Aula 1: Ciclo Hidrológico e Obras de Drenagem

Aula 1 Ciclo Hidrológico Hidrologia e obras de drenagem 20231 1 Ementa 1 Ciclo hidrológico 11 Hidrometeorologia 12 Precipitações 13 Infiltração e armazenamento no solo 14 Escoamento superficial 15 Evapotranspiração 2 Bacias hidrográficas 21 Delimitação e caracterização 22 Cursos dágua 23 Medição de vazão e descarga hídrica 24 Método de determinação de vazão 3 Controle de cheias 31 Legislação e políticas públicas 32 Regularização e propagação de enchentes 33 Gerenciamento dos recursos hídricos 34 Dimensionamento detalhamento e projeto de macro e micro drenagem 35 Métodos executivos 2 Avaliações 3 Nome Peso Descritivo Data A11 1 Avaliações em formato de questionários desafios tempestade de ideias aplicados ao longo das aula síncronas 06032023 14042023 A12 2 Avaliação em formato de resolução de estudo de caso referente a uma estação pluviométrica calculando os parâmetros hidrológicos 06032023 17032023 A13 2 Avaliação em formato de resolução de estudo de caso com a delimitação de bacia hidrológica e os cálculos dos parâmetros característicos da bacia 20032023 31032023 A14 2 Avaliação em formato de estudo de caso com aplicação em situações reais de cada cidade quanto as condições de drenagem urbana 03042023 14042023 A15 3 Avaliação em formato de questionário individual referente a aplicação do ciclo hidrológico no estudo de bacias e da drenagem urbana 17042023 Bibliografias GRIBBIN John E Introdução a hidráulica hidrologia e gestão de águas pluviais São Paulo Cengage Learning 1 recurso online ISBN 97885116355 HIDROLOGIA e drenagem Porto Alegre SAGAH 1 recurso online SILVA Luciene Pimentel da Hidrologia engenharia e meio ambiente Rio de Janeiro GEN LTC 1 recurso online MACHADO Vanessa de Souza Princípios de climatologia e hidrologia Porto Alegre SER SAGAH 1 recurso online GEOMORFOLOGIA Porto Alegre SAGAH 1 recurso online GESTÃO de bacias hidrográficas e sustentabilidade São Paulo Manole 1 recurso online Ambiental MIGUEZ Marcelo Gomes Drenagem urbana do projeto tradicional à sustentabilidade Rio de Janeiro GEN LTC 1 recurso online HIDROGEOLOGIA Porto Alegre SAGAH 1 recurso online 4 Preencha o Questionário INTRODUÇÃO À HIDROLOGIA Hidrologia Hydro água Logos estudo 6 Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra sua ocorrência circulação e distribuição suas propriedades físicas e químicas e sua relação com o meio ambiente incluindo sua relação com a vida United State Federal Council Science and Technology 1962 A Hidrologia estuda as fases do ciclo hidrológico descrevendo seu passado tentando prever seu futuro 7 Outras ciências relacionadas Meteorologia ciência do solo geologia geomorfologia etc 9 Distribuição Global 27 de toda a água disponível no Mundo Encontrase na América do Sul 1322 de toda a água disponível no Mundo Encontrase no Brasil 10 Mundo disponibilidade de água por habitante 1950 1995 e 2025 Disponibilidade da água no Brasil Contribuição média anual das regiões em km³ Brasil 5660 km³ 12 Brasil Territ Estrang 8427 km³ 18 Mundo 46500 mil km³ Fonte ANA 2016 12 13 Isoietas anuais no país entre 1961 e 1990 Ciclo hidrológico O ciclo da água caracterizase pelo movimento constante da água e por sua transformação de um estado físico é fechado em nível global é acionado pelo Sol O ciclo hidrológico ocorre em dois sentidos No sentido superfícieatmosfera onde o fluxo de água ocorre fundamentalmente na forma de vapor como decorrência dos fenômenos de evapotranspiração de evaporação e de transpiração No sentido atmosferasuperfície onde a transferência de água ocorre em qualquer estado físico sendo mais significativas em termos mundiais as precipitações de chuva e neve 14 chuva Ciclo Hidrológico Precipitação é a água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície terrestre