PROJETO DA DISCIPLINA HIDROLOGIA BÁSICA. UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI

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PROJETO DA DISCIPLINA HIDROLOGIA BÁSICA. UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI – URCA. (2020.2)
DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL. PROFESSOR: RENATO DE OLIVEIRA FERNANDES
NOME: MARIA ANDREZA GOMES DA SILVA - 20181102951
FASE I – CARACTERIZAÇÃO DA BACIA. A bacia hidrográfica apresentada abaixo contém 13 sub-bacias com as características físicas básicas, como as
áreas (A), perímetros (P), declividade (D) e comprimento do rio principal. A bacia está localizada na área urbana de Juazeiro do Norte, CE e parte no
município de Barbalha, CE. Determine os coeficientes de forma (Kc), compacidade (Kf), a densidade de drenagem (Dd), variação de altitude do rio principal
(∆h) e o tempo de concentração (tc) de cada sub-bacia.
Tabela 1. Caracterização física da bacia hidrográfica
Sub-bacia
A
(Km²) P (Km)
Rio Parâmetros da bacia
D (%) L (m) ∆h (m) Kc Kf Dd tc
SB1 8,42 15,59 0,416% 4017,75 16,71384 1,51509260256487 0,000000521610436136288 477,16746 96,070657702
SB2 3,00 9,73 0,587% 1704,70 10,006589 1,58416830961865 0,000001032346126082790 568,23333 43,482861558
SB3 1,90 6,04 0,297% 1010,47 3,0010959 1,23568918728738 0,000001860830229117810 531,82632 37,787369412
SB4 4,02 12,39 0,563% 888,84 5,0041692 1,74263883508667 0,000005088372205550280 221,10448 26,762290988
SB5 3,42 9,94 0,296% 1690,91 5,0050936 1,51573207047739 0,000001196148557731000 494,41813 56,244534426
SB6 2,34 7,38 1,365% 1131,18 15,440607 1,36049685268061 0,000001828741925517090 483,41026 22,912274709
SB7 3,73 11,20 0,895% 1675,57 14,9963515 1,63535753033113 0,000001328567669728850 449,21448 36,477760753
SB8 2,13 7,79 0,799% 1877,94 15,0047406 1,50520885397493 0,000000603971128270499 881,66197 41,603442136
SB9 1,58 7,52 0,589% 951,31 5,6032159 1,68709059911442 0,000001745874263560300 602,09494 27,713313517
SB10 0,96 5,47 0,177% 574,58 1,0170066 1,57434829493032 0,000002907838103171840 598,52083 29,861047405
SB11 1,88 6,69 1,579% 950,20 15,003658 1,37592987830049 0,000002082225674188120 505,42553 18,941540883
SB12 9,37 16,19 0,447% 5598,65 25,0259655 1,49150997301922 0,000000298932376043416 597,50800 120,650913484
SB13 14,51 21,56 0,682% 6598,42 45,0012244 1,59611492494925 0,000000333263308255245 454,74983 116,368821807
FASE II – DETERMINAÇÃO DA CHUVA MÁXIMA . Determine a chuva máxima acumulada por sub-bacia para os períodos de retornos (Tr) de 5, 10, 50 e
100 anos. Considere a equação apresentada abaixo e adote a duração da chuva como sendo igual ao tempo de concentração estimado na fase I desta atividade.
