apostila hidrologia_versão2013

PROFESSOR EVALDO MIRANDA COIADO

PLT-LT2013

HIDROLOGIA &

REDE DE DRENAGEM DE GUAS PLUVIAS

2013

II

APRESENTAO

Uma das grandes dificuldades nos projetos de estruturas hidrulicas em geral a determinao da vazo de dimensionamento porque est condicionada a duas sries de fatores inteiramente distintas, uma das quais depende do clima, especialmente no que se refere precipitao, e a outra das caractersticas fsicas da bacia hidrogrfica contribuinte. A influncia do primeiro grupo de fatores, por sua vez, funo do tipo, intensidade, durao, distribuio, e da direo do deslocamento das chuvas, assim como da precipitao antecedente e da umidade do solo, alm de outras condies climticas que afetam a evaporao e a transpirao. Os efeitos do segundo grupo so determinados pelas caractersticas fsicas e uso das terras da bacia hidrogrfica contribuinte, ou sejam: utilizao da terra, tipo de solo, rea, forma, altitude, declividade, orientao, tipo de drenagem efetiva, extenso da drenagem indireta, e drenagem artificial. Diante do nmero de fatores que intervm dificilmente uma equao simples para a determinao das vazes de mxima cheia, mnima e mdia poder expressar as variveis acima enumeradas. Apresentam-se neste texto os principais fatores que intervm nas vazes de um curso de gua, objetivando fornecer ao Engenheiro Civil uma base mnima para se definir com confiana as vazes de projetos das vrias obras hidrulicas existentes. Inicia-se, no Captulo 1, pela definio dos componentes do ciclo hidrolgico. Estudam-se a formao, os tipos e medio das chuvas, assim como o processamento dos dados de chuvas. Apresentam-se os mtodos clssicos para a determinao da precipitao mdia sobre uma rea, e a variao da intensidade de precipitao com a durao, a freqncia e a rea. No Captulo 2 so apresentadas a definio de bacia hidrogrfica, sua individualizao, e suas caractersticas topogrficas e fluvio-morfolgicas. No Captulo 3, apresentam-se os componentes do escoamento dos cursos de gua, dando nfase ao escoamento superficial. Apresentam-se ainda os vrios mtodos para a transformao de chuva em vazo. No Captulo 4 apresentam-se os principais mtodos para a previso de enchentes.

No Captulo 5 so mostrados os aparelhos mais importantes e metodologias para a medio de vazes em cursos de gua natural. Para as medidas de vazo, em canais em geral, apresentam-se os orifcios, bocais, vertedores, bueiros, e medidor Parshall.

Como uma das aplicaes mais importantes, no Captulo 6, so apresentados os fundamentos tericos, hidrulicos e hidrolgicos, referentes rede de drenagem de guas pluviais. So detalhados todos os componentes da rede de drenagem de guas pluviais. Inicialmente, seguindo uma seqncia didtica, os componentes so dimensionados isoladamente utilizando exemplos prticos ilustrativos. Na parte final do texto encontra-se o desenvolvimento detalhado de um projeto de drenagem de uma rea urbana. Ao final de cada captulo so propostos problemas prticos de engenharia para auxiliar o estudante assimilar os conceitos tericos.

IIISUMRIO

CAPTULO 1 INTRODUAO............................................................................................................... 1.1 Hidrologia Definio, importncia da hidrologia................................................ 1.2 O ciclo hirolgico................................................................................................... 1.3 Mtodos de estudos................................................................................................ 1.4 Precipitao............................................................................................................ 1.5 Processamento de dados pluviomrtiros................................................................ 1.6 Altura pluviomtrica anual..................................................................................... 1.7 Alturas pluviomtricas mensais.............................................................................. 1.8 Alturas pluviomtricas dirias................................................................................ 1.9 Precipitao mdia sobre uma rea........................................................................ 1.10 Variao da intensidade de precipitao com a durao e a freqncia.............. 1.11 Variao da intensidade mdia de precipitao com a rea................................. 1.12 Problemas............................................................................................................. 1.13 Bibliografia........................................................................................................... CAPTULO 2 BACIAS HIDROGRFICAS......................................................................................... 2.1 Introduo............................................................................................................... 2.2 Individualizao da bacia hidrogrfica................................................................... 2.3 Caractersticas topogrficas.................................................................................... 2.4 Caractersticas fluvio-morfolgicas....................................................................... 2.5 Caractersticas geolgicas...................................................................................... 2.6 Cobertura da bacia contribuinte............................................................................. 2.7 Problema prtico..................................................................................................... 2.8 Bibliografia............................................................................................................. CAPTULO 3 ESCOAMENTO SUPERFICIAL TRANSFORMAO CHUVA-VAZO....................................................................... 3.1 Introduo............................................................................................................... 3.2 Grandezas caractersticas....................................................................................... 3.3 O hidrograma.......................................................................................................... 3.4 Transformao chuva-vazo................................................................................... 3.5 Problemas............................................................................................................... 3.6 Bibliografia............................................................................................................. CAPTULO 4 PREVISO DE ENCHENTES....................................................................................... 4.1 Introduo............................................................................................................... 4.2 Frmulas empricas................................................................................................ 4.3 Mtodos estatsticos............................................................................................... 4.4 Perodo de retorno ou de recorrncia (TR).............................................................. 4.5 Problemas prticos................................................................................................. 4.6 Bibliografia.............................................................................................................

Pgs. 1 1 1 2 2 7 11 12 14 14 16 17 19 23

24 24 25 26 33 36 36 36 38

39 39 40 43 46 56 58

59 59 59 60 66 69 70

IV CAPTULO 5 HIDROMETRIA............................................................................................................ 5.1 Generalidades........................................................................................................ 5.2 Mtodos diretos de determinao de vazo........................................................... 5.3 Mtodos indiretos de determinao de vazo........................................................ 5.4 Determinao da velocidade mdia na vertical utilizando molinete..................... 5.5 Medida do nvel de gua........................................................................................ 5.6 Orifcios................................................................................................................. 5.7 Bocais.................................................................................................................... 5.8 Vertedores.............................................................................................................. 5.9 Tubos curtos sujeitos descarga livre................................................................... 5.10 Bueiros................................................................................................................. 5.11 Medidor Parshall.................................................................................................. 5.12 Problemas prticos............................................................................................... 5.13 Bibliografia.......................................................................................................... 5.14 Respostas dos problemas..................................................................................... APNDICES ................................................................................................................

72 72 75 75 76 78 82 85 89 90 93 96 99 100 101

CAPTULO 6 REDE DE DRENAGEM DE GUAS PLUVIAS (RDAP)...........................................

.

104 6.1 Generalidades....................................................................................................... 104 6.2 Principais componentes da RDAP......................................................................... 104 6.3Dimensionamento da rede de drenagem de guas pluviais

(RDAP)...................................................................................................................

105 6.4 rea Contribuinte.................................................................................................. 106 6.4.1 Em nvel de bacia e sub-bacia hidrogrfica........................................................ 106 6.4.2 Em nvel de quarteiro........................................................................................ 106 6.5 Vazo que aflui numa determinada seo da rdap.................................................. 107 6.5.1 Intensidade de precipitao................................................................................. 110 6.5.2 Tempo de concentrao...................................................................................... 110 6.5.3 Perodo de retorno ou tempo de recorrncia (TR)............................................... 114 6.5.4 Correes da vazo calculada pelo Mtodo Racional........................................ 114 6.6 Ruas...................................................................................................................... 115 6.6.1 Classificao das ruas......................................................................................... 115 6.6.2 - Dimensionamento das ruas.................................................................................. 115 6.6.3 Capacidade de escoamento de ruas e sarjetas para a chuva inicial de projeto... 117 6.6.3.1 - Inclinao longitudinal mnima admissvel...................................................... 118 6.6.3.2 - Clculo da vazo terica na sarjeta.................................................................. 118 6.6.3.3 - Clculo da vazo terica na sarjeta e rua......................................................... 119 6.6.3.4 - Clculo simplificado da vazo terica na sarjeta e rua.................................... 122 6.6.3.5 - Conhecida a vazo real clculo da profundidade na sarjeta- rua..................... 122 6.6.3.6 - Clculo simplificado da velocidade mdia na sarjeta e rua ............................. 122 6.6.4 Capacidade de escoamento da rua para a chuva mxima de projeto.................. 124 6.7 Bocas-de-lobo........................................................................................................ 125 6.7.1 Classificao das bocas-de-lobo......................................................................... 125 6.7.2 Escolha do tipo de boca-de-lobo......................................................................... 125 6.7.3 Eficincia das bocas-de-lobo.............................................................................. 125 6.7.4 Dimensionamento das bocas-de-lobo simples (ou de guia) em pontos baixos

da sarjeta............................................................................................................

127

V6.7.4.1 Quanto relao entre a profundidade de escoamento (y) e a altura da

abertura (h).......................................................................................................

127 6.7.4.2 - Bocas-de-lobo simples em pontos baixos das sarjetas sem depresso............. 128 6.7.4.3 - Bocas-de-lobo simples em pontos baixos das sarjetas com depresso............ 128 6.7.5 Dimensionamento das grelhas e das bocas-de-lobo combinadas (simples com

grelha) em pontos baixos da sarjeta....................................................................

131 6.7.6 Dimensionamento das bocas-de-lobo simples em pontos intermedirios da

sarjeta sem depresso.......................................................................................

132 6.7.7 Dimensionamento de grelha localizada em pontos intermedirios da sarjeta

sem depresso.....................................................................................................

134 6.7.8 Dimensionamento das grelhas e das bocas-de-lobo combinadas (simples com

grelha) em pontos intermedirios da sarjeta....................................................... 6.7.9 Definio da primeira boca-de-lobo...................................................................

137 141

6.7.10 Espaamento das bocas-de-lobo 142 6.7.11 rea mxima de drenagem para que a velocidade mdia de escoamento na

sarjeta-rua no ultrapasse o valor mximo permitido......................................