Existem várias formas de precipitação como neblina chuva granizo saraiva orvalho geada e neve Dentre estas a mais importante é a chuva uma vez que possui capacidade de produzir escoamento Fatores que afetam a Precipitação a Relevo altitude b Continentalidade localização geográfica c Temperatura d Umidade do Ar 16 Os instrumentos mais frequentes são Radar Meteorológico O pluviômetro Pluviômetro tipo Ville de Paris O pluviógrafo Pluviógrafos Sistema basculante Duas cubas de 05mm ou 01 mm Grandezas Características ALTURA PLUVIOMÉTRICA h é a quantidade de água precipitada por unidade de área Representa a altura da lâmina de água que cobre a área atingida pela precipitação admitindo não haver perdas por escoamento evaporação ou infiltração Medidas realizadas nos pluviômetros e pluviográfos e são expressas em milímetros mm sendo que um milímetro de chuva corresponde ao volume de 1 litrom² ou 10 m³ha h mm i mmht hora Grandezas Características DURAÇÃO t Período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação Geralmente é medido em minutos min ou horas h INTENSIDADE DA PRECIPITAÇÃO i É a relação entre a altura pluviométrica h e a duração t da precipitação expressa geralmente em mmh ou mmmin immh h mmt hora Uma chuva de 10 mmmin corresponde portanto a uma vazão de 10 Lmin afluindo a uma área de 1 m² Grandezas Características FREQUÊNCIA F é dada pelo número de ocorrências de determinado valor de precipitação no decorrer de um intervalo de tempo Para a aplicação da engenharia a frequência da chuva é definida pelo período de retorno T medido em anos significando que um evento de chuva com duração t e intensidade i será igualado ou superado em média uma vez a cada T anos PERÍODO DE RETORNO T Na hidrologia é comum se utilizar o termo tempo de recorrência ou período de retorno T ou TR como sendo o intervalo médio em anos em que um determinado evento pode ocorrer ou ser superado dado pelo inverso da frequência T 1F Por exemplo uma chuva com tempo de recorrência T 10 anos corresponde a uma chuva que pelas leis da probabilidade tem possibilidade de ocorrer ou ser excedida pelo menos uma vez a cada dez anos em termos médios OBSERVAÇÕES SOBRE OS PERÍODOS DE RETORNO UTILIZADOS PARA PROJETOS HIDRÁULICOS Apresentamse a seguir alguns valores aceitos na prática Barragens 1000 a 10000 anos Galerias de águas pluviais 5 a 10 anos Canais em terra 10 anos Pontes e bueiros em córregos mais importantes e que dificilmente permitirão ampliações futuras 25 anos Obras em geral em pequenas bacias urbanas 5 a 50 anos Janeiro Julho Novembro httpgeokiriricomdistribuicaodeprecipitacaonomundo Precipitação média numa bacia Lâmina de água de altura uniforme sobre toda a área considerada associada a um período de tempo dado como uma hora dia mês e ano Cálculos de Precipitações Médias Métodos aritmético Método das isoietas Método de Thiessen Método da Média Aritmética A precipitação média na bacia é tomada como sendo a média aritmética das leituras dos postos pluviométricos Aplicado apenas em regiões planas com concentração razoável de postos para o local estudado além da variação gradual e suave do gradiente pluviométrico É simples e rápido porém as médias não são representativas se os pluviômetros não estiverem distribuídos uniformemente Apenas o que tem dentro da bacia 50 70 2 𝟔𝟎 𝒎𝒎 Forte precipitação junto ao divisor não está sendo considerada Se considerar a externa 50 70 120 82 75 5 𝟕𝟗 𝟒 𝒎𝒎 Método de Thiessen Polígonos de Thiessen são áreas de domínio de um posto pluviométrico Considerase que no interior dessas áreas a altura pluviométrica é a mesma do respectivo posto Os polígonos são traçados da seguinte forma 1º Dois postos pluviométricos próximos são ligados por um segmento de reta 2º Traçase a mediatriz deste segmento de reta Esta mediatriz divide para