Lista de Exercícios 2 com Resposta-2021 2

Lista de Exercícios 2 – ENS5102 Hidrologia 1) A área, o comprimento do rio principal e a diferença de altitude de uma bacia são: 4 km2, 3,55 km e 329 m, respectivamente. O tempo de concentração desta bacia pode ser calculada pela fórmula de Kirpich:𝑡𝑐 = 57 ∙ (𝐿3⁄𝐻)0,385 ,onde 𝑡𝑐 é o tempo de concentração (min), L é o comprimento do rio principal (km) e H é a diferença de altitude da bacia (m). Um evento de chuva forte durou 120 minutos e terminou às 8:35h. Neste caso, a que horas, aproximadamente terminou o escoamento superficial? R: O escoamento superficial terminou às 9:01h. 2) Deseja-se adquirir dados para criar a curva-chave de um rio. Para tanto, necessita-se de diversos dados de vazão do rio em diferentes níveis de água. Em uma das idas a campo, foram adquiridos os dados apresentados na tabela abaixo. A largura total do rio é de 23 m. Vertical 1 2 3 4 5 Distância da margem (m) 2 5 8 17 22 Profundidade (m) 0,7 1,54 2,01 2,32 0,82 Velocidade a 0,2xP (m.s-1) 0,23 0,75 0,89 0,87 0,32 Velocidade a 0,8xP (m.s-1) 0,15 0,50 0,53 0,45 0,2 Com base na tabela, responda às questões: a) Desenhe a seção do rio. b) Qual é a vazão total do rio, utilizando o método da seção média? (Utilize o método simplificado para calcular a velocidade média das verticais). R: Q = 22 m3.s-1 3) No método racional, estima-se a intensidade média da precipitação (chuva intensa) com base em equações de chuvas intensas. Por conseguinte, as equações de chuvas intensas têm como dados de entrada o período de retorno, e a duração da chuva intensa. Como é considerada a duração da chuva intensa no método racional? 4) Uma bacia de 5 km2, tem uso do solo urbano (C=0,8), com área de 2 km2, e uma região florestada (C=0,35) com área de 3 km2. Qual o coeficiente de escoamento superficial da bacia? Para uma precipitação máxima com intensidade de 80 mm.h-1, qual a vazão gerada? Se houver um aumento de 20% da área urbanizada e o restante da área de floresta for substituída por área de agricultura (C = 0,6), qual será o novo valor de vazão, para a mesma intensidade de precipitação de 80 mm.h- 1? Discuta a modificação do valor de Q, com base no conteúdo passado na disciplina de hidrologia. R: C= 0,53 Q = 58,9 m3.s-1 Após mudança da cobertura do solo Q = 77,33 m3.s-1 5) Considere uma bacia rural, com solo com alta capacidade de infiltração, classificado como solo tipo A, e com CN=60, na qual ocorreu um evento de precipitação descrito na tabela abaixo. Usando o método SCS, determine a precipitação efetiva total deste evento de chuva. A partir de que intervalo de tempo começa a ocorrer escoamento superficial? Em qual intervalo de tempo ocorre o máximo escoamento superficial? Construa o hidrograma de precipitação efetiva resultante deste evento. Tempo P (mm) 10 5 20 16 30 14 40 11 50 5 R: Pef total = 1,57 mm (representa todo o escoamento superficial que foi gerado por toda a chuva que caiu na bacia (Ptotal = 5+16+14+11+5= 51 mm)). Começa a ocorrer escoamento superficial quando P > Ia (quando a precipitação é maior que as perdas iniciais), ou seja, no intervalo entre 20 e 30 min. O máximo escoamento superficial ocorre para 40 min (Qincremental = 0,799 mm) 6) Na tabela abaixo estão representados os dados referentes ao hidrograma unitário de uma bacia. Este hidrograma foi elaborado para uma precipitação unitária de 10 mm e um tempo de duração de 2 horas. Tempo (h) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Q (m3.s-1) 0 27,7 97,9 139,4 151,7 102,3 74,4 47,1 29,8 17,6 6,6 0 (a) A partir deste hidrograma unitário, elabore o hidrograma correspondente ao seguinte hietograma efetivo: 22,5 mm para 0-2 horas; 35,3 mm para 2-4 horas; 32,3 mm para 4-6 horas. (b) Apresente na forma de um gráfico o hidrograma unitário, o hidrograma gerado e o hietograma da precipitação efetiva do item anterior. R: Tempo Q1 Q2 Q3 Qresultante (hora) (m3.s-1) (m3.s-1) (m3.s-1) (m3.s-1) 0 0,0 0,0 2 62,3 0,0 62,3 4 220,3 97,8 0,0 318,1 6 313,7 345,6 89,5 748,7 8 341,3 492,1 316,2 1149,6 10 230,2 535,5 450,3 1215,9 12 167,4 361,1 490,0 1018,5 14 106,0 262,6 330,4 699,0 16 67,1 166,3 240,3 473,6 18 39,6 105,2 152,1 296,9 20 14,9 62,1 96,3 173,2 22 0,0 23,3 56,8 80,1 24 0,0 21,3 21,3 26 0,0 0,0 Pef0-2h Pef2-4h Pef4-6h 22,5 35,3 32,3 6) Qual a probabilidade de uma vazão Q ser igualada ou superada, em ano qualquer, considerando um período de retorno de 50 anos? R: P = 2% 7) A ensecadeira de uma barragem deverá ser utilizada por 3 anos, durante a construção da referida barragem. Uma ensecadeira funciona como um desvio, ou um barramento provisório, com a finalidade de fechar uma região do curso d’água, de forma a deixar seca uma área onde serão executados os trabalhos de construção da barragem. Estime qual deve ser o tempo de retomo associado à precipitação de projeto da ensecadeira, para que o risco de falha dela, durante sua vida útil, seja de, no máximo, 6%. R: TR = 49 anos. 8) Determine as vazões de projeto de um canal de drenagem urbana, para os períodos de retorno de 50 e 100 anos, a partir da série de dados de vazões máximas anuais apresentadas na tabela abaixo. Utilize os métodos de Gumbel e log-normal. Ano 1967 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 Qmáx (m3/s) 348,2 295,4 315,6 278,8 304,3 290,5 277,9 362,1 314,7 288,0 260,5 335,4 310,0 294,3 331,5 R: Qmáx para TR=50 anos = 379,9 m3.s-1 Qmáx para TR=100 anos = 395,2 m3.s-1 9) A figura abaixo mostra a curva de permanência do rio Cuiabá e a do rio Taquari. As áreas de drenagem, o relevo e o comportamento da precipitação das duas bacias são semelhantes, assim como a vazão média (438 m3/s e 436 m3/s, respectivamente). Com base nessas informações, o que se pode inferir sobre o comportamento da vazão de cada bacia, pelas curvas de permanência? 10) Construir a curva de permanência das vazões médias mensais, a partir dos dados de vazão média mensal (m3/s) na Tabela abaixo. Determinar: 1) a porcentagem do tempo em que a vazão de 20 m3/s é igualada ou excedida e; 2) qual o valor da Q95. R: 1) A vazão de 20 m3/s é igualada ou excedida em, aproximadamente, 55% do tempo. 2) O valor da Q95 é de, aproximadamente, 11,5 m3/s. 11) É correto afirmar que a vazão Q90 é sempre inferior à Q95 em um ponto de qualquer rio? É correto dizer que a Q95 é igual à soma das vazões Q40 e Q55 ? Mês Ano 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985