144 6.7.12 Localizao das bocas de lobo.................................................................... 146 6.7.13 Detalhes construtivos das bocas-de-lobo simples ou combinadas................... 146 6.8 Galerias.................................................................................................................. 146 6.8.1 Tipos de seo admitidos.................................................................................... 146 6.8.2 Dimenses mnimas............................................................................................ 146 6.8.3 Limites de velocidades....................................................................................... 147 6.8.4 Recobrimento mnimo........................................................................................ 147 6.8.5 Dimensionamento............................................................................................... 147 6.8.5.1 - Galeria circular................................................................................................. 148 6.8.5.2 - Galeria quadrada............................................................................................... 149 6.8.5.3 - Oval normal invertida....................................................................................... 150 6.8.6 - Tubo de ligao................................................................................................... 151 6.9 Desenvolvimento de projeto.................................................................................. 152 6.10 - Referncias bibliogrficas.................................................................................... 181 ANEXOS......................................................................................................................... 182

HIDROLOGIA Prof. Evaldo Miranda Coiado

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CAPTULO 1 INTRODUO 1.1 HIDROLOGIA DEFINIO, IMPORTNCIA DA HIDROLOGIA

Hidrologia a cincia que trata das propriedades, comportamento e distribuio das guas na superfcie da terra, na atmosfera terrestre, nos estratos geolgicos, bem como suas relaes com os problemas das engenharias hidrulica e sanitria, irrigao, hidroeletricidade, regularizao das ondas de cheias e guas de navegao, proteo das terras contra eroso e drenagem, etc. natureza. pois, a hidrologia uma cincia da maior importncia econmica e social, visto como questes que dizem respeito diretamente vida dos homens, dos animais e das plantas.

Apesar de certas noes bsicas terem sido conhecidas e aplicadas pelo Homem h muito tempo, como o atestam os registros egpcios sobre as enchentes no rio Nilo datados do ano 3000 A.C, e as evidncias de medidas de precipitao pluvial na ndia feitas a 350 A.C., a hidrologia uma cincia considerada nova, (PINTO, Nelson L. de Sousa e outros, 1973). 1.2 O CICLO HIDROLGICO

O elemento fundamental da hidrologia o ciclo hidrolgico que a apresentao, em fases distintas e interdependentes, da gua, desde sua queda nas precipitaes, at seu retorno atmosfera em forma de vapor, compreendendo as quatro etapas seguintes, (GARCEZ, Lucas Nogueira e ALVAREZ, Guillermo Acosta) :

- precipitaes atmosfricas (chuva, granizo, neve, orvalho); - escoamento subterrneo (infiltrao, guas subterrneas); - escoamentos superficiais (torrente, rios e lagos); - evaporao (na superfcie das guas e no solo) e transpirao dos vegetais e animais. A Figura 1.1 ilustra as fases do ciclo hidrolgico.

Figura 1.1 Ciclo hidrolgico.


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1.3 MTODOS DE ESTUDOS

Os mtodos de estudo em hidrologia distinguem-se de acordo com os processos analticos utilizados, classificando-se em Hidrologia Estocstica (Abordagens Probabilsticas), e Hidrologia Paramtrica (Abordagens Determinsticas).

Na Hidrologia Estocstica se processam os dados estatsticos coletados a partir da observao das variveis hidrolgicas, com base nas propriedades estocsticas dessas variveis (entende-se como varivel estocstica aquela cujo valor determinado por uma funo probabilstica qualquer). Na Hidrologia Paramtrica ou Determinstica so desenvolvidas e analisadas as relaes entre os parmetros fsicos em jogo nos acontecimentos hidrulicos e o uso dessas relaes para gerar ou sintetizar eventos hidrolgicos. Caractersticas dessa classificao so os processos para a obteno de hidrogramas unitrios sintticos e os mtodos de reconstituio de hidrogramas em funo de dados climticos e parmetros fsicos das bacias hidrogrficas.

1.4 PRECIPITAO

1.4.1 Generalidades

Denomina-se precipitao todas as formas de queda dgua da atmosfera para o solo, como chuva, granizo, orvalho, neblina, neve ou geada.

Este item trata, principalmente, da precipitao em forma de chuva por ser mais facilmente medida, por ser bastante incomum a ocorrncia de neve no Brasil e porque as outras formas pouco contribuem para vazo dos rios. A gua armazenada na superfcie terrestre pode ser sempre considerada como um resduo das precipitaes, (PINTO, Nelson L. de Sousa e outros, 1973).

A chuva o resultado do resfriamento que sofre uma massa de ar ao expandir-se, quando se eleva a temperatura, aumentando gradativamente a umidade relativa dessa massa de ar. Atingida a saturao, poder iniciar-se a condensao e a formao das nuvens ou mesmo a precipitao, que se apresenta tanto mais intensa quanto maior for o resfriamento e a quantidade de gua contida no ar ascendente.

A umidade atmosfrica o elemento que supre as precipitaes atravs das nuvens. Define-se a umidade atmosfrica como sendo a quantidade de gua (em forma de vapor) que o ar possui. De trs maneiras distintas pode a umidade atmosfrica ser expressa:

Umidade absoluta (Ua). a massa de vapor de gua contida em um volume

determinado de ar mido. Em gramas por metro cbico (g/m3), a umidade absoluta por ser expressa por:

TeU a .217= (1.1)

Na qual:

e = tenso (ou presso parcial) do vapor de gua na atmosfera, expressa em milibars (1 milibar = 103 dinas por cm2 = 0,75 mmHg; T = temperatura absoluta em 0C

- Por exemplo: Se temperatura T = 20 C o ar atmosfrico tiver 15 g/m3, diz-se que essa quantidade a sua umidade absoluta;


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- A uma certa temperatura T, a umidade absoluta no pode ultrapassar o valor mximo correspondente saturao, valor este indicado na Tabela 1.1. A umidade absoluta o peso especfico do vapor da gua presso parcial e e a temperatura T.

- Umidade especifica (Ue) a relao entre a massa de vapor de gua e a massa

total do ar mido. geralmente expressa em g por kg de ar mido, e pode ser calculado por:

ae p

eU .622= (1.2)

Na qual: pa= presso do ar considerado (em milibars)

- Umidade relativa (Ur). a relao entre a tenso de vapor observada e a tenso de vapor saturante mesma temperatura. normalmente expressa em porcentagem:

100.s

r eeU = (1.3)

Na qual:

Ur = umidade relativa e = tenso (ou presso parcial) do vapor de gua na atmosfera; es = tenso do vapor de gua saturante, acima da qual se condensa o vapor que se introduzir na mistura.

Geralmente, Ur aumenta a partir do nvel do solo, at atingir 100% no nvel das nuvens, quando estas existam; acima de 6 km, Ur decresce rapidamente, reduzindo-se nfima porcentagem na atmosfera superior.

Tabela 1.1 Tenso e peso de vapor no ar saturado.

Temperatura (0C) Tenso de vapor (mmHg) Peso de vapor (g/m3) -25 0,48 0,56 -20 0,78 0,89 -15 1,25 1,40 -10 1,96 2,16 -5 3,02 3,26 0 4,58 4,85 5 6,54 6,81 10 9,21 9,42 15 12,79 12,85 20 17,54 17,32 25 23,76 23,07 30 31,83 30,40 35 41,82 39,30


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1.4.2 Formao das chuvas As chuvas so formadas pela condensao do vapor atmosfrico. A condensao do

vapor da gua d-se por resfriamento ou por compresso. O processo de condensao por compresso pouco verificado na natureza. Razo por que se estuda mais a condensao por resfriamento que pode ser:

- por expanso; - por resfriamento direto; - por mistura. Por expanso. A massa de ar no saturada elevando-se, em processo convectivo,

expande-se, com conseqente resfriamento adiabtico. Devido a essa ascenso inicia-se a condensao do vapor, desde que sua tenso e tornou-se igual tenso saturante es. Desse instante em diante haver precipitao, em gotculas maiores ou menores. A condensao por expanso adiabtica prpria de regies quentes.

Por resfriamento direto. A condensao por resfriamento direto comum e se realiza

pelos deslocamentos das massas de ar de uma regio para outra de temperatura diferente, pelo contato com superfcies menos quentes, em virtude dos processos de radiao. No resfriamento por contato tem-se o chamado processo de inverso, visto virem as massas de ar de camadas superiores da atmosfera. Este fenmeno comum noite, dando origem aos orvalhos e geadas, dependendo do grau de temperatura da superfcie de contato. Sobre os rios, lagos e lagoas freqente esse fenmeno no inicio de inverno.

Por mistura. A mistura de duas massas de ar de temperaturas diferentes e em estado

de saturao, determina ao conjunto uma temperatura diferente das massas atuantes resultando uma condensao. Essa condensao d origem s nebulosidades, com provveis chuvas, neves e granizos.

1.4.3 Tipos gerais de chuva

Explicados os processos de condensao que originam as chuvas, apresentam-se os

tipos gerais de chuvas que so: - Chuva convectiva; - Chuva orogrfica; - Chuva ciclnica (ou frontal, no frontal) Chuva convectiva. Ao longo das regies equatoriais, o movimento principal do ar o

ascensional (convectivo). Essas correntes ascendentes, em sua expanso adiabtica, sofrem um resfriamento, que determina condensao e precipitaes correspondentes. Esse processo pode assim ser descrito:

1 aquecimento, pela manh, das camadas inferiores da atmosfera; 2 - expanso ascensional de acordo com o grau de aquecimento; 3 condensao do vapor da gua medida que baixa a temperatura, determinando

precipitao tarde; 4 tarde, em virtude do menor aquecimento da superfcie terrestre e mesmo em

virtude da ao das chuvas, diminui o processo convectivo, com diminuio de suprimento de umidade e conseqente paralisao das chuvas.

Ficam assim, resumidamente explicadas, as chuvas das regies equatoriais at certa hora da tarde. Essas precipitaes so tanto mais intensas quanto maiores sejam:


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a) a temperatura inicial na superfcie da terra; b) quantidade de umidade atmosfrica; c) o grau de decrescimento da temperatura do ar ao elevar-se. As chuvas convectivas tm, em geral, curta durao e grande intensidade,

abrangendo reas pequenas. Chuva orogrfica. Nas regies onde existem variaes bruscas de altitude, ocorre que,

se as massas de ar ascendem s alturas, deslizando-se pelas superfcies, se expandem adiabticamente com condensao e chuva.

