Precipitação - Chuvas

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Precipitação
Luís Gustavo Macedo West
Guga_west@hotmail.com
Interesse da engenharia
• Abastecimento de água
• Irrigação
• Navegação
• Geração de energia elétrica
Formação das chuvas
• Têm grande aleatoriedade espacial e temporal
• Água em forma de vapor no ar
– Ar a 20°C pode conter 20 g/m³ de água
Altitude
Temperatura 
Chuvas frontais
• Choque entre duas massas 
– Massas de ar com centenas 
de quilômetros de extensão
– Movimentação lenta
• Provocam
– Chuvas de longe duração
– Grandes áreas
– Intensidade baixa
• No Brasil
– Sul, Sudeste, Centro-Oeste
Chuva frontal
Chuvas orográficas
• Grandes obstáculos
– Serras e cordilheiras
– Chuvas constantes
• Ocorrem no mesmo local
• Serra do Mar
Chuva orográfica
Chuvas convectivas
• Aquecimento da massa de ar
– Pequenas
– Atinge áreas pequenas
– Contato com superfícies
• Oceanos e continentes
– Alta intensidade
– Curta duração
– Regiões tropicais
• Problemas de inundações
Chuvas convectivas
Medição de chuvas
Pluviômetro Pluviógrafo
Análise de dados de chuva
• Duração – minutos ou horas
• Altura – milímetros
• Intensidade – milímetros por hora
• Frequência 
– Chuvas intensas < frequência
– Chuvas pouco intensas > frequência
• Tempo de retorno 
TR = 
1
𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒
Frequência
• Ocorrência de chuva
diária no interior do
Paraná, em período de
aproximadamente 23
anos
Chuvas intensas
• Grandes prejuízos
– Inundações de casas, estradas
– Disseminação de doenças de veiculação hídrica
• Interesse para projetos de estruturas de 
drenagem
• Curva I-D-F
– Série histórica maior que 15 anos
– Seleção das maiores chuvas de duração conhecida (15 
minutos) em cada ano da série
– Ajuste da frequência
– Repetição para várias durações gerando o gráfico
Curva I-D-F
Tempos de retorno para projetos
• Microdrenagem urbana: 2 a 5 anos
• Drenagem urbana: 5 a 25 anos
• Pontes e bueiros com pouco trânsito: 10 a 100 
anos
• Pontes e bueiros com muito trânsito: 100 a 
1.000 anos
• Grandes obras hidráulicas: 10.000 anos
Hidrograma
Escoamento superficial
Escoamento superficial
Formação do escoamento superficial
• Precipitação atinge áreas impermeáveis
– Telhados
– Ruas 
– Passeios
• Capacidade de infiltração limitada
– Gramados
– Solos compactados
– Solos muito argilosos
• Áreas saturadas
Cálculos de escoamento
• Vazões máximas
• Hidrogramas de projeto
• Previsão de cheias
• Método Racional
• Método SCS
Método Racional
𝑄 = 𝑐. 𝐼. 𝐴
Onde:
Q = Vazão máxima (m³/s)
C = coeficiente de runoff
I = Intensidade da chuva (mm/hora)
A = Área da bacia (ha)
Coeficiente de runoff (deflúvio)
Curva I-D-F
I = 
𝑎.𝑇𝑅𝑏
𝑇𝑑+𝑐 𝑑
• I – intensidade da chuva (mm/hora)
• A, b, c e d – parâmetros característicos da IDF 
de cada local
• TR – tempo de retorno (anos)
• Td – duração da precipitação (minutos)
Equações de chuva no Brasil
• Fortaleza – CE
I = 
506,99.𝑇𝑅0,181
𝑇𝑑+8 0,61
• Feira de Santana – BA
I = 
716.𝑇𝑅0,241
𝑇𝑑+11 0,761
• Sertão Oriental Nordestino
I = 
3609,11.𝑇𝑅0,12
𝑇𝑑+30 0,95
Método SCS
𝑄 =
(𝑃 − 𝐼𝑎)2
(𝑃 − 𝐼𝑎 + 𝑆)
• Q – lâmina escoada (mm)
• P – precipitação (mm)
• S – parâmetro relacionado com a infiltração e armazenamento 
de água no solo (CN)
• Ia – Perdas de água iniciais
Ia=
𝑆
5
𝑆 =
25400
𝐶𝑁
- 254
CN
• A – solos arenosos
com alta capacidade
de infiltração
• B – Solos com
média capacidade
de infiltração
• C – Solos com baixa
capacidade de
infiltração
• D – Solos com
capacidade muito
baixa de infiltração
Exercício
1. De acordo com o método racional, qual será a vazão
máxima a ser considerada no projeto de um bueiro
para a chuva de intensidade igual a 2 mm/h, com
duração igual ou superior ao tempo de concentração
da bacia de contribuição que possui área igual a 18
km² e coeficiente de escoamento superficial de 0,7?
2. Calcular a vazão máxima para uma chuva diária de 15
mm, em uma bacia com área residencial
medianamente adensada com área de 0,64 km²
3. Qual a lâmina escoada superficialmente
durante uma chuva de precipitação total P = 70
mm em uma bacia com solos do tipo B com
coberturas de florestas?
4. Qual é o valor do coeficiente CN de uma bacia
30% urbanizada e 70% rural? Considere os solos
argilosos e rasos