Equação de chuva máxima para Juazeiro do Norte, Ceará :
Onde: A = 25,622; B = 0,103; C=9,805; S= -2,140 e N=0,794𝑖 = 𝐴 . (𝑇𝑟 + 𝑆)
𝐵
(𝑡 + 𝐶)𝑁
Sub-bacia Duração da chuva (min) -t
Chuva Máxima Acumulada (mm) - i x t
Tr = 5 anos Tr = 10 anos Tr = 50 anos Tr = 100 anos
SB1 96,0706577015 0,70458048147587500 0,7819039892 0,94180739060178100 1,01381157036690000
SB2 43,4828615576 1,21527863839285000 1,348648225 1,62445374711682000 1,74864841876065000
SB3 37,7873694119 1,32939515206856000 1,475288345 1,77699242622465000 1,91284916654751000
SB4 26,7622909876 1,63878905521399000 1,818636385 2,19055691211437000 2,35803197682460000
SB5 56,2445344259 1,02480712994725000 1,137273603 1,36985192508312000 1,47458147514776000
SB6 22,9122747094 1,79013463212649000 1,986591237 2,39285939794610000 2,57580113312645000
SB7 36,4777607526 1,35917644214013000 1,508337954 1,81680085099439000 1,95570107239618000
SB8 41,6034421358 1,25042422897862000 1,387650834 1,67143259173568000 1,79921894593249000
SB9 27,7133135175 1,60571898250105000 1,781937069 2,14635239650879000 2,31044788497036000
SB10 29,8610474054 1,53629317275794000 1,70489219 2,05355144270205000 2,21055200217182000
SB11 18,9415408831 1,98381773089165000 2,201529901 2,65175412842399000 2,85448919173023000
SB12 120,6509134839 0,59695348885674000 0,6624655757 0,79794320511566200 0,85894850891434200
SB13 116,3688218067 0,61298399801237500 0,6802553377 0,81937106523216900 0,88201459730045900
FASE III – REPRESENTAÇÃO DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO. A estimativa do CN de cada sub-bacia pode ser determinada pela equação abaixo
que considera o CN e o percentual das áreas impermeáveis e permeáveis descritas pelo método do SCS para as “boas condições de cobertura de grama” em
“espaços abertos, parques e jardins”. Considerando que cada bacia apresenta os percentuais de tipos de solos e de área impermeável indicado na tabela abaixo,
determine o CN por sub-bacias.
)𝐶𝑁 𝐵𝑎𝑐𝑖𝑎 = 𝐶𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒á𝑣𝑒𝑙 + ( 𝐴 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒á𝑣𝑒𝑙𝐴 𝑏𝑎𝑐𝑖𝑎 )𝑥 (98 − 𝐶𝑀 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒á𝑣𝑒𝑙)
Em que:
CN permeável = CN da área permeável da metodologia do SCS (consultar os slides das aulas)
A impermeável = área impermeável da bacia (km²)
A bacia = área da bacia (km²)
Sub-bacia
Área
(km2)
Porcentagem da área
impermeável Tipo de solo (km2) CN permeável
(médio) CN Bacia(%) Solo B Solo C
SB1 8,42 24,3 8,42 0,00 61 69,99100
SB2 3,00 33,7 3 0,00 61 73,46900
SB3 1,91 37,8 1,91 0,00 61 74,98600
SB4 4,02 43,6 4,02 0,00 61 77,13200
SB5 3,43 53,4 3,43 0,00 61 80,75800
SB6 2,34 36,3 2,32 0,02 61,11111111 74,50178
SB7 3,73 44,2 3,73 0,00 61 77,35400
SB8 2,13 61,6 1,27 0,86 66,24882629 85,80755
SB9 1,58 51,1 0,45 1,13 70,29746835 84,45346
SB10 0,97 72,5 0,42 0,55 68,37113402 89,85206
SB11 1,88 51,6 1,88 0,00 61 80,09200
SB12 9,37 68,3 4,57 4,80 67,65955176 88,38208
SB13 14,51 44,0 14,19 0,31 61,23569952 77,41199
Total / Média 57,29 47,9 49,6 7,70 63,224907 79,55315
FASE IV – DETERMINAÇÃO DA CHUVA EFETIVA (Pe) : Calcule a Pe do método do SCS/EUA considerando a chuva máxima acumulada para os períodos de retorno
de 5, 10, 50 e 100 anos determinadas na fase II e o CN de cada bacia obtido na fase III.