A perda de umidade tanto mais importante quanto maior seja a elevao forada das massas midas, que vo secando medida que ascendem, e aumentam a precipitao com o acesso at certo ponto, onde passam a diminuir a precipitao por carncia de umidade, originando nas reas sotavento os climas ridos (reduzido o grau de pluviosidade). Por isso pode-se dizer que as chuvas orogrficas crescem com as altitudes at certo ponto, passando a decrescer, mesmo com o aumento de altitude, desde que lhe falte suprimento de umidade. Fato como esse ocorre na Argentina, onde os Andes funcionam como obstculo ascensional s correntes midas vindas do Pacfico, originando aridez no lado sotavento (pampa sul argentino). Este fato tambm ocorre no Rio Grande do Sul, com as chuvas de vero e primavera, em virtude dos ventos predominantes na poca: o nordeste.

No litoral do Estado de So Paulo, o ventos predominantes do Atlntico, carregados de umidade, arremetem contra as vertentes costeiras, forando as massas de ar a subir, produzindo as mais altas precipitaes do continente americano. A regio do alto da Serra do Paranapiacaba tem uma precipitao mdia anual superior a 4000 milmetros.

Chuva Chuva Ar seco Cadeia de montanhas Ar mido Chuva ciclnica (frontal e no frontal). causada por ciclones de depresses

centrais provocando movimentos atmosfricos ascendentes. A parte central do ciclone funciona como uma chamin, atravs da qual o ar se eleva, se expande, se resfria dinamicamente, produz condensaes e, geralmente, precipitao. Pode ser classificada como frontal e no frontal.

A precipitao frontal resulta da sobreposio de uma massa de ar quente sobre outa mais fria. Tem-se uma frente quente quando a massa de ar quente se move sobre a fria, resultando em chuvas espalhadas, de grande durao e pequena intensidade. Quando a massa fria avana sobre a quente, tem-se uma frente fria; neste caso, o ar frio passando sobre a massa de ar quente eleva-se bruscamente produzindo queda de temperatura, geada e muitas vezes chuvas intensas que abrangem reas pequenas. Quando nenhuma das massas se movimenta diz-se que a frente estacionria; originando, em geral, chuvas leves e persistentes, acompanhadas de densas neblinas.


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As frentes frias produzem chuvas intensas que causam inundaes nas pequenas bacias, enquanto que as frentes quentes so acompanhadas de chuvas mais amplamente distribudas, produzindo inundaes de vulto nas grandes bacias hidrogrficas.

A chuva no frontal produzida na rea de depresso, no interior das massas de ar quente. No ocorre em nosso pas.

1.4.4.- Medio das chuvas 1.4.4.1 Grandezas caractersticas e unidades de medidas

Altura pluviomtrica ou altura de chuva (de precipitao) (P). a altura de gua cada e acumulada sobre uma superfcie plana e impermevel sem se evaporar. No Brasil a altura de chuva expressa em milmetros. A altura de chuva pode se referir a uma chuva determinada ou a todas as precipitaes ocorridas em um certo intervalo de tempo (alturas pluviomtricas dirias, mensais, anuais).

Durao (t). Intervalo de tempo decorrido entre o instante em que se iniciou a chuva e seu trmino. medida em geral em minutos (ou em horas).

Intensidade (i). a velocidade de precipitao medida em geral em mm/min ou mm/h.

tPi = (1.4)

Na qual: i = intensidade; P = altura pluviomtrica; t = durao (tempo). Freqncia (F). o nmero de ocorrncias de uma determinada chuva (definida por

uma altura pluviomtrica e uma durao) no decorrer de um intervalo de tempo fixo. Para a aplicao em engenharia, a freqncia provvel (terica) expressa em termos de tempo de recorrncia ou de perodo de retorno, TR, medido em anos, e com o significado de que, para a mesma durao t, a intensidade i correspondente ser provavelmente igualada ou ultrapassada apenas uma vem em T anos.

1.4.4.2 Aparelhos de medio

So dois os tipos principais de aparelhos utilizados para a medida das precipitaes: os pluvimetros que recolhem a gua da chuva e armazena-a convenientemente para posterior medio volumtrica, e os pluvigrafos que registram continuamente a quantidade de chuva recolhida.

Pluvimetro. O pluvimetro normalmente empregado em So Paulo, Figura 1.2, compreende: 1) Um reservatrio cilndrico de 256,5mm de dimetro e 40 cm de comprimento, terminado por parte cnica munida de uma torneira para retirada da gua. 2) Um receptor cilndrico-cnico, em forma de funil, com borda perfeitamente circular, em aresta viva com 252,4mm de dimetro, sobrepondo-se ao reservatrio e que determina a rea de exposio do aparelho (no caso 500cm2); a parte mais delicada do aparelho e deve ser construdo e conservado cuidadosamente; ele impede tambm a evaporao da gua acumulada no


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reservatrio. 3) Uma proveta de vidro, devidamente graduada, para medir diretamente a chuva recolhida (em milmetros e em dcimos de mm). Nessa proveta vertida periodicamente a gua recolhida.

Os pluvimetros so normalmente observados uma ou duas vezes por dia, todos os dias, em horas certas e determinadas (importante); no indicam, portanto, a intensidade das chuvas ocorridas, mas somente a altura pluviomtrica diria (ou a intensidade mdia em 12 h). Pluvigrafo. Existem vrios tipos de pluviogrfos; todavia, somente trs tm sido usados mais comumente: os de caamba basculante, de peso e de flutuador. No Brasil tem-se empregado com mais freqncia o pluvigrafo do tipo flutuador de Helmann-Fuess, que constitudo de um elemento receptor e um elemento registrador, Figura 1.3.

1.4.4.3 Cuidados especiais na instalao e operao dos aparelhos de medida. 1o) Os aparelhos devem ser instalados todos mesma altura do solo (1,50m o valor

geralmente adotado; 2o) Os aparelhos devem ser colocados de forma a receber a chuva, mesmo que esta caia

obliquamente por qualquer um dos lados. Nenhum obstculo deva ter altura acima do aparelho, superior metade de sua distncia ao centro do aparelho. A distncia ao obstculo mais prximo dever ser maior ou igual a uma vez a altura do mesmo.

3o) A aresta do receptor tem que ser cuidadosamente nivelada; 4o) Se no for possvel instalar o aparelho em locais protegidos do vento, o mesmo dever

ser protegido por um cercado de madeira com 2,50m de altura e 5m de lado; 1.4.4.4 Distribuio dos aparelhos de medida.

As redes bsicas so constitudas, em geral, de pluvimetros e um nmero restrito de pluvigrafos, localizados em locais de maiores interesse (concentraes urbanas, por exemplo). No Brasil tem sido admitido a mdia de um posto por 500 ou 400 km2 como suficiente ( na Frana 1 por 200 km2; na Inglaterra 1 por 50 km2; nos Estados Unidos 1 por 310 km2). Essas redes bsicas so mantidas por rgos oficiais que publicam sistematicamente os resultados das observaes. Recomenda-se, em estudos especficos, tais como ondas de enchente, problemas de eroso e clculo de galerias pluviais, haver no mnimo um aparelho registrador (pluviogrfo) para cada quatro postos.

1.5 PROCESSAMENTO DE DADOS PLUVIOMTRICOS

Antes do processamento dos dados observados nos postos pluviomtricos, h

necessidade de se executarem certas anlises que visam verificar os valores utilizados. Entre elas podem-se citar as que seguem.

1.5.1 - Deteco de erros grosseiros.

Primeiramente devem-se detectar os erros grosseiros que possam ter acontecido, como observaes marcadas em dias que no existem (30 de fevereiro) ou erros de transcrio, como por exemplo, uma leitura de 0,36mm, que no pode ser feita, tendo-se em vista que a proveta s possui graduaes de 0,1mm.


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Figura 1.2 Detalhes das partes constituintes de um pluvimetro e de sua instalao.

[fonte: Garcez L. N. e Alvarez, G. A.]


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Figura 1.3 - Pluvigrafo do tipo flutuador de Helmann-Fuess. [fonte: Garcez L. N. e

Alvarez, G. A.]

Figura 1.4 Instalao de pluviogrfo.


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1.5.2 - Preenchimento de falhas.

Pode haver dias sem observaes ou mesmo intervalos de tempo maiores, por impedimento do encarregado de faz-la ou porque o aparelho no est funcionando. Nesse caso, a srie de dados de que se dispe numa estao X dos quais se conhece a mdia Mx num determinado nmero de anos, apresenta lacunas, que devem ser preenchidas.

Em geral adota-se o procedimento dado a seguir. 1) Supe-se que a precipitao no posto X(Px) seja proporcional s precipitaes nas

estaes vizinhas A, B, e C num mesmo perodo, que sero representadas por Pa, Pb, Pc;

2) Supe-se que o coeficiente de proporcionalidade seja a relao entre a mdia Mx e as mdias Ma, Mb, e Mc, no mesmo intervalo de anos; isto , que as precipitaes sejam diretamente proporcionais as suas mdias;

3) Adota-se como valor Px a mdia entre os trs valores calculados a partir de A, B, e C.

++= c

c

xb

b

xa

a

xx PM

MP

MM

PMM

P ...31

(1.5)

1.5.3 - Verificao da homogeneidade dos dados

Para garantir a correo das observaes sempre til comparar as precipitaes mensais, anuais (e mesmo semanais ou determinadas chuvas) e suas distribuies com as obtidas nos mesmos perodos (ou perodos equivalentes) em estaes vizinhas. Essas comparaes podem fornecer indicaes sobre a validade dos dados. Em seguida devero ser feitas a anlise e a interpretao da homogeneidade dos novos dados (mdia) com as sries das observaes na mesma estao e nas estaes vizinhas, o que feito atravs do traado de curvas duplo-acumulativas, obtidas como segue.