um lado e para outro as regiões de domínio de cada posto 3º Este procedimento é realizado inicialmente para um posto qualquer ex posto B ligandoo aos adjacentes Definese desta forma o polígono daquele posto 4º Repetese o mesmo procedimento para todos os postos 5º Desconsiderase as áreas dos polígonos que estão fora da bacia 6º A precipitação média na bacia é calculada pela expressão Exemplo Tendo uma bacia hidrográfica com valores médios de precipitação contendo uma área total de 100 km² 70 mm 70 mm 70 mm A120 15 km² A70 40 km² A50 30 km² A75 5 km² A82 10 km² 50 mm 70 mm A120 15 km² A70 40 km² A50 30 km² A75 5 km² A82 10 km² A120 15 A70 40 A50 30 A75 5 A82 10 mm mm Método das Isoietas O método das isoietas permite que a precipitação média sobre uma bacias e já estimada com bastante precisão A palavra isoieta significa curva de mesma precipitação Semelhante as curvas de nível O espaçamento entre eles depende do tipo de estudo podendo ser de 5 em 5 mm 10 em 10 mm etc 20030610 Descrevese a seguir o procedimento de traçado das isoietas 1º Definir qual o espaçamento desejado entre as isoietas mm 2º Ligase por uma semireta dois postos mais próximos colocando suas respectivas alturas pluviométricas 3º Interpolase linearmente determinando os pontos onde vão passar as curvas de nível dentro do intervalo das duas alturas pluviométricas 4º Procedese dessa forma com todos os postos pluviométricos adjacentes 5º Ligamse os pontos de mesma altura pluviométrica determinando cada isoieta 6º A precipitação média na bacia é calculada pela expressão 50 mm 75 mm 75 mm Precipitação mm Área km² 50 60 1680 60 70 2467 70 80 3026 80 90 990 90 100 906 100 110 637 110 120 293 Precipitação Área Pmédio AxP 50 60 1680 50602 55 16855 924 60 70 2467 65 246765160355 70 80 3026 75 30267522695 80 90 990 85 99858415 90 100 906 95 906958607 100 110 637 105 63710566885 110 120 293 115 29311533695 Soma AxP 7505 05 Resumo Método aritmético Apenas bacia 60 mm Fora da bacia 794 mm Método de Thiessen 7295 mm Método das Isoietas 7506 mm Método Vantagens Desvantagens Média Aritmética Método mais simples Se o número de pluviômetros for adequado e se estes se encontram bem distribuídos ao longo da área o método apresenta boa estimativa Em áreas montanhosas só dá bons resultados se o fator topografia for levado em conta na localização dos pluviômetros Se há poucos pluviômetros e se a distribuição destes não for adequada os resultados não são bons Requer maior numero de pluviômetros para uma mesma precisão em comparação com os demais métodos Thiessen Proporciona resultados mais precisos do que os obtidos pela média aritmética Não é influenciado pela distribuição desuniforme dos pluviômetros Os pluviômetros colocados fora mas próximos ao limite da área pode ser utilizados nos cálculos O método é muito trabalhoso Os polígonos devem ser refeitos quando ocorre uma mudança na rede de pluviômetros Isoietas Teoricamente é o método mais preciso Permite a visualização da variação espacial da precipitação ao longo na área Os pluviômetros colocados fora mas próximos aos limites da área podem também ser utilizados nos cálculos É o mais trabalhoso dos métodos Requer muita prática O procedimento de cálculo pode ter erro objetivo Exercício Área da Bacia 459 km² Apenas internos à bacia 50120903 8667 mm Todas as estações 758011060501 20907 8357 mm Precipitação mm Área m² Área km² PA 75 40338309 0403 30254 80 10401737 0104 8321 110 44149280 0441 48564 60 33436810 0334 20062 50 143988323 1440 71994 120 147111638 1471 176534 90 126763088 1268 114087 5462 469816 Precipitação média 86017 Exercício Em uma bacia hidrográfica com área de 3217 km² as áreas de influencia das estações pluviométricas são as seguintes P112 P228 P320 P440 Determinar a precipitação média mensal na bacia a partir dos dados da