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Material Complementar HIDRÁULICA E HIDROLOGIA Prof. Clovis Chiezzi Hidráulica e Hidrologia Fonte: http://www.camarapauliceia.sp.gov.br/?modulo=ver galeria_foto&gal_cod=3 Definição de uma Vazão de Projeto para uma seção de controle Alturas Pluviométricas variações da Vazão na seção. Vazão(Q) Volume(V ) tempo(t) Histórico de índices pluviométricos Previsão de vazões futuras com base no histórico da região Hidráulica e Hidrologia Como medir a vazão (Q) em uma seção transversal qualquer de um curso d’água natural? Com a Equação da Continuidade: Q = v x A )( tde )( )( tempoIntervalo VVolume QVazão Fonte: elaborada pelo autor Hidráulica e Hidrologia Equação da Continuidade: Q = v x A O valor da Vazão (Q) é igual ao valor da velocidade média (v) do escoamento, na seção, multiplicado pelo o valor da área da seção transversal (A) ocupada pelo escoamento. Fonte: elaborada pelo autor Hidráulica e Hidrologia Equação da Continuidade: Q = v x A A é o valor da área da seção transversal ocupada pelo escoamento v é o valor da velocidade média do escoamento na seção. A Fonte: figuras elaboradas pelo autor Hidráulica e Hidrologia Em canais artificiais, é fácil determinar o valor da área ocupada pelo fluxo, na seção, em cada instante. Num canal de seção retangular, sabendo-se a largura (L), basta medir a profundidade (h). A = L x h Fonte: elaborada pelo autor Hidráulica e Hidrologia A área (A) ocupada pelo escoamento sempre pode ser determinada em função da profundidade (h) da lâmina d’água, nos condutos cuja seção transversal tenha uma forma geométrica conhecida. Tendo-se a profundidade (h) da lâmina d’água, obtém-se a área (A) por ela ocupada. Fonte: figuras elaboradas pelo autor Hidráulica e Hidrologia A profundidade em cada instante é fácil de medir e de registrar. Para determinar o valor da área da seção transversal ocupada pelo escoamento, a cada instante, é necessário: um levantamento do perfil do leito, uma forma geométrica que permita relacionar o valor da área ocupada com a profundidade da lâmina d’água. Fonte: elaborada pelo autor Hidráulica e Hidrologia Para cursos d’água naturais, uma aproximação utilizada com frequência é a forma trapezoidal. Fonte: elaborada pelo autor Interatividade Em dado momento, a altura da lâmina d’água na entrada do canal vertedor de uma represa era h1 = 96 cm e a velocidade média do fluxo era de 1,20 m/s. Como esse canal tem seção retangular com 10 m de largura, o valor da vazão naquele instante era cerca de: a) 115,20 m3/s. b) 1,15 m3/s. c) 0,96 m3/s. d) 11,5 m3/s. e) 9,6 m3/s. Resposta Em dado momento, a altura da lâmina d’água na entrada do canal vertedor de uma represa era h1 = 96 cm e a velocidade média do fluxo era de 1,20 m/s. Como esse canal tem seção retangular com 10 m de largura, o valor da vazão naquele instante era cerca de: a) 115,20 m3/s. b) 1,15 m3/s. c) 0,96 m3/s. d) 11,5 m3/s. e) 9,6 m3/s. Hidráulica e Hidrologia Fonte: http://www.camarapauliceia.sp.gov.br/?modulo=ver galeria_foto&gal_cod=3 Definição de uma vazão de projeto para uma seção de controle Alturas pluviométricas variações da vazão na seção Vazão(Q) Volume(V ) tempo(t) Histórico de índices pluviométricos Como medir a área ocupada na seção de controle? Q = v x A Hidráulica e Hidrologia Equação da Continuidade: Q = v x A. A profundidade (h) é fácil de ser medida. A forma trapezoidal é uma aproximação utilizada com frequência para a seção transversal. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Posto fluviométrico (Q = v x A). A forma geométrica utilizada para representar a seção de controle foi o trapézio. Medições registradas durante uma madrugada em que ocorreu uma precipitação sobre toda a bacia hidrográfica. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Posto fluviométrico (Q = v x A). Cálculos efetuados a partir das medições registradas. Fonte: o autor Área(A) Ls L f 2 h Lse 1,40 h Lsd 1,25 h Posto fluviométrico (Q = v x A). Os valores das vazões instantâneas são lançados em um gráfico. Hidráulica e Hidrologia Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Traçado da curva da variação das vazões instantâneas O valor da vazão cresce lentamente com o início da precipitação... O crescimento acelera e chega a um valor máximo... Depois decresce mais lentamente até voltar ao valor inicial. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Hidrograma da onda de cheia (resposta típica dessa bacia). Fonte: o autor Com base no hidrograma obtido, estimar o valor da máxima variação da vazão na seção de controle e o momento em que ela ocorreu. a) 51,5 m3/s, às 2 horas e vinte minutos. b) 53 m3/s, às 2 horas e vinte minutos. c) 30 m3/s, às 2 horas e dez minutos. d) 53 m3/s, às 4 horas e cinquenta minutos. e) 31,5 m3/s, às 2 horas e dez minutos. Interatividade Fonte: o autor Com base no hidrograma obtido, estimar o valor da máxima variação da vazão na seção de controle e o momento em que ela ocorreu. a) 51,5 m3/s, às 2 horas e vinte minutos. b) 53 m3/s, às 2 horas e vinte minutos. c) 30 m3/s, às 2 horas e dez minutos. d) 53 m3/s, às 4 horas e cinquenta minutos. e) 31,5 m3/s, às 2 horas e dez minutos. Resposta Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Fonte: http://www.camarapauliceia.sp.gov.br/?modulo=ver galeria_foto&gal_cod=3 Definição de uma vazão de projeto para uma seção de controle Alturas pluviométricas variações da vazão na seção Vazão(Q) Volume(V ) tempo(t) Histórico de índices pluviométricos Resposta típica da bacia hidrográfica Q = v x A Um hidrograma de onda de cheia, que é característico da bacia hidrográfica, pode ser obtido com os dados de uma precipitação qualquer. Hidráulica e Hidrologia Fonte: o autor O tempo de ascensão (ta) e o tempo de base (tb) são característicos de cada bacia hidrográfica para cada seção e dependem do tempo de concentração (tc). Hidráulica e Hidrologia Fonte: o autor ta D 2 0,6 tc tb 2,67 ta tc 57 L2 Seq 0,385 Hidráulica e Hidrologia Área sob o hidrograma da onda de cheia. Fonte: o autor Q V t V t t V A Vescoado Integral da curva = volume escoado, função da altura precipitada (P) Hidráulica e Hidrologia O hidrograma da onda de cheia é a relação entre os índices pluviométricos e as vazões na seção de controle. Fonte: o autor ta D 2 0,6 tc tb 2,67 ta tc 57 L2 Seq 0,385 Qmáx f (PeD) Vescoado C Vprecipitado Vprecipitado Abacia P Atotal Vescoado Hidráulica e Hidrologia Simplificaçãorazoável = hidrograma triangular. Fonte: o autor Atriângulo tb Qmáx 2 Vescoado Qmáx 2 Vescoado tb tc 57 L3 H 0,385 Vescoado C Vprecipitado Vprecipitado Abacia P Interatividade Considerando que o hidrograma abaixo corresponde a uma precipitação de 8 mm, determinar a máxima variação da vazão para uma precipitação de 50 mm com a mesma duração. a) 5,0 m3/s. b) 36 m3/s. c) 50 m3/s. d) 4,8 m3/s. e) 4,0 m3/s. Fonte: o autor Resposta Considerando que o hidrograma abaixo corresponde a uma precipitação de 8 mm, determinar a máxima variação da vazão para uma precipitação de 50 mm com a mesma duração. a) 5,0 m3/s. b) 36 m3/s. c) 50 m3/s. d) 4,8 m3/s. e) 4,0 m3/s. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Previsão de vazões futuras, em função de alturas pluviométricas já ocorridas Fonte: http://www.camara pauliceia.sp.gov.br/ ?modulo=ver_galer ia_foto&gal_cod=3 Definição da vazão de projeto, premissa fundamental Hidráulica e Hidrologia O registro histórico das precipitações é o ponto de partida. Um tratamento estatístico de tais dados indica o valor da precipitação (P) a ser adotada, em função da importância da obra. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Período de retorno é o provável intervalo médio de tempo decorrido entre duas precipitações cuja magnitude será maior ou igual a certo valor. O período de retorno é definido em função da importância da obra. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Definição do período de retorno. A cada quantos anos é tolerável uma enchente urbana? A cada quantos anos é tolerável um deslizamento de um talude de estrada? A cada quantos anos é tolerável a ruptura de uma represa? Hidráulica e Hidrologia Simplificação razoável = hidrograma triangular. Fonte: o autor Atriângulo tb Qmáx 2 Vescoado Qmáx 2 Vescoado tb tc 57 L3 H 0,385 Vescoado C Vprecipitado Vprecipitado Abacia P Hidráulica e Hidrologia Simplificação muito útil = hidrograma triangular unitário. Fonte: o autor Qmáx 2 Vescoado tb Vescoado C Vprecipitado Vprecipitado Abacia P Qmáx(unitário) Qmáx(obtido) P Suponhamos que o hidrograma a seguir é resultado de uma precipitação de 34 mm, durante 40 minutos, sobre uma bacia cujo tempo de concentração é de 226min. Hidráulica e Hidrologia Fonte: o autor ta D 2 0,6 tc 156min tb 2,67 ta 417 min Qmáx 27,2m 3 /s Hidráulica e Hidrologia Hidrograma triangular unitário. Fonte: o autor Qmáx(unit ) Qmáx P 27,2m3 /s 34mm 0,8m3 /s Hidráulica e Hidrologia Hidrograma triangular unitário. É semelhante a uma régua para cada bacia hidrográfica. Para prever a variação da vazão para uma precipitação qualquer, de igual duração, basta multiplicar ∆Qmáx pelo valor da sua altura pluviométrica (P). Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia Uma importante utilidade do hidrograma triangular unitário é permitir simulação de precipitações superpostas. Fonte: o autor Hidráulica e Hidrologia A definição de vazões de projeto é possível mesmo dispondo de registros breves das precipitações, com um tratamento estatístico adequado e coeficiente de segurança mais elevado. Fonte: o autor Determinar a máxima variação da vazão para uma chuva de 60 mm, utilizando o hidrograma triangular unitário abaixo. a) 6,0 m3/s. b) 60 m3/s. c) 48 m3/s. d) 4,8 m3/s. e) 15,6 m3/s. Interatividade Fonte: o autor Determinar a máxima variação da vazão para uma chuva de 60 mm, utilizando o hidrograma triangular unitário abaixo. a) 6,0 m3/s. b) 60 m3/s. c) 48 m3/s. d) 4,8 m3/s. e) 15,6 m3/s. Resposta Fonte: o autor ATÉ A PRÓXIMA!
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