Sub-bacia CNbacia
Chuva Máxima
Acumulada (P) - mm
Precipitação Efetiva
(Pe)
Tr = 5 anos Tr = 10 anos Tr = 50anos Tr = 100 anos Tr = 5 anos Tr = 10 anos Tr = 50anos Tr = 100 anos
SB1 69,991 0,7057 0,7831 0,9433 1,0154 716,5283181 650,1249815 547,4335991 511,7860841
SB2 73,469 1,2172 1,3508 1,6270 1,7514 314,3927457 287,1842663 245,1599679 230,5936714
SB3 74,986 1,3315 1,4776 1,7798 1,9158 250,8994071 229,7170486 197,0222156 185,6986502
SB4 77,132 1,6413 1,8215 2,1940 2,3617 169,9655103 156,4786698 135,7071848 128,5317602
SB5 80,758 1,0264 1,1390 1,3720 1,4769 167,9715601 153,9687354 132,3638253 124,8845825
SB6 74,502 1,7929 1,9897 2,3966 2,5798 205,1628809 188,6868301 163,2994428 154,5244905
SB7 77,354 1,3613 1,5107 1,8196 1,9588 193,5823862 177,6642297 153,115279 144,6214198
SB8 85,808 1,2524 1,3898 1,6740 1,8020 74,42795759 68,99078854 60,65060819 57,78339739
SB9 84,453 1,6082 1,7847 2,1497 2,3141 74,68787228 69,48698213 61,53268783 58,80781122
SB10 89,852 1,5387 1,7076 2,0568 2,2140 34,40662952 32,45989204 29,53607933 28,55662893
SB11 80,092 1,9869 2,2050 2,6559 2,8589 107,4873608 99,76974854 87,94351448 83,88279233
SB12 88,382 0,5979 0,6635 0,7992 0,8603 88,53599375 81,2260298 69,95105941 66,0493163
SB13 77,412 0,6139 0,6813 0,8207 0,8834 388,1420457 352,8179746 298,2036679 279,2508464
FASE V – ESTIMATIVA DA VAZÃO MÁXIMA E ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS. Determine a vazão máxima em todas as bacias estudadas
nas fases anteriores
(fases I a IV) para os períodos de retornos de 5, 10, 50 e 100 anos usando os métodos do SCS, racional simples e racional modificado e compare as diferenças
nos resultados.
Adote um valor para o coeficiente de escoamento (C) de acordo com a tabela de Bastos (2009) disponível nas apresentações das aulas (anexo).
Sub-bacia
Int. Chuva
(mm/h)
C N
Área
(KM²)
Coeficiênte de
Retardo
Vazão pelo método racional simples
(m3/s)
Vazão pelo método racional modificado
(m3/s)
Tr em
anos:
5 Tr em anos: 5
SB1 42,261 0,500 4,000 8,420 0,19 49,422 9,175
SB2 72,896 0,500 5,000 3,000 0,19 30,373 5,639
SB3 79,734 0,500 4,000 1,900 0,19 21,041 3,906
SB4 98,300 0,500 5,000 4,020 0,19 54,884 10,189
SB5 61,472 0,500 4,000 3,420 0,19 29,199 5,421
SB6 107,379 0,500 6,000 2,340 0,19 34,898 6,479
SB7 81,521 0,500 5,000 3,730 0,19 42,232 7,840
SB8 75,0050,500 5,000 2,130 0,19 22,189 4,119
SB9 96,319 0,500 5,000 1,580 0,19 21,137 3,924
SB10 92,150 0,500 4,000 0,960 0,19 12,287 2,281
SB11 118,995 0,500 6,000 1,880 0,19 31,071 5,768
SB12 35,806 0,500 4,000 9,370 0,19 46,597 8,650
SB13 36,767 0,500 5,000 14,510 0,19 74,095 13,755
Sub-bacia
Chuv
a
(mm/
h)
C N Área(KM²)
Coeficiênte de
Retardo
Vazão pelo método racional
simples (m3/s)
Vazão pelo método racional modificado
(m3/s)
Tr em anos: 10 Tr em anos: 10
SB1 46,91 0,550 4,000 8,42 0,19 60,343 11,202
SB2 80,91 0,550 5,000 3 0,19 37,085 6,884
SB3
79,73
4
0,550 4,000 1,9 0,19 23,145 4,297
SB4
109,1
11
0,550 5,000 4,02 0,19 67,012 12,440
SB5
68,23
2
0,550 4,000 3,42 0,19 35,651 6,618
SB6
119,1
88
0,550 6,000 2,34 0,19 42,610 7,910