tabela abaixo Mês P1 P2 P3 P4 Janeiro 123 93 180 50 Fevereiro 180 123 93 60 Março 93 180 123 70 Ciclo Hidrológico A evaporação é o fenômeno movido pela energia solar pelo qual a água é retirada da superfície dos oceanos e da superfície terrestre e transferida para a atmosfera em forma de vapor Fatores que afetam a Evaporação a Grau de umidade relativa do ar atmosférico pressão de vapor b Temperatura c Vento d Radiação solar e Pressão barométrica altitude f Salinidade da água g Evaporação na superfície do solo h Evaporação da superfície das águas 58 Interceptação zona de aeração ou zona não saturada rocha de origem lençol freático infiltração escoamento superficial precipitação evaporação interceptação transpiração evaporação percolação fluxo ascendente escoamento subsuperficial zona saturada Retenção de parte da precipitação acima da superfície do solo Blake 1975 Devido a vegetação ou outra forma de obstrução ao escoamento como depressões do solo Retorna para a atmosfera por evapotranspiracão Interceptação Caindo sobre uma superfície coberta com vegetação parte da chuva fica retida nas folhas Quando as folhas não são mais capazes de armazenar água continuando a chuva ocorre o drenagem para o solo Medição da intercepção A medida da intercepção é feita de maneira indireta pela diferença entre a precipitação total e a parcela da chuva drenada através das folhas e pelo tronco balanço hídrico Para medir a intercepção utilizase pluviômetros localizados em pontos específicos nas áreas vegetadas P pluviômetro na altura da copa precipitação total Pf pluviômetro abaixo da copa precipitação pelas folhas Pt pluviômetro colado ao tronco precipitação pelo tronco Armazenamento nas depressões Na bacia hidrográfica existem obstruções naturais e artificiais ao escoamento acumulando parte do volume precipitado Bacias com baixa drenagem tendem a ter menor vazão média e maior capacidade de regularização natural do escoamento tendo como exemplo os banhados Em bacias urbanas as áreas de retenção podem ser facilmente criadas artificialmente em função de aterros pontes e construções Estimativa do armazenamento Crawford e Linsley 1966 utilizaram este critério no modelo Stanford IV e sugeriram os valores da tabela a seguir para a capacidade máxima do reservatório de interceptação em função da cobertura vegetal Cobertura Capacidade máxima mm Campo prado 250 Floresta ou mato 375 Floresta ou mato denso 500 Estimativa do armazenamento Equação de Linsley et al 1949 Admitese que no início da precipitação as depressões estão vazias e para gerar escoamento superficial é necessário que as depressões estejam preenchidas São aproximações do comportamento real já que o escoamento superficial ocorre sem que as depressões sejam todas preenchidas 1 A Mata do Buraquinho cujo nome oficial é Jardim Botânico Benjamim Maranhão abrange uma área de 515 ha A mata que tem um formato parecido com um coração está encravada no centro geográfico da capital do estado da Paraíba a cidade de João Pessoa cuja precipitação média é de 1500 mmano e a evaporação 30 mmdia Porém no dia 18 de junho de 2004 ocorreu um evento de chuva diferente que apresentou uma altura de precipitação de 1146 mm em 24 h Portanto quanto foi o volume interceptado neste dia pela mata do Buraquinho 66 Exercícios Evaporação É o conjunto de fenômenos de natureza física que transformam em vapor a água das superfícies do solo dos cursos dágua lagos reservatórios de acumulação e mares A evaporação é o processo físico de conversão da água em vapor Transpiração É a evaporação devida à ação fisiológica dos vegetais As plantas através de suas raízes retiram do solo a água para suas atividades vitais Parte dessa água é cedida à atmosfera sob a forma de vapor na superfície das folhas Evapotranspiração evaporação transpiração