Resolução de exercício - Drenagem superficial

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
IT134 – DRENAGEM 
 
Resolução de exercício 
Dimensionamento de drenos superficiais 
 
 
 
Para dimensionar os drenos superficiais, deve-se primeiro saber a vazão que vai passar 
pelo dreno. Entretanto, a fórmula da vazão mostrada acima pede o valor da chuva 
intensa (i), que é a máxima precipitação que vai ocorrer dependendo do período de 
retorno (T) e da duração da chuva (t). 
Cada local tem uma fórmula de chuva intensa, com diferentes constantes. Segue abaixo 
um exemplo para uma determinada localidade: 
 
 
 
O tempo de retorno normalmente é dado no exercício. Do contrário, deve-se adotar T = 
5 anos, que é o período usado em projetos de drenagem. Da mesma forma, o tempo de 
duração da chuva padrão para o dimensionamento é de 6 horas ou 360 minutos. 
No caso dos exercícios, porém, normalmente se deve calcular t. Para isso, deve-se 
considerar o percurso que a água vai fazer no terreno e usar o ponto crítico (ponto 
vermelho na imagem), ou seja, o ponto mais longe da saída do canal coletor, indicando 
o maior tempo de percurso da água possível para o terreno em questão. A partir disso, 
encontra-se o tempo de percurso, considerando o trecho 1 e o trecho 2 (setas vermelhas 
grossas). A análise deve ser feita para ambos os trechos porque eles apresentam 
declividades e fórmulas de velocidade diferentes. 
 
 
 
Para achar o tempo de percurso, deve-se primeiro calcular a velocidade da água no 
terreno em cada um dos trechos, considerando a declividade e o coeficiente de 
ocupação do solo, conforme a fórmula abaixo: 
 
 
 
Depois que a velocidade for obtida, basta rearranjar a fórmula clássica de velocidade 
(v=distância/tempo) para encontrar o tempo de percurso. A fórmula fica, então, da 
seguinte forma: t=distância/velocidade. 
 
 
 
No exemplo acima, foram calculados tanto a velocidade quanto o tempo de percurso 
para o trecho 1. A ideia é a mesma para o trecho 2, só mudando os valores. Após obter 
o tempo de percurso para os dois trechos, basta somá-los para encontrar a duração da 
chuva (em minutos), que será usada na fórmula de chuva intensa (i). Com o valor de i, 
basta calcular a vazão, tomando-se cuidado com as unidades utilizadas (ver imagem no 
início do arquivo). 
Depois de obtida a vazão, o próximo passo é dimensionar o canal, ou seja, saber a 
profundidade da água (y) e a largura da base (b) que serão suficientes para transportar 
a vazão calculada. A primeira coisa a se fazer é definir um valor para λ, que é a relação 
entre y e b. Normalmente se usa 50 para terraços e valores menores para canais 
trapezoidais (pode-se usar a fórmula de seção econômica). 
O cálculo de y e b são feitos a partir das seguintes fórmulas: 
 
 
Terraços 
 
 
Canais trapezoidais 
 
 
Terraços e canais trapezoidais 
 
Com y e b calculados, o último passo é verificar se a velocidade no canal pode causar 
erosão, isto é, se está acima da velocidade máxima permitida, fornecida no exercício. 
Para isso, deve-se primeiro calcular a área molhada, que é diferente para terraços e 
canais trapezoidais: 
 
Terraços 
 
 
Canais trapezoidais 
 
Feito isso, basta usar o valor da área molhada na fórmula da vazão (Q=VxAm) 
rearranjada, que fica V=Q/Am. Se a velocidade estiver abaixo da máxima, não há risco 
de erosão. Se estiver acima, deve-se dimensionar y e b novamente. 
 
 
Observações: 
 
Quando as vazões se encontram no ponto de saída do canal coletor, como no exemplo 
abaixo, a vazão de saída do canal coletor é a soma das duas vazões. Como nesse caso 
as dimensões e a declividade do terreno são iguais para ambos os lados, basta calcular 
para um deles e multiplicar por 2. 
 
 
Quando o canal coletor recebe água de diferentes terraços, por exemplo, a vazão de 
saída não é a soma das vazões dos terraços. Nesse caso, calcula-se o tempo de 
percurso dos trechos 1 e 2, como feito anteriormente, e ainda calcula-se o tempo de 
percurso só para os trechos do próprio canal até a saída. Depois, basta somar os tempos 
de percurso para achar t, o qual será usado para achar i, a qual é usada na fórmula de 
vazão. A imagem abaixo mostra um exemplo, sendo que as setas demonstram o 
percurso da água que deve ser considerado no cálculo da velocidade e do tempo de 
percurso: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autoria: Gabriela Camargo Medeiros 
Imagens retiradas dos slides da disciplina IT134, ministradas pelo Prof. Marinaldo 
Ferreira Pinto 
Vazão de saída