probabilidade T = período de retorno n = vida útil da obra P = (1-(1-1) 3 ).100 = 48,8% 5

15 Para G.A.P : adotar T = 10 anos Para G.A.P : adotar T = 10 anos Qual a probabilidade de uma chuva de 75,10 mm ocorrer em 5 anos? P = (1-(1-1)5).100 P = 41% Obs: Em projetos macros ou de grande alcance como pontes, barragens, grandes canais urbanos, por recomendação ou requisito do D.A.E.E. recomenda T=100anos. Obs: Em projetos macros ou de grande alcance como pontes, barragens, grandes canais urbanos, por recomendação ou requisito do D.A.E.E. recomenda T=100anos. Alguns valores de T para pequenas obras (Viessman 1977) Drenagem rodoviária 10 a 50 anos Aeroporto (pista) 5 anos Drenagem pluvial urbana 2 a 10 anos Pequenas barragens (diques) 2 a 50 anos Drenagem agrícola 5 a 50 anos

16 I = intensidade das chuvas É a medida quantitativa de chuva precipitada sobre uma área em determinado período de tempo. É a medida quantitativa de chuva precipitada sobre uma área em determinado período de tempo. Convencionalmente a área é fixada em m², e a altura pluviométrica em mm. Convencionalmente a área é fixada em m², e a altura pluviométrica em mm. Exemplo : Choveu 2,4mm em 24 horas significa que choveu 2,4 litros em 1 metro quadrado Choveu 2,4mm em 24 horas significa que choveu 2,4 litros em 1 metro quadrado Chuva com índice agrícola = 10mm Chuva com índice agrícola = 10mm Duração da chuva: Duração da chuva: É o tempo cronológico entre o cair das primeiras gotas ( início da chuva) até as últimas gotas (fim da chuva) Os dados mais confiáveis são obtidos através do pluviógrafo. Os dados mais confiáveis são obtidos através do pluviógrafo.

17 Obs: Chuvas de curta duração e grande intensidade são as mais preocupantes, e consideráveis em projetos de drenagem superficial. Chuvas de curta duração e grande intensidade são as mais preocupantes, e consideráveis em projetos de drenagem superficial. São provocadas por nuvens cúmulos-nimbos, típicas chuvas convectivas ou chuvas de verão São provocadas por nuvens cúmulos-nimbos, típicas chuvas convectivas ou chuvas de verão Ocorrem geralmente nas pré-frontais nas estações do Outono e primavera. Ocorrem geralmente nas pré-frontais nas estações do Outono e primavera. Chuvas frontais: Na vanguarda e no domínio das frentes frias com chuvas leves e intermitentes de longa duração,às vezes duram de 4 a 6 dias em situações estacionárias ou com atividade do el niño. Chuvas frontais: Na vanguarda e no domínio das frentes frias com chuvas leves e intermitentes de longa duração,às vezes duram de 4 a 6 dias em situações estacionárias ou com atividade do el niño. ENSO: el niño southern oscilation ENSO: el niño southern oscilation Aquecimento anormal das águas do pacífico na costa Peruana e Equatoriana, a alterando a direção dos ventos alíseos

18 ENSO: el niño southern oscilation Aquecimento anormal das águas do pacífico na costa Peruana e Equatoriana, a alterando a direção dos ventos alíseos Provocando chuvas intensas na América do Sul Brasil Norte e falta de chuvas no Brasil Sul. La niña: efeito inverso do el niño.