A evaporação e a evapotranspiração fisicamente dizem respeito ao mesmo fenômeno que é a mudança de fase da água da fase líquida para a vapor Entretanto no estudo da evaporação considerase apenas a água perdida pelo solo e por superfícies de água livre p ex açudes enquanto que na evapotranspiração levase em conta a perda conjunta de água pelo solo e pela planta EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL X REAL Evaporação Potencial Máxima quantidade de água que pode evaporar de uma superfície com disponibilidade de água para a realização do processo Taxa que ocorre quando há água disponível no solo Ex a evaporação da água da superfície de rios lagos e oceanos Evaporação Real Ocorre a uma taxa inferior à taxa potencial devido a deficiência de água para o processo Taxa que ocorre para condições reais de umidade do solo Ex a evaporação água do solo em uma bacia hidrográfica TANQUE CLASSE A Ø 129 cm Exercício Determinar a Evaporação no Tanque Classe A ECA em um local onde ocorreu uma precipitação de 24mm e a leitura do nível dágua no primeiro dia foi de 10mm e no segundo dia 13mm P 24 mm Hn 10 mm Hn1 13 mm ECA hn hn1 P ECA 10 13 24 ECA 21 mmdia evaporou Evapotranspiração real Para corrigir os valores da evapotranspiração para cada tipo de cultura é só multiplicar a ETP pelo coeficiente de cultura Kc Onde ETR Evapotranspiração Real mmmês ETP Evapotranspiração potencial mmmês Kc coeficiente de cultura Coeficiente de cultivo Os valores de Kc são tabelados para diferentes culturas nos seus vários estágios de desenvolvimento Evaporação e Transpiração Determinação da evapotranspiração Método do balanço energético R1 Fc Qs LE R1Radiação líquida por unidade de área e tempo FcFluxo de calor para o interior do solo QsFluxo de calor para a atmosfera LE Fluxo de calor latente quantidade de energia gasta na evaporação PARÂMETRO OBTENÇÃO DIRETA INDIRETA EVAPORAÇÃO POTENCIAL a Evaporímetros tanque Classe A tanque Colorado tanque russo tanque CGI b Atmômetros Piche Livingstone Bellani Método de Penman EVAPORAÇÃO REAL Lisímetros sem vegetação EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL Equação de Thornthwaite Método de Blaney Criddle Hargreaves Penman modificado Papadakis Hamon EVAPOTRANSPIRAÇÃO REAL a Lisímetros de percolação de pesagem b Parcelas experimentais c Controle de umidade do solo d Balanço hídrico da bacia Ciclo Hidrológico Escoamento Superficial é definido pelo escoamento que ocorre sobre a superfície da bacia como excedente a infiltração 79 Ciclo Hidrológico Fatores que afetam o Escoamento Superficial a Relevo declividade b Intensidade e Duração da Precipitação c Capacidade de Infiltração tipo do solo d Umidade do Solo e Permeabilidade f Obras hidráulicas construídas barragens reservatórios 80 Ciclo Hidrológico Escoamento Subsuperficial corresponde ao movimento da parcela da água que infiltra no solo e escoa pela zona não saturada espaços vazios no solo Escoamento Subterrâneo é o movimento da água dentro da zona saturada e promove armazenamento subterrâneo de água 81 Escoamento superficial Fatores que afetam o Escoamento Superficial a Relevo declividade b Intensidade e Duração da Precipitação c Capacidade de Infiltração tipo do solo d Umidade do Solo e Permeabilidade f Rugosidade g Obras hidráulicas construídas barragens reservatórios Estação Fluviométrica É uma seção do rio onde é colocado um conjunto de réguas para a medição da cota nível Essa cota é transformada em vazão VAZÃO Q É o volume de água escoado por unidade de tempo em uma determinada seção do curso de água É comumente expressa em litros por segundo Ls ou metros cúbicos por segundo m³s Canais Elementos Geométricos dos Canais A área molhada ou área da seção transversal do escoamento p perímetro molhado é o comprimento da fronteira sólida do conduto