1) Escolhem-se trs ou quatro estaes prximas da estao que est sendo analisada; 2) Coloca-se em ordenada a mdia das observaes mensais, ms por ms, das trs ou

quatro estaes escolhidas, e em abscissa as respectivas observaes da estao; 3) Caso existirem inflexes nas curvas, indicativo de erros sistemticos ou

mudanas nas condies de medida.

1.5.4 Elementos caractersticos

Para facilitar a manipulao dos dados disponveis interessante resumir as extensas sries de dados em um certo nmero de elementos caractersticos que representem as observaes feitas. Para isso costuma-se utilizar, dentro dos conceitos estatsticos:

Valor central ou dominante. um nmero nico que representa aproximadamente toda a srie. Esse valor definido pela mdia aritmtica (Ma), pela mediana da srie (Md), ou pela moda (Mo).

Para uma distribuio aproximadamente simtrica a moda pode ser calculada utilizando a frmula emprica de Pearson dada por:

Mo = 3.Md 2.Ma (1.6) Disperso ou flutuao em torno da mdia. Que pode ser expressa pelo intervalo de

variao (que a diferena dos valores extremos), ou pela distribuio das freqncias (em


______________________________________________________

11

geral em porcentagem) calculada atravs da determinao do nmero de ocorrncias observadas para cada intervalo fixado. A disperso pode ser medida ainda pelo afastamento absoluto mdio definido por:

MXn i

.1 (1.7)

Na qual: n = nmero de elementos da srie; Xi = um elemento da srie; M = valor central ou dominante (a mdia aritmtica, ou a mediana ou a moda). A disperso ou flutuao em torno da mdia , porm, mais habitualmente expressa

pelo desvio padro amostral (Sn), definido por:

( )n

MXS ain

= 2 (1.8) E pelo respectivo coeficiente de variao amostral dado por:

MSC nv =

(1.9)

No caso das observaes em nmero reduzido utiliza-se o desvio mdio provvel dado

por:

( )1

2

1 = n

MXS in

(1.10)

Neste caso o erro provvel ser: Ep = 0,674.Sn (1.11)

1.6 ALTURA PLUVIOMTRICA ANUAL O valor da altura pluviomtrica anual varia de regio para regio, desde prximo a

zero, nas regies desrticas, at o mximo conhecido de 25000mm (Charrapunji, ndia, em 1836).

1.6.1 Mdia e valores extremos

Costuma-se usar como valor dominante de uma srie de alturas pluviomtricas anuais a mdia aritmtica dos diversos valores altura pluviomtrica anual (mdia). A organizao Meteorolgica Mundial, determina que as mdias normais de altura de precipitao anual sejam calculadas para perodos de 30 anos.

Para aplicao em Engenharia (clculo de deflvios anuais para anlise de produtividade de usinas hidreltricas, por exemplo) interessa conhecer a disperso, seja pelos valores extremos da srie, sendo usual determinar a relao entre os mesmos (varivel em


______________________________________________________

12

geral de 2 a 5), seja pelos ndices de umidade extremos, definidos pela relao entre a altura pluviomtrica anual e a altura pluviomtrica anual mdia. Nos Estados Unidos, os ndices de umidade variam entre 0,6 e 1,6 para climas midos e 0,4 e 2,0 para climas semi-ridos. Para a Capital de So Paulo, no perodo de 1934 e 1959, a mdia pluviomtrica anual, de 1 292,2 mm. Os afastamentos mximos verificados nesse perodo foram de +32% e 17% em relao mdia. A relao entre os valores mximo e o mnimo observados de 1,57 e o ndice de umidade varia de 0,83 e 1,36.

1.6.2 Lei de repartio de freqncia

Tem se verificado que a lei normal de Gauss se adapta bem a sries extensas de altura pluviomtricas anuais, desde que os elementos da srie sejam considerados sem ordem de sucesso.

Segundo a lei de Gauss, sendo M a mdia (valor central ou dominante) e Sn o desvio padro amostral, tem-se:

- 50% das observaes compreendidas no intervalo (M-2/3.Sn) e (M+2/3.Sn). - 68,26% das observaes compreendidas no intervalo (M-Sn) e (M+Sn). - 95% das observaes compreendidas no intervalo (M-2.Sn) e (M+2.Sn). - 99,7% das observaes compreendidas no intervalo (M-3Sn) e (M+3Sn). Por exemplo, sendo a curva de Gauss simtrica, tem-se que 2,5% de probabilidade do

valor ser inferior a (M-2.Sn) e 2,5% de probabilidade de ser superior a (M+2Sn) e assim por diante.

O ajuste da srie de valores segundo a curva normal de Gauss facilitado pelo uso de papis de probabilidade, Figura 1.5, nos quais so marcadas a freqncia e o valor do elemento. A reta mais provvel ajustada aos pontos assim obtidos permite determinar a probabilidade de ocorrncia ou o tempo de recorrncia (geralmente indicado no prprio papel) de um determinado valor de precipitao.

1.7 ALTURAS PLUVIOMTRICAS MENSAIS

Para caracterizar as variaes mensais das precipitaes, podem-se utilizar os

coeficientes pluviomtricos mensais (em porcentagem), que so obtidos a partir das mdias pluviomtricas mensal, dadas pelo quociente da altura pluviomtrica anual por 12. Pode-se, tambm, utilizar coeficientes pluviomtricos acumulados, que do, para cada ms, a porcentagem da altura pluviomtrica anual cada desde o incio do ano at o ms considerado.

O estudo das alturas pluviomtricas mensais pode ser feito nas mesmas bases indicadas para o estudo das alturas pluviomtricas anuais, sendo habitual indicar (para um estudo completo) para cada ms, por meio de tabelas e grficos:

- a mdia mensal; - as mximas e mnimas mensais observadas durante o perodo considerado; - o desvio padro e o coeficiente de variao; - a distribuio das freqncias com base na qual se pode ajustar uma curva terica

de probabilidade que permita a previso de ocorrncias excepcionais dum funo dos tempos de retorno ou de recorrncia.


______________________________________________________

13

Estao:

Periodo:

Ma:

Sn:Pro

bab

ilidad

e (

% )

Tem

po d

e re

corr

enci

a e

m a

nos

0,01

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

95

98

99

99,8

99,9

99,99

10 000

2000

1000

500

200

100

50

20

10

5

2

5

10

20

50

100

200

500

1000

2000

10 000

Alturas pluviomtricas anuais em (mm)

Figura 1.5 - Papel de probabilidade aritmtico normal.


______________________________________________________

14

1.8 ALTURAS PLUVIOMTRICAS DIRIAS

Para problemas, como a elaborao de cronogramas para execuo de obras, e

problemas ligados distribuio de gua para a irrigao, importante conhecer o nmero de dias em que ocorrem precipitaes e sua distribuio ao longo do ano. Uma anlise estatstica desse aspecto particular pode ser elaborada com base nos mesmos conceitos anteriormente indicados.

1.9 PRECIPITAO MDIA SOBRE UMA REA

At agora foi visto como se analisam os dados colhidos em um ponto isolado (estao pluviomtrica), e a princpio, esses dados somente so vlidos para uma rea pequena ao redor do aparelho. Para se calcular a precipitao mdia em uma superfcie qualquer, necessrio utilizar os dados das estaes localizadas dentro dessa superfcie e das reas vizinhas. H trs mtodos de clculo:

- Mdia aritmtica; - Mtodo de Thiessen; - Mtodo das isoietas.

1.9.1 Mdia aritmtica Consiste em determinar a mdia aritmtica das precipitaes medidas nas estaes

existentes na rea considerada ou em reas vizinhas. A American Society of Civil Engineers (ASCE) recomenda que se use esse mtodo apenas para bacias menores que 5000 km2, se as estaes forem distribudas uniformemente e a rea for plana ou de relevo muito suave.

Segundo Garcez e Alvarez, (1999), esse mtodo deve ser aplicado somente quando a variao das precipitaes entre as estaes for muito reduzida e a distribuio das estaes de medida for uniforme:

O mtodo deve ser aplicado quando:

mdiaPPP minmax < 0,50 (ou menor que 0,25, segundo outros autores) (1.12)

P1X P2X P3X P4X

n

PP

n

ii

m

== 1 (1.13)


______________________________________________________

15

1.9.2 Mtodo de Thiessen

Este mtodo d bons resultados quando o terreno no muito acidentado. Consiste em

dar pesos aos totais precipitados, em cada aparelho, proporcionais rea de influncia de cada um, que determinada da seguinte maneira:

1) As estaes adjacentes devem ser unidas por linhas retas formando tringulos; 2) Traam-se perpendiculares a essas linhas a partir das distncias mdias entre as

estaes e obtm-se polgonos limitados pela rea da bacia; 3) A rea Ai de cada polgono o peso que se dar precipitao registrada em

cada aparelho (Pi); 4) - A mdia ser dada por:

= ni

n

ii

m

A

APP

1

1.

(1.14)

1.9.3 Mtodo das isoietas

Medida a precipitao, por diversos aparelhos situados na rea, traam-se as isoietas

que so curvas constitudas por pontos de iguais precipitaes. Tem-se, portanto, o mapa de chuva que se assemelha a um traado de curva de nvel de uma elevao tal como um morro. Pode-se traar as isoietas pelo critrio de Engels que estabelece o seguinte: suponham-se locados num mapa as precipitaes de quatro estaes com a mesma precipitao P.

As quatro estaes (E1, E2, E3, e E4) de precipitao P so interligadas por alinhamentos retos, de cujos ngulos traamos as bissetrizes. A isoieta traada tangencialmente s bissetrizes por trao contnuo, como ilustrado na figura seguinte.

Traadas as isoietas, medem-se as reas (Ai) entre as isoietas sucessivas de

precipitaes (Pei e Pei+1) e calcula-se a precipitao mdia por:


______________________________________________________

16

+

=+

n

i

neiei

i

m

A

PPAP

1

1

1

2.

(1.15)

1.10 VARIAO DA INTENSIDADE DE PRECIPITAO COM A

DURAO E A FREQNCIA A mxima intensidade mdia observada dentro de uma mesma precipitao pluvial varia inversamente com a amplitude de tempo em que ocorreu. E, as precipitaes so tanto mais raras quanto mais intensas. Essas duas concluses esto sempre presentes nas frmulas empricas do tipo:

( )mn

R

btTai +=.