SB7
90,48
6
0,550 5,000 3,73 0,19 51,565 9,572
SB8
83,25
4
0,550 5,000 2,13 0,19 27,092 5,029
SB9
106,9
11
0,550 5,000 1,58 0,19 25,807 4,791
SB10
102,2
84
0,550 4,000 0,96 0,19 15,002 2,785
SB11
132,0
82
0,550 6,000 1,88 0,19 37,937 7,043
SB12
39,74
3
0,550 4,000 9,37 0,19 56,894 10,562
SB13
40,81
0
0,550 5,000 14,51 0,19 90,468 16,795
Sub-baci
a
Chuva
(mm/h)
C N
Área
(KM²)
Coeficiênt
e de
Retardo
Vazão pelo método racional
simples (m3/s) p/a
Vazão pelo método racional modificado (m3/s)
Tr em
anos:
50
Tr em
anos:
50
SB1 56,508 0,600 4,000 8,42 0,19 79,299 14,721
SB2 97,469 0,600 5,000 3 0,19 48,735 9,047
SB3 88,503 0,600 4,000 1,9 0,19 28,026 5,203
SB4 131,437 0,600 5,000 4,02 0,19 88,063 16,348
SB5 82,194 0,600 4,000 3,42 0,19 46,851 8,697
SB6 143,577 0,600 6,000 2,34 0,19 55,995 10,395
SB7 109,002 0,600 5,000 3,73 0,19 67,763 12,579
SB8 100,289 0,600 5,000 2,13 0,19 35,603 6,609
SB9 128,788 0,600 5,000 1,58 0,19 33,914 6,296
SB10 123,213 0,600 4,000 0,96 0,19 19,714 3,660
SB11 159,109 0,600 6,000 1,88 0,19 49,854 9,255
SB12 47,876 0,600 4,000 9,37 0,19 74,766 13,880
SB13 49,161 0,600 5,000 14,51 0,19 118,888 22,070
Sub-bacia
Chuva
(mm/h)
C N
Área
(KM²)
Coeficiênte
de Retardo
Vazão pelo método
racional simples (m3/s) p/a
Vazão pelo método racional modificado (m3/s)
Tr em
anos:
100 Tr em anos: 100
SB1 60,828 0,650 4,000 8,42 0,19 92,476 17,167
SB2 104,922 0,650 5,000 3 0,19 56,833 10,550
SB3 106,613 0,650 4,000 1,9 0,19 36,574 6,790
SB4 141,488 0,650 5,000 4,02 0,19 102,696 19,065
SB5 88,479 0,650 4,000 3,42 0,19 54,636 10,143
SB6 154,555 0,650 6,000 2,34 0,19 65,300 12,122
SB7 117,336 0,650 5,000 3,73 0,19 79,023 14,670
SB8 107,958 0,650 5,000 2,13 0,19 41,519 7,708
SB9 138,635 0,650 5,000 1,58 0,19 39,550 7,342
SB10 132,635 0,650 4,000 0,96 0,19 22,990 4,268
SB11 171,275 0,650 6,000 1,88 0,19 58,138 10,793
SB12 51,537 0,650 4,000 9,37 0,19 87,190 16,186
SB13 52,920 0,650 5,000 14,51 0,19 138,643 25,738
Sub-bacia
Pe (mm)
5 a.
Pe
(mm)
10 a.
Pe (mm)
50 a.
Pe (mm)
100 a.
TP (h)
CN da
Bacia
Vazão pelo método do SCS (M³/S)
Tr = 5
anos
Tr = 10
anos
Tr = 50 anos Tr = 100 anos
SB1 13,603 17,530 26,573 30,987 2,240 69,991 10,654 13,730 20,812 24,269
SB2 9,421 12,296 18,985 22,274 1,008 73,469 5,842 7,625 11,773 13,812
SB3 9,382 9,382 12,185 18,678 0,882 74,986 4,211 4,211 5,469 8,384
SB4 7,958 10,368 15,963 18,712 0,630 77,132 10,581 13,784 21,224 24,878
SB5 19,538 23,926 33,613 38,195 1,316 80,758 10,579 12,956 18,201 20,682
SB6 5,045 6,874 11,269 13,479 0,532 74,502 4,623 6,300 10,327 12,353
SB7 11,037 14,074 21,008 24,373 0,854 77,354 10,044 12,808 19,119 22,181
SB8 22,206 26,634 36,232 40,710 0,966 85,808 10,202 12,236 16,646 18,703
SB9 15,072 18,459 25,935 29,471 0,644 84,453 7,705 9,436 13,258 15,066
SB10 23,395 27,622 36,661 40,834 0,700 89,852 6,685 7,893 10,476 11,668
SB11 7,060 9,163 14,033 16,421 0,448 80,092 6,173 8,012 12,270 14,358
SB12 43,227 17,925 65,269 72,118 2,814 88,382 29,990 12,436 45,283 50,035
SB13 24,431 29,891 41,931 47,623 2,716 77,412 27,195 33,273 46,676 53,011