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Hidrologia Aplicada, Notas de estudo de Engenharia Civil

Hidrologia Aplicada

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 29/01/2010

robson-martins-de-moraes-7
robson-martins-de-moraes-7 🇧🇷

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HIDROLOGIA APLICADA
RESUMO DO PROGRAMA
1. Ciclo Hidrológico;
2. Bacia Hidrográfica;
3. Precipitação;
4. Infiltração;
5. Evaporação e transpiração;
6. Escoamento superficial;
7. Medições de vazão;
8. Previsão de enchentes;
9. Hidrograma unitário;
10. Regularização de vazões;
11. Propagação de enchentes.
1 - CICLO HIDROLÓGICO
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HIDROLOGIA APLICADA

RESUMO DO PROGRAMA

1. Ciclo Hidrológico;

2. Bacia Hidrográfica;

3. Precipitação;

4. Infiltração;

5. Evaporação e transpiração;

6. Escoamento superficial;

7. Medições de vazão;

8. Previsão de enchentes;

9. Hidrograma unitário;

10. Regularização de vazões;

11. Propagação de enchentes.

1 - CICLO HIDROLÓGICO

Onde: P F 0D E Precipitação;

E F 0D E Evaporação;

PC F 0D E Percolação;

INF F 0D E Infiltração;

DREN F 0D E Drenagem.

BALANÇO HÍDRICO

Equação geral:

I F 0D E Inflow (entradas de água);

O F 0D E Outflow (saídas de água);

F 04 4 S F 0D E Variação no armazenamento no volume de controle (VC).

Exemplo: AQÜÍFEROS

I = Percolação + Escoamento subterrâneo

(solo) (rios e lagos)

O = Ascensão capilar + Escoamento subterrâneo

(solo) (rios, lagos e oceanos)

Relação entre a largura média e o comprimento da bacia

L F 0D E Comprimento do canal principal da cabeceira (divisor de águas) até seção de estudo

Kf F 0D E pequeno, indica bacia pouco sujeita a enchentes

2.6 - ORDEM DO CURSO D’ÁGUA

Segundo HORTON

1 a.Ordem F 0D E Correntes formadoras

2 a.Ordem F 0D E União de dois canais de 1a^ .ordem (ou mais)

3 a.Ordem F 0D E União de dois canais de 2a^ .ordem

EXEMPLO:

Obs: Curso d’água de 4 a^ .ordem

2.7 - DENSIDADE DE DRENAGEM

L F 0D E Comprimento dos cursos d’água da bacia hidrográfica

A F 0D E Área de drenagem

Valores de referência:

Dd F 04 0 0,5 km/km 2 F 0D E drenagem pobre

Dd F 04 0 3,5 km/km 2 F 0D E bem drenada

2.8 - DECLIVIDADE DA BACIA

Controla a velocidade de escoamento influindo no tempo de concentração.

EXERCÍCIO 1 :

Traçar a curva de freqüência de declividade e

determinar a declividade média de uma bacia

hidrográfica com as seguintes características.

Declividade (m/

m)

Número de

ocorrências

Distribuição de declividade

Declivi

(m/m)

N o.de

ocorrênc

total

acumul

Decliv

média

Coluna

3 - FORMAÇÃO DAS PRECIPITAÇÕES

  • Umidade;
  • Temperatura;
  • Pressão;
  • Quantidade de água precipitável;
  • Conceituar “índices de umidade”. Relacionar referências bibliográficas consultadas.

PRECIPITAÇÃO

Regime hidrológicoF 0 D Edepende das características físicas da região, geologia, topografia e clima (precipitação, evaporação, temperatura, umidade e vento).

TIPOS:

CICLÔNICASF 0 D Eassociadas com o movimento das massas de ar de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão (SISTEMAS FRONTAIS OU NÃO FRONTAIS). OROGRÁFICASF 0 D Edecorrentes de ascensão mecânica de correntes de ar úmido sobre barreiras naturais (serras, cadeia de montanhas, etc.) CONVECTIVASF 0 D Etípicas de regiões tropicais, são de grande intensidade e curta duração – concentradas em pequenas áreas.

MEDIDAS PLUVIOMÉTRICAS

Altura pluviométricaF 0 D Erealizada em pluviômetros / pluviógrafos expressa em mm.

1 ,5 0

PLUVIÓGRAFOF 0 D Eem lugar da proveta possui reservatório com bóia conectada a sensor de nível para transmissão do registro a gráfico próprio e/ou base de coleta a distância (telemetria).

INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO

Relação entre altura pluviométrica e a duração da precipitação (mm/h) ou (mm/min).

Observações com radar permitem determinar a intensidade diretamente, a partir do valor de refletividade registrado.