(1.16)

Na qual: i = intensidade (geralmente em mm/hora); TR = tempo de recorrncia em anos; t = durao do evento (geralmente em minutos); a e b = parmetros que varia com o local; n e m = expoentes a serem determinados para cada local.

Frmulas empricas do tipo da Equao 1.16 para algumas cidades brasileiras.

- Para a cidade de So Paulo, (duraes menores ou iguais a 60 minutos):

( ) ( ) 0144,0.86,0112,0

15.6,1677

+= RTR

tTi

(1.17)

- Para a cidade de So Paulo, (duraes maiores a 60 minutos):

82,0

15,0.23,42t

Ti R= Obs.: nesta equao t est em horas (1.18)

As Equaes 1.17 e 1.18 foram obtidas por Occhipinti e Marques, perodo de estudos 1928 1964. - Outra frmula para a cidade de So Paulo:

( ) 89,0181,0

15.9,1747

+= tTi R

(1.19)

A frmula 1.19 foi obtida por WILKEN, 1978, perodo de estudos 1934 a 1959.


______________________________________________________

17

- Para a cidade do Rio de Janeiro - RJ:

( ) 74,015,0

20.1239

+= tTi R

(1.20)

A frmula 1.20 foi obtida pelo Engo. Ulysses Alcntara.

- Para a cidade de Curitiba - PR:

( ) 15,1127,0

26.5950

+= tTi R

(1.21)

- Para a cidade de So Carlos-SP:

( ) 935,0236,0

16.1519

+= tTi R

(1.22)

- Para a cidade Porto Alegre - RS:

( ) 72,0196,0

10.86,509

+= tTi R

(1.23)

- Para a cidade Belo Horizonte - MG:

( ) 84,0100,0

20.9,1447

+= tTi R

(1.24)

- Para a cidade Campinas - SP:

( ) 007,0.9483,01359,0

20

.86,2524+= RT

R

tTi

(1.25)

- Para a cidade Limeira - SP:

( ) 0056,0.087,11726,0

25.8,4653

RTR

tTi += para t 2 horas

(1.26)

A frmula 1.21 foi obtida por Pedro V. Parigot de Souza. Nas frmulas acima, i a intensidade em mm/hora, t a durao da chuva em minutos (com exceo da Equao 1.18 que t em horas) e o tempo de recorrncia TR em anos. O livro Chuvas Intensas no Brasil, do Engo. Otto Pfafstetter apresenta dados de chuvas intensas registradas em 98 pontos do Servio de Meteorologia do Ministrio da Agricultura, situados em localidades distribudas em todo o territrio brasileiro. 1.11 VARIAO DA INTENSIDADE MDIA DE PRECIPITAO

COM A REA

inadequado avaliar a intensidade mxima mdia de uma certa durao para um perodo de recorrncia TR em cada posto e depois supor que a mdia dessas intensidades represente a intensidade mxima mdia de mesma freqncia sobre toda a rea, GENOVEZ,


______________________________________________________

18

sd. Isso corresponderia a admitir a ocorrncia simultnea de vrios eventos raros, coincidncia que corresponderia a um perodo de recorrncia muito superior a TR. Somente para valores de TR muito pequenos (da ordem de um ano), isso seria aproximadamente correto, GENOVEZ sd. Alguns pesquisadores procuraram estudar a variao da intensidade da chuva a partir do centro da mesma (ponto em que ela mxima), independentemente de consideraes de freqncia. Frhling props a seguinte frmula emprica: ( )Lii .009,01.0 = (1.27)

Na qual: i = intensidade (mm/hora) a uma distncia L (metros) do centro da chuva; i0 = intensidade (mm/hora) medida no centro da chuva.

A frmula (1.27) indica que a intensidade da chuva nula a uma distncia de 12,5 Km do centro, ou seja, que a chuva pode ser considerada como cobrindo uma superfcie correspondente a um crculo de 25 km de dimetro. Segundo este critrio, a chuva crtica ser aquela cujo centro da precipitao coincida com o centro geomtrico da bacia hidrogrfica. Nestas condies, a intensidade pluviomtrica mdia, para a bacia considerada, pode ser calculada pela expresso:

= Lm dLiLi 0 .1 (1.28)

( )dLLiL

iL

m = 0 2/10 .009,01..1 (1.29)

( )dLLLii

L

m = 0 2/10 .009,01. (1.30)

= 2/30 .32.009,0. LL

Liim

(1.31)

( )2/10 .006,01. Liim = (1.32)

Na qual: im = intensidade mdia, em mm/hora; i0 = intensidade no centro da chuva, em mm/hora; L = metade da maior dimenso da bacia, em metros.

CHOW, 1967, LINSLEY & FRANZINI, 1978, e WILKEN, 1978, sugerem, para determinar a variao da intensidade de precipitao com a rea da bacia, o grfico da Figura 1.6.

Pode-se observar que as chuvas de maior durao distribuem-se mais uniformemente sobre a bacia, e tambm que, medida que se aumenta a intensidade no centro da chuva, para a mesma durao, mais uniforme a sua distribuio sobre a rea. Para certas duraes e rea relativamente pequenas a reduo na intensidade ser to pequena que no seria justificvel consider-la, uma vez que os erros cometidos na avaliao das outras grandezas j seriam de


______________________________________________________

19

ordem superior a esse refinamento de clculo. A superfcie a partir da qual deve ser levada em conta essa reduo uma questo ainda a ser mais explorada.

Figura 1.6 Relaes de (im/i0) com a rea da bacia hidrogrfica (A) para vrias durao de precipitao [fonte LINSLEY & FRANZINI, 1978]

1.12 - PROBLEMAS 1.1 Os dados de chuvas observados nas trs estaes A, B, e C, localizados numa mesma rea so os apresentados na Tabela seguinte. Verificou-se que no dia 21 de fevereiro de 1991 o instrumento da estao A no registrou a chuva ocorrida neste dia. A partir dos dados observados nas trs estaes preencher a falha verificada no dia 21 de fevereiro de 1991 na estao A. (R.: 21,5 mm)

Precipitaes (mm) Dia/Ms/Ano

A B C 2/2/1991 52 31 16 3/2/1991 21 11 22 4/2/1991 47 40 42 7/2/1991 43 36 44 15/2/1991 7 12 34 16/2/1991 53 46 43 17/2/1991 54 47 35 20/2/1991 39 34 53 21/2/1991 - 19 21 31/2/1991 43 37 34


______________________________________________________

20

1/3/1991 23 36 29 6/3/1991 34 31 47 7/3/1991 42 51 48 8/3/1991 43 35 23 22/3/1991 12 32 26 23/3/191 51 46 53

1.2 A partir da srie anual de precipitaes ocorridas em So Paulo, na Estao gua Funda, no perodo de 1934 a 1959, pede-se calcular:

a) Valores extremos; b) Mdia aritmtica; c) Mediana; d) Moda; e) Desvio padro; f) Erro provvel; g) Coeficiente de variao; h) Alturas pluviomtricas anuais mximas e mnimas provveis para os perodos de recorrncia de 10, 50, 100, 1000, e 10000 anos.

(R.: a) Extremo superior (mximo) = 1693,1 mm; Extremo inferior (mnimo) = 1074,4 mm. b) 1295,3mm. c) 1268,35mm. d) 1272,05. e) 179,83mm. f) 121,2mm. g) 13,88%. h) uma vez a cada 10 anos, 1080mm (mnima) e 1510mm (mxima); uma vez a cada 50 anos, 950mm (mnima) e 1650mm (mxima); uma vez a cada 100 anos, 900mm (mnima) e 1700mm (mxima); uma vez a cada 1000 anos, 775mm (mnima) e 1830mm (mxima); uma vez a cada 10000 anos, 650mm (mnima) e 1940mm (mxima).

Ano/Precipitao anual em (mm) 1934 1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 19461253,0 1499,8 1292,3 1591,6 1405,3 1131,0 1133,1 1216,0 1185,0 1102,4 1074,4 1364,4 1088,9

Ano/Precipitao anual em (mm)

1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 19591619,9 1178,4 1291,4 1371,4 1177,6 1283,7 1192,2 1079,7 1105,6 1460,4 1693,1 1567,7 1319,1

1.3 A partir da srie anual de precipitaes ocorridas no municpio de Leme-SP, na Estao Cresciomal - Prefixo D4-030, Bacia Hidrogrfica do Turvo, no perodo de 1950 a 1979, pede-se calcular:

a) Valores extremos; b) Mdia aritmtica; c) Mediana; d) Moda; e) Desvio padro; f) Erro provvel; g) Coeficiente de variao; h) Alturas pluviomtricas anuais mximas provveis para os perodos de recorrncia de 10, 50, 100, 1000, e 10000 anos.


1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 19621302,50 1302,00 1747,90 972,50 1195,10 1377,70 1178,30 1624,60 1573,10 1090,10 1513,70 1187,70 1608,10


______________________________________________________

21

Ano/Precipitao anual em (mm) 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975986,70 1242,70 1291,4 1285,90 1490,10 845,10 1035,00 1555,0 1183,50 1565,00 1465,40 1195,00 1309,60


1976 1977 1978 1979 1916,00 1260,70 1076,30 1137,40

[Colaborao do estudante de Engenharia Civil: Mrio Henrique Dias Pelissari]

(R.: a) Extremo superior (mximo) = 1916,00 mm; Extremo inferior (mnimo) = 845,10 mm. b) 1324,10 mm. c) 1273,30mm. d) 1171,70. e) 248,88mm. f) 167,74mm. g) 18,79%. h) uma vez a cada 10 anos 1650mm (mxima); uma vez a cada 50 1825mm (mxima); uma vez a cada 100 anos 1900mm (mxima); uma vez a cada 1000 anos 2080mm (mxima); uma vez a cada 10000 anos 2220mm (mxima).

1.4 - Sejam as 5 estaes pluviomtricas de uma determinada rea A, mostradas na figura seguinte, determinar a precipitao mdia pelos mtodos da mdia aritmtica e de Thiessen.

