PROCESSO DE FORMAÇÃO DAS ENCHENTES Enchente corresponde ao fenômeno da ocorrência de vazões relativamente grandes de escoamento superficial. Normalmente, causam inundação isto é, as águas extravasam o canal natural do rio. A ocorrência desse fenômeno está ligado aos fatores meteorológicos e hidrológicos: Fatores meteorológicos Fatores hidrológicas: Naturais: tipo de precipitação, cobertura vegetal, capacidade de drenagem, forma da bacia. Artificiais. relaciona-se a modificação humana - obras hidráulicas, forma de ocupação do solo, erosão, desmatamentos, entre outros.

FORMAÇÃO DAS ENCHENTES Processo de formação das enchentes - trata-se de analisar o escoamento superficial ao longo da bacia. Principais etapas envolvidas (ciclo hidrológico) - escoamento superficial precipitação na bacia. Escoamento superficial - Fatores relevantes distribuição temporal e espacial da precipitação fatores fisiográficos - área, a forma, a permeabilidade e a capacidade de infiltração, e a topografia da bacia. Precipitação – Fatores relevantes intensidade da chuva duração da chuva

DEFINIÇÕES BÁSICAS Bacia de Drenagem Uma bacia de drenagem tem um único ponto de despejo, que é o ponto de interseção entre o divisor de água e o talvegue considerado. Logo, para cada ponto de um curso d'água ou de um talvegue corresponde uma determinada bacia de drenagem ou bacia contribuinte. E os pontos de despejo são comumente chamados de enxutórios, esultórios ou deságüe. A bacia de drenagem urbana é a similar da bacia hidrográfica, quando se considera a presença de vias urbanas e a modificação do relevo pelas implantações de edifícios. Em semelhança à bacia hidrográfica, a Bacia de Drenagem é limitada por divisores de água e talvegues. Os divisores de água destas bacias podem ser meios-fios, pontos altos de vias, muros e pontos altos de terrenos, dentre muitas opções. Já os talvegues passam a ser sarjetas, valetas, canaletas, galerias tubulares e celulares, canais, etc.

Comprimento do talvegue principal Desnível do talvegue principal DEFINIÇÕES BÁSICAS Comprimento do talvegue principal Desnível do talvegue principal Estima-se sua declividade, dividindo-se a diferença entre as cotas máxima e mínima do perfil pelo comprimento do talvegue; ΔH S1 = ΔH / L [m/km] ou [m/m] S1 = declividade ΔH = Diferença de cota L = Comprimento

DEFINIÇÕES BÁSICAS Tempo de Concentração (tc ) É o tempo de escoamento da água pluvial no talvegue principal, ou seja é o tempo necessário para que a água precipitada, ao atingir o solo, no ponto mais remoto de uma bacia, leva para chegar no enxutório.

DEFINIÇÕES BÁSICAS Período de Retorno (T) Período de retorno ou tempo de recorrência de uma chuva é o intervalo de tempo médio em que uma determinada chuva terá a probabilidade de ocorrer ou ser superada em pelo menos uma vez. Quanto maior for o período de recorrência, maior será o valor da vazão de projeto encontrada e, consequentemente, mais segura e cara será a obra.

DEFINIÇÕES BÁSICAS Precipitação (P) É a quantidade de água da chuva, ou seja, é o volume da chuva, geralmente medidos através de pluviômetros e pluviógrafos. No trabalho desenvolvido por Otto Pfeifsteter e apresentado no livro Chuvas Intensas no Brasil, foram tratados os dados dos postos pluviométricos brasileiros e geradas equações características para cada posto. Intensidade Pluviométrica (i) Intensidade Pluviométrica: é o fluxo da chuva, ou seja, é a vazão da água que precipita. Deflúvio Superficial (Q) Deflúvio Superficial: é a vazão de água precipitada que efetivamente atinge o enxutório da bacia de drenagem, ou seja, é a vazão de água que efetivamente escorre na superfície da bacia.

GRANDEZAS HIDROLÓGICAS Método racional Hidrograma Unitário Triangular Equações específicas de chuva para cidades

MÉTODO RACIONAL O método racional é dos mais conhecidos e antigos modelos para o cálculo da vazão de pico à saída de uma bacia hidrográfica. Aplica-se a pequenas bacias hidrográficas, ou seja, as que atendem aos seguintes critérios: - pode-se assumir a distribuição uniforme da precipitação, no tempo e no espaço; - a duração da precipitação usualmente excede o tempo de concentração da bacia; - há predomínio de escoamento superficial, como é o caso em áreas urbanizadas; - efeitos de armazenamento superficial, durante o escoamento, são desprezíveis.

MÉTODO RACIONAL Tempo de Concentração (equação de Kirpich) Onde: tc = tempo de concentração, em minutos; L = comprimento do talvegue principal, em Km; H = desnível do talvegue principal, em metros.

MÉTODO RACIONAL Precipitação Onde: P = precipitação, em mm T = período de retorno, em anos; a, b, c = constantes dos postos pluviométricos; a, b = constantes que variam com o tempo de concentração e o posto pluvioétrico; tc = tempo de concentração, em horas.

Dispositivos de condução de águas superficiais: T = 5 a 10 anos; MÉTODO RACIONAL Período de Retorno Dispositivos de condução de águas superficiais: T = 5 a 10 anos; Galerias tubulares, galerias celulares e bueiros: T = 10 a 15 anos; Bueiros funcionando sob pressão: T = 15 a 25 anos; Canais: T = 50 a 100 anos; Pontes: T = 50 a 100 anos; Vertedores de barragens: T = 1000 a 10000 anos.