em contado com o fluido Rh relação entre área e perímetro Molhado Y0 altura dágua ou profundidade local B largura na superfície do escoamento Raio Hidráulico ÁreaPerímetro Canais Velocidade canal aberto MANNING n coeficiente de rugosidade de Manning R raio hidráulico área da seção dividido pelo perímetro molhado I declividade média do canal n Descrição da superfície 0013 Peças monolíticas moldadas em forma de aço resinado sem irregularidades superficiais Condutos moldados in situ com formas infláveis 00130015 Concreto muito liso plastificado ou queimado a colher com juntas e cantos acabados a mão 0015 Concreto moldado in situ em formas lubrificadas com juntas e cantos alisados a colher 00140018 Concreto moldado em formas de aço deslizantes com cantos arredondados condutos de cerâmica vitrificada com juntas preenchidas 0016 Concreto moldado em formas rugosas com acabamento a mão em cimento 00150017 Tubos curtos de concreto com diâmetros pequenos Sem acabamento especial nas juntas 0018 Canais retilíneos em concreto projetado bem acabados 00200022 Canais em concreto projetado rugoso 0022 Alvenaria de pedras 0035 Gabiões de pedra com tela de arame 00240035 Pedras lançadas 006 Canais de terra 015 Grama curta Variáveis que influenciam o hidrograma Precipitação distribuição temporal e espacial Evapotranspiração e interceptação Cobertura do solo Tipo e espessura do solo Relevo e forma declividade o rio e da bacia comprimento área densidade de drenagem etc Tipo de aquífero e formação rochosa Medição de vazão Vertedor A altura da lâmina líquida acima do vertedor H medida à montante deste a uma distância de aproximadamente 6H é relacionada com a vazão Q e a largura do vertedor L pela seguinte fórmula devida a Francis Retangular Q 1838LH32 Onde H e L são medidos em metros e a vazão em m3s Triangular para cursos dágua com dimensões reduzidas Q 14H52 Calhas Parshall Medição com calha Molinete Hidrométrico Ciclo Hidrológico Infiltração é o nome dado ao processo pelo qual a água da superfície atravessa o solo 94 Ciclo Hidrológico Fatores que afetam a Infiltração a Tipo do Solo b Conteúdo de Umidade do Solo c Ação da precipitação sobre o solo d Temperatura e Compactação devida ao Homem e Animais f Macroestrutura do terreno g Inclinação do Terreno h Cobertura Vegetal 95 Infiltrômetro de Anel Consiste de dois anel concêntrico o de menor com 25 cm de diâmetro e o maior com diâmetro de 50 cm Ambos com 30 cm de altura Os anéis devem ser instalados no solo com o auxilio de uma marreta Colocase uma quantidade de água conhecida ao mesmo tempo nos dois anéis E com uma régua graduada acompanhase a infiltração vertical E com uma régua graduada acompanhase a infiltração vertical no cilindro interno para vários intervalos de tempo A capacidade de infiltração instantânea é calculada por Onde It é a capacidade de Infiltração instantânea mmh Δh é a variação da lâmina dágua mm Δt é o intervalo de tempo h Image of a circular structure and water measurement devices Considere chuva com intensidade constante Infiltra completamente no início Gera escoamento no fim Considere chuva com intensidade constante Infiltra completamente no início Gera escoamento no fim Considere chuva com intensidade constante Infiltra completamente no início Gera escoamento no fim VaZAo m3s VaZAo m3s Vazão m³s Vazão m³s Vazão m³s Vazão m³s Vazão m³s Vazão m³s Vazão m3s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 29901 1200 30901 1200 11001 1200 21001 1200 31001 1200 41001 1200 51001 1200 Vazão m3s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 29901 1200 30901 1200 11001 1200 21001 1200 31001 1200 41001 1200 51001 1200 Vazão m3s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 29901 1200 30901 1200 11001 1200 21001 1200 31001 1200 41001 1200 51001 1200 Vazão m3s Vazão m3s