2 1 3 4 5 Dados:

Estaes reas de Influncia Km2

% da rea total Precipitaes (mm)

Pi. Ai 1 23,60 2 24,30 3 22,00 4 16,00 5 13,40 A = 500 100

R.: Mdia aritmtica, Pm = 19,86mm. Mtodo de Thiessen, Pm = 18,63mm.

1.5 - Sejam as 3 estaes pluviomtricas da bacia do rio Capivari, mostradas na figura seguinte, determinar a precipitao mdia pelos mtodos da mdia aritmtica e de Thiessen, referente aos trs dias indicados.


______________________________________________________

22

N

Bacia do rio Capivari (rea total = 1 058 km2)

Dados Pluviomtricos:

Local Dia/Ms/Ano Precipitao (mm)

01/02/1954 51,8 07/02/1954 46,8

Praia Grande

08/02/1954 1,5 01/02/1954 31,2 07/02/1954 47,0

Bocaiva

08/02/1954 37,2 01/02/1954 15,6 07/02/1954 33,8

Estao Experimental

08/02/1954 25,4 R.: Mdia aritmtica, Pm = 32,3mm. Mtodo de Thiessen, Pm = 34,11mm. 1.6 A partir das isoietas da precipitao pluvial, mostradas na figura seguinte, calcular a precipitao mdia pelo Mtodo das Isoietas referente ao polgono indicado. Dados: A1=1,598km2; A2=1,183km2; A3=1,681km2; A4=2,241km2; A5=2,179km2; A6=1,971km2; A7=2,158km2; A8=1,598km2; A9=1,577km2; A10=1,701km2; A11=1,058km2; A12=1,017km2; A13=0,872km2; A14=0,560km2; A15=0,415km2; A16=0,270km2; A17=0,145km2.


______________________________________________________

23

(R.: Pm = 52,45mm) 1.13 - BIBLIOGRAFIA GARCEZ, Lucas Nogueira e ALVAREZ, Guillermo Acosta. Hidrologia. Editora Edgard

Blucher Ltda. So Paulo. 2 Edio. 1999. PINTO, Nelson L. de Sousa; HOLTZ, Antonio Carlos Tatit; MARTINS, Jos Augusto.

Hidrologia de Superfcie. Editora Edgard Blucher Ltda. So Paulo. 1 Edio. 1973. PROJETO RECOPE FINEPE. Vrios Autores. Hidrologia Aplicada Gesto de Pequenas

Bacias Hidrogrficas. ABRH Associao Brasileira de Recursos Hdricos. 2001 RIGHETTO, Antonio Marozzi. Hidrologia e Recursos Hdricos. Publicao EESC-USP So

Carlos. 1998 VILLELA, S. M. e MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. Editora McGraw-Hill do Brasil

Ltda. So Paulo, 1975. WILKEN, Paulo Sampaio. Engenharia de Drenagem Superficial. CETESB Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental. So Paulo. 1978.

CAPTULO 2 BACIAS HIDROGRFICAS 2.1 INTRODUO Bacia hidrogrfica (ou bacia contribuinte, ou bacia de drenagem) de uma seo transversal de um curso de gua a rea geogrfica coletora de gua de chuva que, escoando pela superfcie do solo atinge a seo considerada.

As guas de chuva que caem sobre uma bacia hidrogrfica chegam a uma seo S considerada de um curso de gua atravs da rede de drenagem de montante. A rede de drenagem, por sua vez, constituda por cursos de gua (rios) perenes, intermitentes, cortantes, e efmeros.

Rios perenes. So aqueles que fluem constantemente. Tem sua vazo varivel em funo dos perodos de chuvas, porm no secam.

Rios intermitentes. Escoam durante os perodos das chuvas e tendem a secar devido a fraca alimentao do lenol fretico. O maior rio seco do mundo o Jaguaribe onde est a represa de Ors no Nordeste Brasileiro.

Rios cortantes. So rios que correm em certos trechos. So dependentes de alimentao heterognea do lenol fretico ao longo do curso e em trechos a evaporao torna-os secos.

Rios efmeros. Que circulam apenas na poca das chuvas no contando com alimentao do lenol fretico.

Os rios quanto suas confluncias podem se classificar como rios de primeira, segunda, terceira, quarta, e etc, ordem, (ver item 2.4.2).

S

Figura 2.1 Bacia hidrogrfica referente seo S.


25 ______________________________________________________ 2.2 INDIVIDUALIZAO DA BACIA HIDOGRFICA O volume total de gua que passa em determinado tempo em uma seo transversal de um curso dgua composto de guas provenientes das chuvas que caem diretamente sobre a superfcie livre, ou sobre o solo da bacia hidrogrfica e que atingem o leito do curso de gua aps ter escoado superficialmente, ter percorrido caminhos sub superficiais e subterrneos. Os limites de uma bacia hidrogrfica so definidos por dois tipos de divisores de gua ou espiges que a separam das bacias vizinhas, sendo um divisor topogrfico ou superficial e um divisor fretico ou subterrneo, Figura 2.2. O divisor topogrfico condicionado pela topografia, a linha de separao que divide as precipitaes que caem sobre o terreno encaminhando o escoamento superficial para diferentes reas que constituiro o conjunto de bacias hidrogrficas. Este divisor segue uma linha rgida em torno da bacia atravessando o curso de gua somente no ponto de sada. Une os pontos de mxima cota entre bacias, o que no impede que no interior de uma bacia existam picos isolados com cotas superiores a qualquer ponto do divisor. O divisor fretico determinado geralmente pela estrutura geolgica, podendo as vezes ser influenciado tambm pelo topografia. Este divisor fixa os limites da rea que contribui com o escoamento subterrneo para o sistema fluvial. terreno lenol fretico (estiagem) divisor topogrfico divisor fretico curso dgua (poder ser intermitente) rocha impermevel Rio X (perene) Rio Y (perene) Rio Z (perene)

Figura 2.2 Divisores topogrfico e fretico.

As reas demarcadas pelos divisores topogrfico e fretico, dificilmente so iguais. Devido dificuldade de se determinar o divisor fretico, uma vez que a sua posio varia com as flutuaes do lenol fretico, costuma-se considerar que a rea da bacia hidrogrfica aquela delimitada pelo divisor topogrfico, VILLELA & MATTOS, 1975. Quando os dois divisores no coincidem, diz-se que h uma fuga ou vazamento de gua da bacia, e que igual ao escoamento subterrneo, proveniente da rea situada entre os dois divisores. Em bacias hidrogrficas pequenas (*), o vazamento devido a no coincidncia dos divisores pode ser um fator importante. Nas grandes bacias, a magnitude dos vazamentos ou acrscimos insignificante.


26 ______________________________________________________ Tanto o escoamento superficial como o subterrneo caminha para o talvegue (= linha que une os pontos de mnima cota das sucessivas sees transversais da bacia). Alguns autores denominam de bacia hidrogrfica quando se considera somente a contribuio do escoamento superficial e de bacia hidrogeolgica quando se considera a contribuio dos escoamentos superficiais e subterrneos. 2.3 CARACTERSTICAS TOPOGRFICAS 2.3.1 Delimitao e rea da bacia. Em uma planta topogrfica da rea traa-se o divisor de guas. Esta planta deve ter altimetria e escalas adequadas (as mais adequadas so: 1 para 5000, com curvas de nvel de 5 em 5 metros, para bacias urbanas e escala 1 para 10000, com curvas de nvel de 10 em 10 metros, para bacias rurais). Aps a delimitao, com auxlio de um planmetro ou por meios geomtricos, calcula-se a rea da bacia (= rea plana, projeo horizontal, compreendida entre seus divisores). 2.3.2 Curvas caractersticas. So as curvas que caracterizam a topografia de uma bacia hidrogrfica. So elas: Curva hipsomtrica: representa as reas de uma bacia hidrogrfica situadas acima ou abaixo das diversas curvas de nvel. Constri-se o grfico colocando-se as reas num eixo e as altitudes no outro, Figura 2.3. Na Tabela 2.1 as colunas 1, 3, 4, 5 e 6 mostram como se obteve a curva hipsomtrica. No eixo das ordenadas, ou seja, no eixo correspondente s cotas, marca-se o menor valor do intervalo de cotas da coluna 1, e no eixo das abscissas marca a porcentagem da rea acumulada, coluna 6. Curva das freqncias altimtricas: um histograma (diagrama em degraus) apresentando as superfcies compreendidas entre altitudes escalonadas (por exemplo: de 20 em 20 metros), Figura 2.4. As colunas 1, 3 e 5 da Tabela 2.1 mostram como se obteve a curva das freqncias altimtricas. _____________ Nota: (*) Os estudos hidrolgicos mostram que h uma diferena marcante entre a pequena e a grande bacia de drenagem, que no depende exclusivamente do seu tamanho. Para uma bacia de drenagem pequena, as vazes so influenciadas principalmente pelas condies climticas da localidade, fsicas do solo e da cobertura sobre a qual o homem tem algum controle; assim, no seu estudo hidrolgico dada maior ateno prpria bacia. Para uma bacia grande, o efeito do armazenamento no leito do curso dgua torna-se muito pronunciado, de tal modo que nela predomina o estudo hidrolgico do curso dgua efetuando-se medidas diretas das vazes em pontos predeterminados e estudos estatsticos das vazes, os quais so muitas vezes estendidos e extrapolados. Uma caracterstica distinta da pequena bacia o fato de que o efeito do escoamento superficial na bacia afeta muito mais o valor da vazo mxima do que o efeito do armazenamento do curso dgua. Tal efeito , todavia, muito pronunciado nas grandes bacias, WILKEN, 1978.


27 ______________________________________________________ Tabela 2.1 Dados para a construo das curvas hipsomtrica e das freqncias altimtricas.