Equação geral – Marshall – Palmer

a e bF 0 D Eparâmetros do radar / sistema de calibração

RF 0 D EIntensidade (mm/h)

ZF 0 D ERefletividade (mm 6 m -3^ )

PROCESSAMENTO DOS DADOS

1 a^ FaseF 0 D Edetecção de erros grosseiros

Preenchimento de falhas

Ma , M (^) b ... = Médias anuais

3 a^ FASE

Homogeneidade (verificação)

HOMOGENEIDADE F 0D E DUPLAS MASSAS

PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

TÍTULO

Observações de precipitação pluviométrica com uso de radar meteorológico e satélite. ASPECTOS:

  • Técnica de varredura e armazenamento de informações
  • Mapeamento representativo das alturas de chuva / intensidades observadas
  • Fatores que podem afetar a precisão das medidas realizadas

PROCESSAMENTO DOS DADOS DE PRECIPITAÇÃO

FASES (1-2-3)

REDES DE OBSERVAÇÃO

(1) Registros diáriosF 0 D Ecompostos por postos pluviométricos (2) Registros contínuosF 0 D Ecompostos por postos pluviográficos, e, também radares

OBS:

Densidade

Média EXEMPLO:

(1) Radar (2km x 2km) D p = 4 (km^2 /Posto)

(2) Rio Iguaçu D p = 180 (km^2 /Posto)

(3) Rio Amazonas D p = 11500 (km^2 /Posto)

(4) Rio Tocantins D p = 3460 (km^2 /Posto)

(5) Rio Paraná D p = 390 (km^2 /Posto)

(6) Rio São Francisco D p = 490 (km^2 /Posto)

(7) Rio Uruguai D p = 570 (km^2 /Posto)

(8) Rio Tibagi D p = 170 (km^2 /Posto)

(9) Rio Ivaí D p = 242 (km^2 /Posto)

(10) Rio Piquiri D p = 225 (km^2 /Posto)

POSTOS DE OBSERVAÇÃO

NOME DA ESTAÇÃO:

LATITUDE:

LONGITUDE:

ALTITUDE:

MUNICÍPIO:

PREFIXO:

INSTALAÇÃO:

ENTIDADE:

TÍULO: Alturas diárias de chuva (mm) ANO: DIA JAN FEV MAR ABR MAI ... 01 02 03 . Total mensal .......................................... Máxima diária......................................... Dias de chuva.......................................... Total anual...............................................

PRECIPITAÇÃO MÉDIA EM UMA BACIA

(1) Método de Thiessen

piF 0 D Eprecipitação no posto i AF 0 D Ei área de influência do posto i

S

Pc

Pa

Pb Pd

A

A

A

A

Obs: Método aplicável a Bacias Hidrográficas cujo tempo de concentração t (^) cF 0 A 31 dia, e, situada em região homogênea.

h h

h

P 3 P 4

P 1

P 2

h

h

r

r+ 1

OBS: Método adequado quando há variação na altitude entre cada posto de observação. As isoietas são obtidas por meio de interpolação entre cada posto adjacente.

TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

Fórmula prática California Highway Department Onde: LF 0 A Ecomprimento do talvegue (km) HF 0 A Edesnível (m) tcF 0 A Etempo de concentração (min) Obs: pode ser utilizado também para avaliar uma isócrona. Tempo de percurso sendo RF 0 A Eraio hidráulico nF 0 A ECoeficiente de Manning F 0 A EI declividade EXEMPLO: (1) L = 50km e H = 10m tc = 2153,7 min F 0 D E tcF 0 4 036 horas (1 dia e meio)

L =? 1 a. Isócrona tc = 1 dia = 1440 min

TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

FÓRMULA DO D.N.O.S.

tcF 0 A Etempo de concentração (min) AF 0 A Eárea da bacia (hectares) LF 0 A Ecomprimento do talvegue (m) F 0 A EI declividade (%) KF 0 A Etabelado

K CARACTERÍSTICA DA BACIA

2 Terreno areno-argiloso c/ vegetação intensa e elevada absorção 3 Terreno c/ vegetação e apreciável absorção 4 Terreno argiloso c/ vegetação, absorção média 4,5 Terreno argiloso c/ vegetação média e pouca absorção 5 Terreno c/ rocha, vegetação escassa, baixa absorção

FREQÜÊNCIAS TOTAIS PRECIPITADAS

Para determinação de freqüência os dados devem ser classificados em ordem decrescente atribuindo-se a cada um seu número de ordem, assim a freqüência com que foi igualado ou superado um evento de ordem m é:

EXEMPLO:

ANO P (mm) P (^) ord. (mm) m f 1980 1105,0 1850,0 1 0, 1981 1833,7 1833,7 2 0, 1982 1136,3 1676,5 3 0, 1983 1676,5 1649,6 4 0, 1984 885,9 1471,0 5 0, 1985 1451,0 1451,0 6 0, 1986 1850,0 1412,0 7 0, 1987 1230,9 1230,9 8 0, 1988 1649,6 1224,5 9 0, 1989 1194,6 1194,6 10 0, 1990 1471,0 1136,3 11 0, 1991 1224,5 1105,0 12 0, 1992 1412,0 885,9 13 0,

PERÍODO DE RETORNO

Tempo meio (anos) em que um evento deve ser igualado ou superado pelo menos uma vez

EXEMPLO: Evento de ordem 3 (anterior) f = 0,2143F 0 A ET = 4,66 anos ordem 1F 0 A Ef = 0,0714F 0 A ET = 14 anos Média:

Desvio-padrão:

Previsão: P = Pméd + KF 0 7 3 (Chow)

KF 0 A Efator de freqüência (WEISS)

EXTRAPOLAÇÃO DE PRECIPITAÇÃO

EXERCÍCIO:

Obter por meio de extrapolação os valores de precipitação para os seguintes períodos de retorno: T 1 = 50 anos; T 2 = 100 anos; T 3 = 150 anos (dados do exemplo anterior) Obter também: Pméd - média F 0 7 3- Desvio-padrão Utilizando o gráfico de WEISS obter P 50 e P (^100)