19 Equação de Limeira: Dirceu Brasil Vieira Equação de Limeira: Dirceu Brasil Vieira i = 77,56. T 0,1726 (Tc+25) 1,087.T 0,0056 (Tc+25) 1,087.T 0,0056 Equação de Campinas: Equação de Campinas: i = 2524,9.T 0,136 (Tc+20) 0,948.T -0,007 (Tc+20) 0,948.T -0,007 Equação de São Carlos : Equação de São Carlos : i = 1681,8.T 0,199 i = 1681,8.T 0,199 Tc+16) 0,936 Tc+16) 0,936

20 Equação de intensidade: Equação de intensidade: São equações regionalizadas levando em consideração os dados pluviométricos regionais, com as frequências de ocorrências pluviométricas para equacionar e definir o regime pluviométrico regional. São equações regionalizadas levando em consideração os dados pluviométricos regionais, com as frequências de ocorrências pluviométricas para equacionar e definir o regime pluviométrico regional.

21 MÉTODO DE CÁLCULO DA VAZÃO MÉTODO DE CÁLCULO DA VAZÃO Método racional: Método racional: Admite-se até uma área da Bacia Hidrográfica de até 100 hectares ou 1 Km 2 até 100 hectares ou 1 Km 2 Q = C.i.A Q = Vazão C = coeficiente de deflúvio run-off i = intensidade da chuva A = Área da B.H. ou área de drenagem Unidade dos dados: se i em mm/hora A em m 2 Q = m 3 /seg Q = C.i.A (m 3 /seg) 3,6 3,6

22 Exemplo: C = 0,5 Tc = 20 minutos Tc = 20 minutos h = 30 mm h = 30 mm A = 0,5 Km 2 A = 0,5 Km 2 I = h. mm i = 30 mm = 1,5mm/min Tc = 20 min I em mm/ hora 1,5 mm.60 minI = 90 mm/hora I em metros/hora (1m = 1000mm) I =,09m/hora Área em m 2 1Km 2 = m 2 0,5 Km 2 0, A = m 2

23 Q = C.i.A (m 3 /seg) Q = 0,5.0,09m.500m 2 Q = 6,25m 3 /seg 3600seg 3600seg Pressupostos do método racional: 1. Chuva distribuída de forma única na B.H 2. Precipitação com intensidade constante 3. Tempo de concentração igual a duração da chuva 4. Coeficiente de run-off único 5. Não considera intercepções ou amortecimento 6. período de retorno entre 5 a 10 anos para G.A.P 7. Período de retorno de 25 anos para macrodrenagem como canais, bueiros e pontes urbanas. Obs: utilizar fórmulas de kirpich para Tc tc = 57 ( L 3 ) 0,385 tc = 57 ( L 3 ) 0,385 H onde: H onde: Tc = tempo de concentração (minutos) L = extensão do talvegue (Km) H = desnível do talvegue desde a cabeceira até o ponto de projeto com unidade em metro (m)

24 RESUMO Dados básico da vazão de projetos: Kc = P perímetro da bacia hidrográfica = 2.π.RR =πA perímetro da bacia hidrográfica = 2.π.RR =πA 1: Área da B.H 2: Perímetro da bacia 2: Perímetro da bacia 3: Declividade média da talvegue 3: Declividade média da talvegue 4: Kc (coeficiente de compacidade) Kc = P Kc = P 2πRR = A 2πRR = A π π 5. Kf (fator de forma) Kc = P 2πRR = A 2πRR = A π π Kf = largura média da B.HKf = L Comprimento axial do talvegue L axial L = A (Km 2 )Kf = A. 1 Kf = A L axial (Km) L L L 2 L axial (Km) L L L 2

25 6. Coeficiente de run-off Esclher na p. 17/56 terras cultivadas 7. Tempo de concentração Tc Usar kirpich Tc min = 57 ( L 3 ) 0,385 H HCom: L = Km H = declividade média (m) 8. Período de retorno 10 ou 15 anos (adotar) 9. Intensidade i Equação de Limeira ou Campinas i = 77,56. T 0,1726 (Tc + 25) 1,087.T 0,0056 (Tc + 25) 1,087.T 0,0056Campinas: i = 2524,9. T 0,136 (Tc + 20) 0,948.T -0, Vazão do projeto fim Q = C. i. A


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