Vazão m3s Vazão m³s Vazão m³s Superficial e Escoamento subterrâneo Subsuperficial Formação do Hidrograma 1 Início do escoamento superficial 2 Ascensão do hidrograma 3 Pico do hidrograma 4 Recessão do hidrograma 5 Fim do escoamento superficial 6 Recessão do escoamento subterrâneo 1 2 5 3 4 6 Hidrograma exemplo Arroio Dilúvio CPRM Superficial e recessão pico Escoamento subterrâneo Subsuperficial Formação do Hidrograma tempo Q Bacia montanhosa Bacia plana Forma do Hidrograma tempo Q Bacia urbana Bacia rural Obras de drenagem tornam o escoamento mais rápido Forma do Hidrograma Precipitação Infiltração infiltração decresce durante o evento de chuva Infiltração A maior dificuldade para resolver este tipo de problema é estimar o valor da constante k Recessão utilidade da equação k t t e Q Q 0 t t t Q Q t k ln O valor de k depende das características físicas da bacia em especial as suas características geológicas Recessão utilidade da equação Cuidado CB é dado em horas nesta figura Durante uma longa estiagem de um rio foram feitas duas medições de vazão com quatro dias de intervalo entre si conforme a tabela abaixo Qual seria a vazão esperada para o dia 31 de agosto do mesmo ano considerando que não ocorre nenhum evento de chuva neste período Recessão exemplo Data Vazão 14agosto 601 15agosto 16agosto 17agosto 18agosto 576 t t t Q Q t k ln 94 1 60 57 6 ln 4 k 50 2 57 6 94 13 e Q t Portanto a vazão esperada no dia 31 de agosto seria de 502 m3s1 k t t e Q Q 0 Recessão exemplo Durante uma longa estagem de um rio foram feitas duas medições de vazão com quatro dias de intervalo entre si conforme a tabela abaixo Qual seria a vazão esperada para o dia 10 de março do mesmo ano considerando que não ocorre nenhum evento de chuva neste período Data 2019 Vazão 20 fevereiro 824 21 fevereiro 22 fevereiro 23 fevereiro 24 fevereiro 725 Qt Q0 etk Portanto a vazão esperada no dia 10 de março seria de 463 m³s¹ No período de recessão do hidrograma predomina o escoamento com origem subterrânea O comportamento da bacia neste período é semelhante ao de um reservatório linear simples em que a vazão é linearmente dependente do armazenamento V k Q Recessão reservatório linear Considerando válida a representação da bacia pelo reservatório linear simples com k190 dias qual será a vazão do rio após 30 dias sem chuva considerando que a vazão inicial é 100 m3s Exercícios Balanço Hídrico O Balanço Hídrico é a contabilidade das entradas e saídas de água de um sistema Várias escalas espaciais podem ser consideradas para se contabilizar o balanço hídrico como a macro a intermediária e a local 132 Balanço hídrico anual no país Vazão média anual por habitante 135 Relação entre demanda e disponibilidade hídrica na região hidrográfica Uruguai Balanço Hídrico 136 O balanço hídrico nada mais é do que o saldo entre entradas e saídas de água de um sistema bacia Balanço Hídrico 137 Balanço Hídrico acima da superfície Balanço Hídrico abaixo da superfície P precipitação E evaporação T transpiração R escoamento superficial G escoamento subterrâneo I infiltração S armazenamento Os subscritos s e g significam a origem do vetor respectivamente acima e abaixo da superfície 𝑃 𝑅 𝑅𝑔 𝐸𝑠 𝑇𝑠 𝐼 𝑆𝑠 𝐼 𝐺1 𝐺2 𝑅𝑔 𝐸𝑔 𝑇𝑔 𝑆𝑔 Balanço Hídrico 138 P precipitação mm ET evapotranspiração mm Q vazãolâmina dágua mm S armazenamento mm Para períodos de tempo mais longos podese desprezar a variação do armazenamento total ΔS ANO HIDROLÓGICO Para escalas menores meses dias e anos ela a variação de armazenamento precisa ser considerada no balanço hídrico 𝑃 𝐸𝑇 𝑄 𝑆 𝑆 0 𝑃 𝐸𝑇 𝑄 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑙â𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑃 𝐸𝑇 𝑄 𝑆 𝑆𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑆𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 Balanço Hídrico 