BACIA HIDROGRFICA ST 306 PROF HIROSHI ESPIGO Divisor

BACIA HIDROGRÁFICA ST 306 – PROF. HIROSHI ESPIGÃO : Divisor topográfico ou divisor de águas. TALVEGUE : É o canal coletor da bacia (álveo). PONTO DE PROJETO : Local da medição da vazão (P. p. ). DECLIVIDADE MÉDIA : Inclinação média do talvegue (i). ¨Run-off¨: Coeficiente de escoamento superficial (c). TIPOS DE TALVEGUES E REGIMES DE FLUXO PERENE: Vazão fluente o ano todo. INTERMITENTE: Vazão fluente nos períodos chuvosos. EFÊMERO: Vazão fluente durante e logo após as chuvas.

CARACTERÌSTICAS ÁREA DE DRENAGEM - Planímetro : S (Km²) (mecânicamente) Coordenadas : (analíticamente) Vetorização : Medir as coordenadas gráficamente em escala, lançar em sistema Auto-Cad, ou planilhar e determinar a área pela fórmula de Gauss : S = |∑X. Y|-|∑Y. X| ------------2 FÍSI

PERÍMETRO DA BACIA HIDROGRÁFICA É o comprimento linear do espigão ou divisor topográfico ( Km. ), que pode ser determinado através de um curvímetro ou analíticamente por coordenadas, ou até mesmo de maneira gráfica, sempre obedecendo a escala do desenho da bacia hidrográfica.

Kc = Coeficiente de compacidade Relaciona o perímetro da Bacia Hidrográfica com uma circunferência de área igual ao da bacia hidrográfica P ( Km. ) Kc = ------2∏R S = ∏ R² R= s √ ---∏ Quando Kc tender a 1, há maior risco de cheias (bacia circular) √

FATOR DE FORMA _ “Kf” L (Km) KF = --------L (Axial) (Km) _ L (Km) = Largura média da bacia hidrográfica; L (Axial) (Km) = Comprimento longitudinal do talvegue principal _ s (Km) L (Km) = ------L (Km)

Escoamento Superficial Fatores Influentes: Climáticos Regionais: Regime de chuva; Época do ano Limeira: Relevo: -primavera -verão -outono Precipitação média de 1400 mm. /ano - geografia - localização tropical - topografia – onduladas com colinas - geologia - formação tubarão - ocupação e uso do solo – culturas perenes Chuvas antecedentes – Períodos chuvosos tendem a saturar o solo, ocasionando fluxo superficial erosivo quando sem controle racional ou sistematizado.

FATORES FISIOGRÁFICOS Forma da bacia hidrográfica: Circular: maior tendência de cheias Alongada: menor tendência de cheias Permeabilidade do solo : Tipo de solo e sub-solo Interceptações: barragens e lagos naturais canais e gargantas naturais retificações dos cursos meandros naturais Declividade: Q=Sx. V maior declive – velocidade maior menor declive – velocidade menor

C : Coef. de escoamento superficial“run-off” C= __Volume escoado__ Volume precipitado Tc: tempo de concentração: “Duração da chuva para que toda B. H passe a contribuir no ponto em estudo” “É o tempo de duração para que a chuva que caiu no ponto mais distante da B. H. passe escoando pelo ponto de análise (P. p. )” Depende de: − − − Área da B. H. Forma Declividade Tortuosidade do talvegue Cobertura

Fórmulas empíricas: Tc = 4, 54 √ A (ventura) “Válida para regiões planas” Tc = 7, 63 √ A (ventura) I “Válida para regiões com declives” Tc = 345, 6 √ A. I (passini) Onde : A = ÁREA DA BACIA HIDROGRÁFICA

Tc =TEMPO DE CONCENTRAÇÃO I =DECLIVIDADE I = m/1000 Tc= 57(L 3/H) 0, 385 com tc em minutos L= Comprimento do talvegue (Km) H= Comprimento médio Esta fórmula vale para bacias com área até 100 hectares (Kirpich)

Período de retorno “T” T= 1 ------F Ex: para m = 19 n = 40 m = 19 F = m = 19 = 0, 475 F% = 47, 5

n = 40 Há probabilidade de 47, 5% de ocorrer a chuva de 78, 5 mm com duração igual a 24 horas ou ser superada pelo menos uma vez num ano qualquer. Se T = 1 T = 2 anos F = _______

Obs: Utilizar sempre um número inteiro com aproximação Como exemplo: T = 3, 6 anos T = 4 anos Interpretação: teremos 47, 5% de risco de “ocorrer” num ano qualquer teremos 52, 5% de probabilidade de “não ocorrer”

RESUMO: 1 Com pequenos períodos de retorno, sempre haverá maior risco de ocorrência da chuva num ano qualquer e é válido para obras de pequeno custo e pequeno alcance 2 Com o período de retorno maior, o risco de ocorrência da chuva de projeto num ano qualquer será menor e é valido para obras de alto custo e grande alcance Obs: O qual período de retorno adotar ? ? ? “Considerar sempre o custo e benefício” Ex: A vida útil ou alcance da obra é de 3 anos Período de retorno T = 5 anos P = (1 -1)n). 100 --------T Onde: P = probabilidade T = período de retorno n = vida útil da obra P = (1 -(1 -1)3). 100 = 48, 8% 5