MÉTODO RACIONAL Constantes: Constante α Constante - Postos pluviométricos

MÉTODO RACIONAL Intensidade Pluviométrica Onde: P = precipitação, em mm tc = tempo de concentração, em horas.

MÉTODO RACIONAL Deflúvio Superficia Onde: Q = deflúvio superficial, em m3/s C = coeficiente de deflúvio superficial (run off); i = intensidade pluviométrica; A = área da bacia hidrográfica, em hectares (ha). Quando “ A = [km²]”

MÉTODO RACIONAL Parâmetro C para Áreas urbanas

MÉTODO RACIONAL Parâmetro C para bacias urbanas

MÉTODO RACIONAL Parâmetro C para bacias urbanas

Parâmetro C para bacias urbanas MÉTODO RACIONAL Parâmetro C para bacias urbanas SOLO A: solos argilosos impermeáveis a semi-permeáveis com capacidade de infiltração de 0 a 1 mm/h; SOLO B: solos siltosos de características semi-permeáveis com capacidade de infiltração de 1 a 4 mm/h; SOLO C: solos siltosos de características semi-permeáveis com capacidade de infiltração de 4 a 8 mm/h; SOLO D: solos siltosos de características semi-permeáveis com capacidade de infiltração de 8 a 12 mm/h.

MÉTODO RACIONAL Equação de chuva para belo horizonte Equação geral das chuvas para durações inferiores a 1 hora Equação geral das chuvas para durações superiores a 1 hora

MÉTODO RACIONAL

MÉTODO RACIONAL

MÉTODO RACIONAL Exemplo Encontrar um coeficiente de escoamento adequado para uma área de pequena inclinação, bem urbanizada, onde 22% corresponde a ruas asfaltadas e bem conservadas, 8% de passeios cimentados, 36% de pátios ajardinados e 34% de telhados cerâmicos.

MÉTODO RACIONAL Exemplo Encontrar um coeficiente de escoamento adequado para uma área de pequena inclinação, bem urbanizada, onde 22% corresponde a ruas asfaltadas e bem conservadas, 8% de passeios cimentados, 36% de pátios ajardinados e 34% de telhados cerâmicos. C = 0,22 x 0,95 + 0,08 x 0,80 + 0,36 x 0,10 + 0,34 x 0,90 = 0,615 C = 0,62

MÉTODO RACIONAL Exemplo Encontrar um coeficiente de escoamento adequado para uma área de pequena inclinação, bem urbanizada, onde 80.000 m² corresponde a ruas asfaltadas e bem conservadas, 800 m² de passeios cimentados, 60.000 m² de pátios ajardinados e 400.000 m² de casas com áreas verdes.

MÉTODO RACIONAL Exemplo Calcular a vazão de projeto de uma galeria pluvial em Barbacena, para um período de retorno de 20 anos, numa área de 5 km², a ser urbanizada futuramente, com extensão da drenagem de 3 km e com declividade de 3%. Método Racional (Q=CiA) para a vazão na condição do solo natural. Dados: i=70,07 mm/h e C = 0,82.

MÉTODO RACIONAL Exemplo 2 Na figura abaixo está indicada a planta de um conjunto de residências que serão construídas em uma microbacia urbana. Calcular a vazão de projeto pelo método racional para construção de um bueiro no final do canal indicado na figura.

MÉTODO RACIONAL Exemplo 2 – cont. É ainda informado que: os lotes residenciais (com iguais dimensões, indicadas na figura) serão totalmente impermeáveis; as demais áreas serão adotadas com permeabilidade média de 60%; o bueiro será construído para suportar apenas a drenagem correspondente à área indicada na figura; para o cálculo da intensidade pluviométrica será adotado um período de retorno de 20 anos; adotar uma declividade média de 3%

MÉTODO RACIONAL Exemplo 3 Um determinado trecho de galeria deverá receber e escoar o deflúvio superficial oriundo de uma área de 185.000 m², banhada por uma chuva intensa, onde 18% corresponde a ruas asfaltadas e bem conservadas, 6% de passeios cimentados, 46% de pátios e canteiros gramados, além de 30% de telhados. A sua inclinação média é de 2%.  Se o tempo de concentração previsto para o início do trecho é de 14 minutos, calcular a vazão de jusante do mesmo sabendo-se que a equação de chuva máxima local é dada pela expressão desenvolvida por Otto Pfafstetter para Belo Horizonte (duração até 1 hora).

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS - Método Racional  Áreas < 50 ha - Método Racional Modificado  50 ha  Áreas  100 ha - Método do Ven Te Chow (U.S. Soil Conservation Service)  Áreas  100 ha

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Tempo de retorno Áreas  100 há Áreas  100 ha

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Coeficiente de Run-Off

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Coeficiente de Run-Off

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Coeficiente de Run-Off

METODOLOGIA DE CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Coeficiente de Run-Off

MÉTODO RACIONAL MODIFICA Com Área em m² Com Área em ha

MÉTODO RACIONAL MODIFICA Determinada bacia hidrográfica possui as seguintes características: • Região de Passa Quatro - MG • área: 8,5 Km² • Comprimento do curso d’água principal: 8 km • Declividade média da bacia: 12%. • Solo argiloso • Cobertura vegetal: 20 % café com curvas de nível e terraceamento 50 % de pastagens terreno íngreme 25 % de matas ciliares e protegidas (florestas) 5 % de cidade de porte pequeno Calcular a vazão de superfície à jusante da bacia.