u , Fr 1.Qual será o tratamento do fundo de vale? As principais questões do projeto 1.Qual será o tratamento do fundo de vale? concepção do canal: Q. Materiais. planejamento de uso do solo e da ocupação do vale nível de risco de inundação condicionantes sanitárias e ambientais u , Fr

2.Qual será a vazão de dimensionamento? 3.Qual será o volume de água a escoar? 4.Qual será o risco aceitável do projeto? 5.Haverá necessidade de armazenamento na bacia (amortecimento de cheia)?

Supondo-se T = 100 anos, então: Se n = 10 anos, então R = 10% Se n = 50 anos, então R = 40%

Precipitação de projeto Precipitação efetiva Cheia de projeto

Precipitação de projeto Intensidade, I Duração, D Altura, P Frequência - risco, F = 1/T Distribuição temporal Distribuição espacial

Precipitação efetiva Tipo de solo Cobertura vegetal Uso do solo (zoneamento) Estado inicial Fatores geomorfológicos

Precipitação de Projeto (Pinheiro Naghettini, 1998) Equação geral: Onde:

i T,d,j: intensidade de precipitação [mm/h], de duração t [h ou min] no local j, para período de retorno T d : duração da precipitação [ h ou min] P (anual) : precipitação anual [mm] na localidade j T : tempo de retorno [anos] mT,t : quantis adimensionais de freqüência, de validade regional, associados à duração t e ao período de retorno T

Belo Horizonte Estação pluviográica Estação pluviométrica

Como fixar a duração da P de projeto? Conceito do Método Racional: d = tempo de concentração da bacia Fórmula de Kirpich: tc : tempo de concentração em [min] L : comprimento total da bacia, medido ao longo do talvegue principal até o divisor de água [km] I : declividade média (ou declividade equivalente), em %

Como fixar a duração da P de projeto?  Método cinemático: (Soil Conservation Service) Li: comprimento de um trecho i do talvegue principal, [m] Vi: velocidade do escoamento no trecho i de comprimento Li, [m/s]. Fluxograma de aplicação: 1. O talvegue principal é dividido em n trechos; 2. Cada trecho deve ter declividade homogênea; 3. A velocidade de escoamento de calha cheia é estimada em cada trecho.

Como fixar a duração da P de projeto? L: comprimento total da bacia, medido ao longo do talvegue principal até o divisor de águas, em [km] Aimp: área impermeável da bacia [km2] Avaliação complementar por simulação: 0,5.tc e 2,0.tc

Tabela 7.4 – Quantis adimensionais de freqüência para diversas durações de precipitação e tempos de retorno.

Distribuição temporal da precipitação Precipitação de Projeto ( T = 50 anos) Precipitação em mm  Tempo ( x 10 min ) Bacia do Córrego Engenho Nogueira: Chuva de Projeto; T = 50 anos Hietograma adimensional com probabilidade de excedência 50%

Duração (inferior a 1 hora) Precipitação Duração (inferior a 1 hora)

Precipitação Duração: entre uma e duas horas

Tempo de retorno / Tipos de obra:

Tempo de retorno / Estrutura hidráulica:

Precipitação de Projeto: Precipitação efetiva Tempo ( x 10 min ) Chuva de Projeto ( T = 60 anos) Precipitação em mm  Tempo ( x 10 min )

Precipitação efetiva Com S = 25400/CN - 254 e Ia = 0,2.S Onde:   Onde: Pef: precipitação efetiva (acumulada) [ mm ] S: máxima capacidade de absorção da bacia [ mm ] Ia: perdas (absorções) iniciais [ mm ]

Precipitação efetiva

Cumulative direct runoff P, in inches Cumulative rainfall P, in inches

Precipitação de Projeto: Precipitação efetiva Precipitação de Projeto: Precipitação efetiva.Estimativa de CN em Belo Horizonte (Ramos, 1998) Grupo B: Solos Residuais dos gnaisses. Predominantemente solos profundos. Solos silto-arenosos ou areno-argilosos   Grupo D: Filitos alterados, formando camadas impermeáveis ou solos muito delgados sobre a rocha intemperizada ou a rocha sã.

Relação entre zoneamento, densidade populacional e impermeabilização

Relação entre impermeabilização e coeficiente de escoamento superficial Onde:

AS ETAPAS SIMPLIFICADAS DE ESTUDO

Exercício texto SCS – 3.1   Bacia hidrográfica com CN = 80 e condições de umidade antecedente II: S = 25.400 / 80 - 254 = 63,5 mm Ia = 0,2 . S = 12,7 mm Fa = [ S . ( P – Ia ) / ( P – Ia + S ) Para P > 12,7 mm, Fa = [ 63,5 . (P-12,7) / (P + 50,8) ] Pe = P – Ia – Fa Exemplo: t = 2 . h P = 22,9 mm Fa = 8,8 mm Pe = 1,4 mm

Tabela - Cálculo da precipitação efetiva:

Cheia de projeto Área da bacia Declividade da bacia Outros fatores morfológicos Tipo de solo Cobertura vegetal Uso do solo Estado inicial

Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 1

Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 2

Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 3

Hidrograma Unitário do SCS (Natural Resources Conservation Service)

Hidrograma Unitário Triangular do SCS

HUT do SCS: Formulação / Volume de escoamento superficial

HUT do SCS: Formulação  Relações entre tempos característicos do HUT ( tc, D, tp, trp) Segundo o SCS, o tempo de resposta pode ser calculado por:

Relações entre tempos característicos do HUT ( tc, D, tp, trp ) HUT do SCS: Formulação  Relações entre tempos característicos do HUT ( tc, D, tp, trp )   Formulação final da vazão de pico:   Formulação final da vazão de pico: Qp = 0,208 . ( Ape / tp )  Qp = 0,208 . A . Pe / ( tp ) A: área da bacia [ km2 ]; Pe: precipitação efetiva [ mm ]; tp: tempo de pico [ h ].

Precipitação efetiva para o cálculo da convolução

HU Final Vazão [m3/s.mm] Tempo [ h ]

Cálculo da convolução

Escoamento Superficial Direto

Curva característica de um canal: exemplo Ribeirão Arrudas, área central

Curva característica de um canal: exemplo Ribeirão Arrudas, área central

Curva característica de um canal: exemplo Ribeirão Arrudas, área central

Dados do Trecho do canal do Arrudas: Curva característica de um canal: Exemplo Ribeirão Arrudas, área central Dados do Trecho do canal do Arrudas: Declividade: I = 0,0026 m Nº de Manning: n = 0,022 m Largura: B = 21,0 m Altura máxima da calha: 1,5 m Declividade dos taludes da calha: z = 7,0 m Altura máxima da parede vertical: 5,0 m   Solução: Veja a seguir.