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BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI

BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI. ESPIGÃO : Divisor topográfico ou divisor de águas. TALVEGUE : É o canal coletor da bacia (álveo). PONTO DE PROJETO : Local da medição da vazão (P.p.). DECLIVIDADE MÉDIA : Inclinação média do talvegue (i).

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BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI

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  1. BACIA HIDROGRÁFICAST 306 – PROF. HIROSHI ESPIGÃO :Divisor topográfico ou divisor de águas. TALVEGUE :É o canal coletor da bacia (álveo). PONTO DE PROJETO :Local da medição da vazão (P.p.). DECLIVIDADE MÉDIA :Inclinação média do talvegue (i). ¨Run-off¨:Coeficiente de escoamento superficial (c). TIPOS DE TALVEGUES E REGIMES DE FLUXO PERENE:Vazãofluente o ano todo. INTERMITENTE:Vazãofluente nos períodos chuvosos. EFÊMERO:Vazãofluente 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) Planímetro : (mecânicamente) Coordenadas: (analíticamente) Vetorização: Medir as coordenadas gráficamente em escala, lançar em sistema Auto-Cad, ou planilhar e determinar a área pela fórmula de Gauss. Gauss: | ∑ X . Y | - | ∑ Y . X | S=------------------------ 2

  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.

  4. Kc = Coeficiente de compacidade Relaciona o perímetro da Bacia Hidrográfica com uma circunferência de área igual ao da bacia hidrográfica P ( Km.) Kc = ------------ 2 ∏ R S = ∏ R² s 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 ” _ L (Km) KF = ----------------- L (Axial) (Km) _ L (Km) = Largura média da bacia hidrográfica; L (Axial) (Km) = Comprimento longitudinal do talvegue principal _s (Km) L(Km) = ------------ L(Km)

  6. Escoamento Superficial Fatores Influentes: Climáticos Regionais: Regime de chuva; Época do ano -primavera -verão -outono Limeira: Precipitação média de 1400 mm./ano Relevo: - geografia - localização tropical - topografia – onduladas com colinas - geologia - formação tubarão - 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.

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

  8. C : Coef. de escoamento superficial“run-off” C = __Volume escoado__ 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. • Forma • Declividade • Tortuosidade do talvegue • 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(L3/H) 0,385com 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 = ------- F Ex: para m = 19 n =40 m =19 F = m = 19= 0,475F% =47,5

  12. n = 40 Há probabilidade de 47,5% de ocorrer a chuva de 78,5 mm com duração igual a 24 horas ou ser superada pelo menos uma 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 anos T = 4 anos 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 de projeto 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).100 ----------------- 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 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. 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. • 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 Chuva com índice agrícola = 10mm 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.

  17. Obs: 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” “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. 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 i = 77,56 . T 0,1726 (Tc+25)1,087.T0,0056 • Equação de Campinas: i = 2524,9.T0,136 (Tc+20)0,948.T-0,007 • Equação de São Carlos : • i = 1681,8.T0,199 Tc+16)0,936

  20. 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.

  21. MÉTODO DE CÁLCULO DA VAZÃO • Método racional: Admite-se até uma área da Bacia Hidrográfica de até 100 hectares ou 1 Km2 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 m2 Q = m3/seg Q = 10-6 .C.i.A (m3/seg) 3,6

  22. Exemplo:C = 0,5 Tc = 20 minutos h = 30 mm A = 0,5 Km2 I = h. mm i = 30 mm = 1,5mm/min Tc = 20 min I em mm/ hora 1,5 mm.60 min I = 90 mm/hora I em metros/hora (1m = 1000mm) I = ,09m/hora Área em m2 1Km2 = 1000000m2 0,5 Km2 0,5 . 1000000 A = 500000 m2

  23. Q = C.i.A (m3/seg) Q = 0,5.0,09m.500m2 Q = 6,25m3/seg 3600seg Pressupostos do método racional: • Chuva distribuída de forma única na B.H • Precipitação com intensidade constante • Tempo de concentração igual a duração da chuva • Coeficiente de run-off único • Não considera intercepções ou amortecimento • período de retorno entre 5 a 10 anos para “G.A.P” • Período de retorno de 25 anos para macrodrenagem como canais, bueiros e pontes urbanas. Obs: utilizar fórmulas de kirpich para Tc tc = 57 ( L3 )0,385 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.R R =√πA 1: Área da B.H 2: Perímetro da bacia 3: Declividade média da talvegue 4: Kc (coeficiente de compacidade) Kc = P 2πR R = A √ π 5. Kf (fator de forma) Kc = P 2πR R = A √ π Kf = largura média da B.H Kf = L Comprimento axial do talvegue Laxial L = A (Km2) Kf = A . 1 Kf = A Laxial (Km) L L L2

  25. Coeficiente de run-off Esclher na p. 17/56 “terras cultivadas” • Tempo de concentração “Tc” Usar “kirpich” Tc min = 57 ( L3 ) 0,385 H Com: L = Km H = declividade média (m) • Período de retorno 10 ou 15 anos (adotar) • Intensidade “i” Equação de Limeira ou Campinas i = 77,56 . T0,1726 (Tc + 25)1,087.T0,0056 Campinas: i = 2524,9 . T0,136 (Tc + 20) 0,948.T-0,007 • Vazão do projeto “fim” Q = C . i . A

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