1 2 3 4 5 6 7 Cotas (m)

Ponto mdio

(m)

rea (km2)

rea Acumulada

(km2)

% da rea

% da rea

Acumulada

Coluna 2 X

Coluna 3 940 920 930 1,92 1,92 1,08 1,08 1 785,6 920 900 910 2,90 4,82 1,64 2,72 2 639,0 900 880 890 3,68 8,50 2,08 4,80 3 275,2 880 860 870 4,07 12,57 2,29 7,09 3 540,9 860 840 850 4,60 17,17 2,59 9,68 3 910,0 840 820 830 2,92 20,09 1,65 11,33 2 423,6 820 800 810 19,85 39,94 11,20 22,53 16 078,5 800 780 790 23,75 63,69 13,40 35,93 18 762,5 780 760 770 30,27 93,96 17,08 53,01 23 307,9 760 740 750 32,09 126,05 18,10 71,11 24 067,5 740 720 730 27,86 153,91 15,72 86,83 20 337,8 720 700 710 15,45 169,36 8,72 95,55 10 969,5 700 - 680 690 7,89 177,25 4,45 100,00 5 444,1

Total 177,25 136 542,1 Bacia: Ribeiro do Lobo SP Mapa: IBGE

rea de drenagem: 177,25 km2 Escala: 1:50000

680690700710720730740750760770780790800810820830840850860870880890900910920

0 20 40 60 80

% da rea acumulada (Col. 6)

Cot

a (m

) (m

enor

es v

alor

es d

a C

ol.1

)

100

Figura 2.3 Curva hipsomtrica


28 ______________________________________________________ Altitude mdia = m

ColunaColuna 770

25,1771,136542

37 =

% da rea (Coluna 5) 18,10 4,45 1,64 1,08 940 920 900 880 860 840 820 800 780 760 740 720 700 680 Cotas em (m) (Coluna 1) 750 m = altitude mais freqente

Figura 2.4 Curva das freqncias altimtricas

2.3.3 Altitudes caractersticas. Altitude mediana: a correspondente ao valor mdio do eixo das superfcies (em % ou km2) da curva hipsomtrica que representa as reas da bacia, Figura 2.3. Este valor ser, no caso das superfcies serem consideradas em porcentagem da rea total, o correspondente a 50%; e no caso das superfcies serem consideradas em km2 ou outra unidade de rea qualquer, o correspondente ao valor da metade da rea da bacia. Altitude mais freqente: a altitude correspondente % da rea mxima da curva das freqncias altimtricas, Figura 2.4. Altitude mdia: determinada por um dos seguintes procedimentos:

- A Tabela 2.1, nas colunas 1, 2, 3 e 7 mostram a seqncia de clculos para se obter a altitude mdia da bacia.

Altitude mdia da bacia = 37

ColunaColuna (2.1)

- Algum autor obtm esta altitude da curva hipsomtrica traando um retngulo de rea equivalente a rea compreendida entre a curva hipsomtrica e os eixos.

Da Figura 2.3, tem-se que: Altitude mxima 940 m. Altitude mnima 680 m Altitude mdia 770 m (valor calculado) Altitude mediada 764 m (corresponde a 50 % da rea acumulada)


29 ______________________________________________________ Da Figura 2.4, tem-se que: O valor da altitude mais freqente 750 m. 2.3.4 Curva de distribuio das declividades da bacia. O relevo da bacia hidrogrfica contribuinte um dos fatores principais na formao das enchentes de um rio, afetando as condies meteorolgicas, processos erosivos, regime hidrulico das enchentes e a expresso quantitativa da velocidade de escoamento e de perdas de gua durante as chuvas. O relevo tem duplo efeito nas perdas de gua: de um lado, influencia o regime de infiltrao e, de outro, afeta as perdas atravs da reteno do enchimento do micro-relevo, WILKEN, 1978. Os relevos podem ser classificados, qualitativamente, de acordo com as suas declividades mdias. A curva de distribuio das declividades da bacia apresenta na abscissa (em % ou km2) as superfcies dos terrenos cuja declividade excede os valores marcados nas ordenadas, Figura 2.5. A tabela 2.2 mostra como obter a curva de distribuio das declividades da bacia. Tabela 2.2 Distribuio de declividades

1 2 3 4 5 6 Declividade

em m/m

Nmero de

ocorrncias

Porcentagem do

total

Porcentagem acumulada

Declividade mdia do intervalo

Coluna 2 X

Coluna 5 0,0000 0,0049 249 69,55 100,00 0,00245 0,6100 0,0050 0,0099 69 19,27 30,45 0,00745 0,5141 0,0100 0,0149 13 3,63 11,18 0,01245 0,1618 0,0150 0,0199 7 1,96 7,55 0,01745 0,1222 0,0200 0,0249 0 0,00 5,59 0,02245 0,0000 0,0250 0,0299 15 4,19 5,59 0,02745 0,4118 0,0300 0,0349 0 0,00 1,40 0,03245 0,0000 0,0350 0,0399 0 0,00 1,40 0,03745 0,0000 0,0400 0,0449 0 0,00 1,40 0,04245 0,0000 0,0450 0,0499 5 1,40 1,40 0,04745 0,2373

Total 358 100,00 - - 2,0572

Declividade mdia = 26

3580572,2

aTotalColunaTotalColun= = 0,00575 m/m

Com os dados analisados obtiveram-se uma declividade mdia de 0,00575 m/m, ou 0,575%, e uma declividade mediana de 0,36%, mostrando que a bacia possui, em mdia, baixa declividade, o que resulta numa reduo dos picos de enchente devido baixa velocidade do escoamento.


______________________________________________________ 30

00,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,010,0110,0120,0130,0140,0150,0160,0170,0180,0190,020,0210,0220,0230,0240,0250,0260,0270,0280,0290,030,0310,0320,0330,0340,0350,0360,0370,0380,0390,040,0410,0420,0430,0440,0450,0460,0470,0480,0490,05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Porcentagem acumulada (%) [Coluna 4]

Valo

r men

or d

o in

terv

alo

de d

ecliv

idad

es d

a C

olun

a 1

Figura 2.5 Curva de distribuio de declividades da Bacia do Ribeiro do Lobo.


31 ______________________________________________________

Horton, segundo GENOVEZ, SD, apresentou o seguinte mtodo para a determinao da declividade mdia da bacia, Figura 2.6.

Curva de nvel LT = linhas intermedirias entre as curvas de nvel Curva de nvel LT c Curva de nvel LT b Curva de nvel d X Curva de nvel a Rio

Figura 2.6 Bacia hidrogrfica com curvas de nvel

Sendo: A1 = rea da faixa abcd; c1 = largura mdia da faixa abcd (=A1/l1); l1 = comprimento da curva de nvel X; i = declividade mdia da faixa abcd; I = declividade mdia da bacia hidrogrfica; D = eqidistncia entre as curvas de nvel; A = rea da bacia; L = comprimento total das curvas de nvel

temos que:

1

1

1 AlD

cDi == (2.2)

Baseando-se na mdia ponderada das declividades em relao as reas:

AA

AlD

AA

AlD

AA

AlDI n

n

n ......... 22

21

1

1 +++= (2.3)

Portanto, tem-se:


32 ______________________________________________________

( )ALDlll

ADI n

..... 21 =+++= (2.4)

Sendo: I em (%); D em (m); L em (m); A em (m2). 2.3.5 Perfil longitudinal do curso dgua. No estudo de uma bacia hidrogrfica contribuinte, necessria a determinao dos perfis longitudinais do fundo do vale principal e dos secundrios, os quais so representados marcando-se em abscissas os comprimentos desenvolvidos do leito e em e em ordenadas as altitudes do fundo, Figura 2.7. No perfil longitudinal do curso dgua h a distinguir: Linha S1 Representa a declividade mdia entre dois pontos. No representativa da declividade mdia do perfil longitudinal do curso dgua, Figura 2.7. Linha S2 Determina uma rea entre ela e o eixo das abscissas igual a rea compreendida entre a curva do perfil longitudinal do curso dgua e o eixo das abscissas. o valor mais representativo e racional da declividade mdia do perfil longitudinal do curso dgua, Figura 2.7. Tabela 2.3 Perfil longitudinal do rio

1 2 3 4 5 Cota (m)

Distncia (m)

Distncia L* (km)

Distncia L* Acumulada

(km)

Distncia real L** (km)

680 7100 7,100 7,100 7,100 700 500 0,500 7,600 0,500 720 3 375 3,375 10,975 3,375 740 5 375 5,375 16,350 5,375 760 850 0,850 17,200 0,850 780 1 330 1,330 18,530 1,330 800 350 0,350 18,880 0,350 820 350 0,350 19,230 0,350 840 880 0,880 20,110 0,880 860 950 0,950 21,060 0,950 880 400 0,400 21,460 0,400 900 540 0,540 22,000 0,540

Total 22 000 22,000 22,000 L* = distncia medida na horizontal L** = distncia real medida em linha inclinada Linha S1:

mmS /01091,022000240

1 == (2.5)

Linha S2:


33 ______________________________________________________

mmS /00606,022000

3,1332 == (2.6)

660670680690700710720730740750760770780790800810820830840850860870880890900

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Distncias acumuladas (km) [Coluna 4]

Cot

as (m

) [C

olun

a 1]

Linha S1793,30

Linha S2

Figura 2.7 Perfil longitudinal do Ribeiro do Lobo (a partir da foz) 2.4 CARACTERSTICAS FLUVIO-MORFOLGICAS 2.4.1 Forma da bacia A forma superficial de uma bacia hidrogrfica importante devido ao tempo que leva a gua existente nos limites da bacia para chegar da mesma (tempo = tempo de concentrao). Tempo de concentrao: definido como o tnecessrio para que toda a bacia contribua para a se Muito se tem escrito e discutido a respeito dacontribuinte e sua influncia sobre o valor da vazobtido, a esse respeito, um conceito mais qualitativo da bacia ter uma influncia sobre o escoamento glhidrograma resultante de uma determinada chuva, W Para caracterizar a forma da bacia foram prop Fator de forma ou ndice de conformao (Ke o comprimento do eixo da bacia hidrogrfica (L). Mede-se o comprimento do eixo da bacia (Llongo desde a foz, passando pela cabeceira mais dista sadaeo foqoILosf)

)nmpo, a partir do incio da precipitao, em estudo. orma geomtrica da bacia hidrogrfica mxima. Todavia, at agora, tem-se

ue quantitativo. evidente que a forma bal e sobretudo sobre o andamento do KEN, 1978. tos os seguintes ndices: a relao entre a largura mdia (B)

quando se segue o curso dgua mais te da bacia, at o divisor de guas.