139 Q vazão Ls A área da bacia ou área de contribuição m² h vazãolâmina dágua mm t tempo s Vazão da bacia ou deflúvio 𝑄 𝐴 ℎ 𝑡 Balanço Hídrico Exemplo 1 Para a bacia hidrografica com área de 12320 ha ocorre anualmente uma precipitação de 1275 mm e evapotranspiração de 796 mm Calcule a vazão desta bacia em m³s e em Ls P ET Q 1275 796 Q Q 479 mm Q fracAht Q frac12320 10000479365d 24h 60min 60s Q 187128 Ls 1871 m³s 141 Lembrando 1mm de chuva corresponde a 1 litro de água por metro quadrado 1mm 1Lm² Exercício 1 Faça as seguintes transformações de unidades a 50 ha m² b 2000 ha km² c 252 m³sLs d 1 dia s e 100 km² m² f 272 diash 142 Exercício 2 Determinar a evapotranspiração em uma bacia com área de 123 km² sabendose que a precipitação anual é de 1350 mm e a vazão media anual é de 325 Ls 143 Exercício 3 Em uma bacia hidrográfica com 123 km² o volume armazenado no inicio do mês de fevereiro era de 5535000 m³ e no final era de 6873000 m³ Sabendose que a precipitação foi de 147 mm e a vazão média de 5632 Ls determinar a evapotranspiração ocorrida no mês de fevereiro 144 Exercício 4 Em uma bacia com área de 1212 km² a precipitação média dos meses de junho e julho são 123mm e 83mm respectivamente Sabendose que o armazenamento na bacia no dia primeiro de junho corresponde a 3900mm determine os armazenamentos nos últimos dias de cada mês São fornecidos os seguintes dados adicionais 145 Exercício 5 Uma bacia hidrográfica de 25 km² de área recebe uma precipitação média anual de 1200mm Considerando que as perdas médias anuais por evapotranspiração valem 800mm determinar a vazão média de longo período em m³s 146 Exercício 6 Uma barragem irá abastecer uma cidade de 100000 habitantes e uma área irrigada de 5000 ha Verificar através de um balanço hídrico anual se o local escolhido para a barragem tem condições de atender à demanda quando esta for construída Informações disponíveis área da bacia Ab 300 km² Precipitação média anual Pm 1300 mmano evapotranspiração total EVT para situação com a barragem pronta 1000 mmano Demanda da cidade 150Lhabxdia Demanda da área irrigada 9000 m³haxano 147 Exercício 7 Se ocorrer uma chuva de 30 mm durante 90 minutos sobre uma superfície impermeável de 3 km² qual será a respectiva vazão média no período em m³s 8 Se a vazão média anual de uma bacia hidrográfica de 200 km² é 167 m³s qual é o deflúvio correspondente em mm 9 Considere o balanço hídrico simplificado de uma superfície retangular impermeável de 3 km de largura e 10 km de comprimento sobre a qual ocorreu uma precipitação de 50 mm durante 2 horas Sabendo que a vazão média no ponto de saída da superfície foi de 10 m³s calcule a variação de volume entre os instantes inicial e final O volume do reservatório de escoamento superficial aumentou ou diminuiu Por quê 148 Exercício 10 Em um determinado ano uma bacia hidrográfica de 25900 km² de área de drenagem recebeu 500 mm de precipitação A vazão média anual na seção fluvial que drena essa área foi de 170 m³s Estime a quantidade de água correspondente à evapotranspiração da bacia durante o período 11 A evaporação anual de um lago com superfície de 15 km² é de 1500 mm Determinar a variação do nível do lago durante um ano se nesse período a precipitação foi de 950 mm e a contribuição dos tributários foi de 10 m³s Sabese também que naquele ano foi retirada do lago uma descarga média de 5 m³s para irrigação de culturas além de uma captação de 165106 m³ para refrigeração de uma unidade industrial 12 Em um determinado ano os seguintes dados hidrológicos foram observados em uma bacia de 350 km² de área de drenagem precipitação total 850 mm evapotranspiração 420 mm deflúvio superficial 225 mm Calcule o volume de água infiltrada em m³ desprezando as variações de armazenamento dos reservatórios superficial e subterrâneo 149