Para “G. A. P” : adotar T = 10 anos Qual a probabilidade de uma chuva de 75, 10 mm ocorrer em 5 anos? P = (1 -(1 -1)5). 100 P = 41% Obs: Em projetos macros ou de grande alcance como pontes, barragens, grandes canais urbanos, por recomendação ou requisito do “D. A. E. E. ” recomenda T=100 anos. Alguns valores de T para pequenas obras (Viessman 1977) Drenagem rodoviária 10 a 50 anos Aeroporto (pista) 5 anos Drenagem pluvial urbana 2 a 10 anos Pequenas barragens (diques) 2 a 50 anos Drenagem agrícola 5 a 50 anos →

I = intensidade das chuvas − É a medida quantitativa de chuva precipitada sobre uma área em determinado período de tempo. − Convencionalmente a área é fixada em m², e a altura pluviométrica em mm. Exemplo : Choveu 2, 4 mm em 24 horas significa que choveu 2, 4 litros em 1 metro quadrado Chuva com índice agrícola = 10 mm Duração da chuva: “É o tempo cronológico entre o cair das primeiras gotas ( início da chuva) até as últimas gotas (fim da chuva)” → Os dados mais confiáveis são obtidos através do pluviógrafo.

Obs: Chuvas de curta duração e grande intensidade são as mais preocupantes, e consideráveis em projetos de drenagem superficial. “São provocadas por nuvens cúmulos-nimbos, típicas chuvas convectivas ou chuvas de verão” “Ocorrem geralmente nas pré-frontais nas estações do “Outono e primavera”. “Chuvas frontais”: Na vanguarda e no domínio das frentes frias com chuvas leves e intermitentes de longa duração, às vezes duram de 4 a 6 dias em situações estacionárias ou com atividade do el niño. ENSO: el niño southern oscilation “Aquecimento anormal das águas do pacífico na costa Peruana e Equatoriana, a alterando a direção dos ventos alíseos”

ENSO: el niño southern oscilation “Aquecimento anormal das pacífico na costa Peruana Equatoriana, a alterando ventos alíseos” águas do e a direção dos Provocando chuvas intensas na América do Sul “Brasil Norte” e falta de chuvas no “Brasil Sul”. La niña: efeito inverso do el niño.

− Equação de Limeira: i= − Equação de Campinas: i= − − 77, 56. T 0, 1726 0, 0056 1, 087. T (Tc+25) 2524, 9. T 0, 136 -0, 007 0, 948. T (Tc+20) Equação de São Carlos : i = 1681, 8. T 0, 199 Tc+16)0, 936 Dirceu Brasil Vieira

Equação de intensidade: São equações regionalizadas levando em consideração os dados pluviométricos regionais, com as frequências de ocorrências pluviométricas para equacionar e definir o regime pluviométrico regional.

→ MÉTODO DE CÁLCULO DA VAZÃO Método racional: Admite-se até uma área da Bacia Hidrográfica de até 100 hectares ou 1 Km 2 Q = C. i. A Q = Vazão C = coeficiente de deflúvio “run-off” i = intensidade da chuva A = Área da B. H. ou área de drenagem Unidade dos dados: se i em mm/hora A em m 2 Q = m 3/seg Q = 10 -6. C. i. A (m 3/seg) 3, 6

Exemplo: I = h. mm Tc = 20 min C = 0, 5 Tc = 20 minutos h = 30 mm A = 0, 5 Km 2 i = 30 mm I em mm/ hora I em metros/hora Área em m 2 0, 5 Km 2 = 1, 5 mm/min 1, 5 mm. 60 min (1 m = 1000 mm) I = 90 mm/hora I = , 09 m/hora 1 Km 2 = 1000000 m 2 0, 5. 1000000 A = 500000 m 2

Q Q = = C. i. A (m 3/seg) 0, 5. 0, 09 m. 500 m 2 3600 seg Q = 6, 25 m 3/seg Pressupostos do método racional: 1. Chuva distribuída de forma única na B. H 2. Precipitação com intensidade constante 3. Tempo de concentração igual a duração da chuva 4. Coeficiente de run-off único 5. Não considera intercepções ou amortecimento 6. período de retorno entre 5 a 10 anos para “G. A. P” 7. Período de retorno de 25 anos para macrodrenagem como canais, bueiros e pontes urbanas. Obs: utilizar fórmulas de kirpich para Tc tc = 57 ( L 3 )0, 385 H onde: Tc = tempo de concentração (minutos) L = extensão do talvegue (Km) H = desnível do talvegue desde a cabeceira até o ponto de projeto com unidade em metro (m)

RESUMO Dados básico da vazão de projetos: Kc = P perímetro da bacia hidrográfica = 2. π. R R =√πA 1: Área da B. H 2: Perímetro da bacia 3: Declividade média da talvegue 4: Kc (coeficiente de compacidade) Kc = P 2 πR R = A √ π 5. Kf (fator de forma) Kc = P 2 πR R = A √ π Kf = largura média da B. H Comprimento axial do talvegue L = A (Km 2) Kf = A. 1 Laxial (Km) L L Kf = L Laxial Kf = A L 2

Coeficiente de run-off Esclher na p. 17/56 “terras cultivadas” 7. Tempo de concentração “Tc” Usar “kirpich” Tc min = 57 ( L 3 ) 0, 385 H Com: L = Km H = declividade média (m) 8. Período de retorno 10 ou 15 anos (adotar) 9. Intensidade “i” Equação de Limeira ou Campinas i = 77, 56. T 0, 1726 (Tc + 25)1, 087. T 0, 0056 Campinas: i = 2524, 9. T 0, 136 (Tc + 20) 0, 948. T-0, 007 10. Vazão do projeto “fim” Q=C. i. A 6.