34 ______________________________________________________ A largura mdia (B) obtida quando se divide a rea pelo comprimento do eixo da bacia. Portanto:

LBK f = (2.7)

Mas:

LAB = (2.8)

Portanto:

2LAK f = (2.9)

A largura da bacia pode ser maior que o comprimento dando relao superior a unidade. O fator de forma constitui outro fator indicativo da maior ou menor tendncia para enchentes dos cursos dgua de uma bacia hidrogrfica. Se os outros fatores forem iguais, uma bacia com um fator de forma baixo menos sujeito a enchentes que outra de mesmo tamanho com fator de forma maior. Isso se deve ao fato de que numa bacia estreita e longa, com fator de forma baixo, h menos possibilidade de ocorrncia de chuvas intensas cair simultaneamente sobre toda sua extenso; e tambm, neste caso, a contribuio dos tributrios ao longo do curso dgua principal mais espaada, e portanto, mais retardada. Ao contrrio, numa bacia de forma circular, a concentrao de todo o deflvio se d prxima a um nico ponto, VILLELA & MATTOS, 1975. ndice ou coeficiente de compacidade (=ndice de Gravelius) (Kc) a relao entre o permetro da bacia e a circunferncia de um crculo de rea igual a rea da bacia hidrogrfica.

CPKc = (2.10)

Na qual:

Kc = ndice de compacidade; P = permetro da bacia (km); C = circunferncia do circulo de rea igual da bacia hidrogrfica (km);

Considerando:

A = rea da bacia hidrogrfica = rea do circulo = .r2 (2.11)

C = 2r ou 2Cr = (2.12)

Nas quais: r = raio da circunferncia;

Das Equaes 2.11 e 2.12 tem-se:


35 ______________________________________________________

C2 = 4..A (2.13)

Das Equaes 2.10 e 2.13 obtm-se:

APKc 28,0= (2.14)

O ndice de compacidade um nmero adimensional que varia com a forma da bacia, independentemente do seu tamanho. Quanto mais irregular for a bacia, tanto maior ser o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mnimo igual unidade corresponde a uma bacia circular. Mantidos iguais os outros fatores, a tendncia para maiores enchentes tanto mais acentuada quanto mais prximo da unidade for o valor deste coeficiente, VILLELA & MATTOS, 1975. 2.4.2 Rede de drenagem constituda pelo rio principal e seus tributrios (afluentes). A disposio em planta dos cursos dguas uma caracterstica muito importante da bacia hidrogrfica. Tal importncia se deve principalmente a eficincia do sistema de drenagem, pois quanto mais eficiente for a drenagem, mais rpida a vazo do curso dgua. Ordem dos cursos dgua a ordem dos cursos de gua, uma classificao que reflete o grau de ramificao ou bifurcao dentro de uma bacia. Normalmente designa-se o afluente que no se ramifica como o de primeira ordem, sem levar em conta se desgua no rio principal ou no. Quando dois canais de primeira ordem se unem formam um de segunda ordem, e assim sucessivamente, assim, dois rios de ordem n ao se juntarem formam um rio de ordem n+1, Figura 2.8. 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 1 2 1 3 2 3 3 4 Figura 2.8 Ordem dos cursos de gua

Assim, a ordem do rio principal mostra a extenso da ramificao na bacia.


36 ______________________________________________________ Densidade de drenagem a relao entre o comprimento total dos cursos dgua (efmeros, intermitentes e perenes) de uma bacia hidrogrfica e a sua rea total. Fornece uma indicao da eficincia da drenagem da bacia.

ALDd = (2.15)

Na qual: L = comprimento total dos cursos dgua na bacia hidrogrfica; A = rea da bacia

Pode-se afirmar que a densidade de drenagem varia de 0,5 km/km2, para bacias com drenagens baixas, a 3,5 km/km2 ou mais, para bacias excepcionalmente bem drenadas. Maior densidade de drenagem parece sugerir um escoamento mais rpido; entretanto, este efeito poderia ser contrabalanado pelo aumento do volume represado temporariamente nos canais. 2.5 CARACTERSTICAS GEOLGICAS O estudo geolgico dos terrenos das bacias hidrogrficas tem por objetivo principal a sua classificao segundo a maior ou menor permeabilidade, caracterstica que intervm de modo fundamental na rapidez das enchentes e na parcela levada s vazes de estiagem pelos lenis subterrneos. Em certos terrenos, entretanto, o estudo tem de ser aprofundado por um gelogo ou hidrlogo para investigar a localizao de lenis aqferos. O escoamento subterrneo e a origem das fontes. 2.6 COBERTURA DA BACIA CONTRIBUIENTE A cobertura vegetal, especialmente as florestas e os campos cultivados, associados aos fatores geolgicos, condicionam a rapidez do escoamento superficial, a taxa de infiltrao, as taxas de evaporao e evapotranspirao, e a capacidade de reteno das guas de chuva. Deve-se observar que a ao das florestas sobre o escoamento tem dado lugar a muitas controvrsias. Tudo indica que as florestas tm a funo regularizadora nas vazes dos cursos dgua. As matas amortecem as pequenas enchentes mas no tem influncia sensvel nas enchentes catastrficas; so por outro lado, comprovadamente eficazes no combate a eroso dos solos. A presena da vegetao atenua ou elimina a ao da compactao da gua da chuva e permite o estabelecimento de uma camada de matria orgnica em decomposio que favorece a atividade escavadora de insetos e animais. A cobertura vegetal densa favorece a infiltrao, pois dificulta o escoamento superficial da gua e tambm retira a umidade do solo atravs de suas razes, possibilitando maiores valores da capacidade de infiltrao no incio das precipitaes. 2.7 PROBLEMA PRTICO

A partir do mapa apresentado a seguir pede-se: a) delimitar as bacias hidrogrficas de contribuio nas sees (Sc) e (Sb); b) definir a ordem dos cursos de gua do rio B na seo (Sb);


37 ______________________________________________________


38 ______________________________________________________ 2.8 BIBLIOGRFIA GARCEZ, Lucas Nogueira e ALVAREZ, Guillermo Acosta. Hidrologia. Editora Edgard

Blucher Ltda. So Paulo. 2 Edio. 1999. GENOVEZ, A. M. Bacia hidrogrfica. Apostila do Curso Hidrologia Aplicada. Faculdade de

Engenharia Civil. Universidade Estadual de Campinas. Sem data. PINTO, Nelson L. de Sousa; HOLTZ, Antonio Carlos Tatit; MARTINS, Jos Augusto.

Hidrologia de Superfcie. Editora Edgard Blucher Ltda. So Paulo. 1 Edio. 1973. PROJETO RECOPE FINEPE. Vrios Autores. Hidrologia Aplicada Gesto de Pequenas

Bacias Hidrogrficas. ABRH Associao Brasileira de Recursos Hdricos. 2001 RIGHETTO, Antonio Marozzi. Hidrologia e Recursos Hdricos. Publicao EESC-USP So

Carlos. 1998 VILLELA, S. M. e MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. Editora McGraw-Hill do Brasil

Ltda. So Paulo, 1975. WILKEN, Paulo Sampaio. Engenharia de Drenagem Superficial. CETESB Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental. So Paulo. 1978.

CAPTULO 3 ESCOAMENTO SUPERFICIAL TRANSFORMAO CHUVA-VAZO 3.1 INTRODUO

O escoamento superficial a fase do ciclo hidrolgico que trata do deslocamento das guas na superfcie terrestre. O estudo do escoamento superficial engloba, portanto, desde a simples gota de chuva que cai sobre o solo, saturado ou impermevel, e escorre superficialmente, at o grande curso de gua que desemboca no mar.

Dentro do ciclo hidrolgico e com relao engenharia, o escoamento superficial uma das fases mais importantes.

O escoamento superficial tem origem fundamentalmente nas precipitaes. Parte da gua das chuvas interceptada pela vegetao e outros obstculos, de onde se evapora posteriormente. Do volume que atinge a superfcie do solo, parte retida em depresses do terreno, parte se infiltra, parte se evapora, e o restante escoa pela superfcie assim que a intensidade da precipitao supere a capacidade de infiltrao no solo e os espaos nas superfcies retentoras tenham sido preenchidos, resultando o movimento das guas livres.

As guas livres no tm ainda um caminho preferencial de escoamento, mas to somente um sentido de escoamento dado pela linha de maior declive do terreno. Seu estudo importante para o conhecimento do processo de eroso, interessa soluo dos problemas ligados conservao do solo.

medida que as guas vo atingindo os pontos mais baixos do terreno, passam a escoar em canalculos que formam a microrrede de drenagem. Sob a ao da eroso, vai aumentando a dimenso desses canalculos e o escoamento se processa, cada vez por caminhos preferenciais. Formam-se as torrentes, cuja durao est associada praticamente precipitao; a partir delas, formam-se os cursos de gua propriamente ditos, com regime de escoamento dependendo da gua superficial e da contribuio do lenol de gua subterrneo.

Chama-se rede de drenagem ao conjunto dos cursos de gua, desde os pequenos crregos formadores at o rio principal.

3.1.1 COMPONENTES DO ESCOAMENTO DOS CURSOS DE GUA

As guas provenientes das chuvas atingem o leito do curso de gua por quatro caminhos:

- Escoamento superficial; - Escoamento subsuperficial (hipodrmico); - Escoamento subterrneo; - Precipitao direta sobre as superfcies livres dos cursos de gua. O escoamento superficial somente se inicia algum tempo aps o incio da precipitao,

correspondendo o atraso saturao do terreno e acumulao nas depresses. O escoamento subsuperficial, que ocorre na camada superior do terreno, depende das

condies locais do solo e difcil de ser isolado do escoamento superficial, sendo, em geral, considerado como escoamento superficial retardado. As precipitaes diretas sobre as superfcies livre dos cur

apostila hidrologia_versão2013

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