UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Sanitária e Meio Ambiente Respostas do Caderno de Exercícios de Hidrologia Prof. Alfredo Akira Ohnuma Jr. & Profa. Luciene Pimentel da Silva Alunos: Desiher Pinto Polastrelli, Jessica M. Luzardo, Renato Tito dos Santos Jun-‐2013 FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Cap. 1 -‐ Ciclo Hidrológico 1.1. O que é hidrologia? Hidrologia é a ciência que trata da água na Terra, sua ocorrência, circulação e distribuição, suas propriedades físicas e químicas, e sua reação com o meio ambiente, incluindo sua relação com as formas vivas relacionada com toda a água da Terra, sua ocorrência, distribuição e circulação, suas propriedades físicas e químicas, seu efeito sobre o meio ambiente e sobre todas as formas da vida. (US Federal Council for Sciences and Technology (Chow, 1959)). 1.2. Qual a importância da Hidrologia na engenharia civil e como o engenheiro civil se enquadra nessa ciência? A Hidrologia é uma ciência interdisciplinar. Profissionais de diferentes áreas como engenheiros, geólogos, matemáticos, entre outros atuam nas diferentes subáreas dessa ciência. A Hidrologia é a área que estuda o comportamento físico da ocorrência e o aproveitamento da água na bacia hidrográfica, quantificando os recursos hídricos no tempo e no espaço e avaliando o impacto da modificação da bacia hidrográfica sobre o comportamento dos processos hidrológicos. A quantificação da disponibilidade hídrica serve de base para o projeto e planejamento dos recursos hídricos. Ex: produção de energia, hidrelétrica, abastecimento de água, navegação, controle de enchentes e impacto ambiental. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci, C.E.M) 1.3. Quais os problemas a serem enfrentados pelo engenheiro civil e que envolvem os recursos hídricos? Planejamento e gerenciamento de bacia hidrográfica: o desenvolvimento das principais bacias quanto ao planejamento e controle do uso dos recursos naturais requer uma ação pública e privada coordenada; Drenagem urbana: atualmente 75% da população do Brasil ocupa o espaço urbano. Enchentes, produção de sedimentos e qualidade da água são problemas sérios encontrados em grande parte das cidades brasileiras; Energia: a produção de energia hidrelétrica apresenta 92% de toda a energia produzida no país. O potencial hidrelétrico ainda existente é significativo. Esta energia depende da disponibilidade de água da sua regularização por obras hidráulicas e o impacto das mesmas sobre o meio ambiente; O uso do solo rural: a expansão das fronteiras agrícolas e o intenso uso agrícola têm gerado impactos significativos na produção de sedimentos e nutrientes nas bacias rurais, resultando em perda de solo fértil e assoreamento dos rios; Qualidade da água: o meio ambiente aquático (oceanos, rios, lagos, reservatórios e aquíferos) sofre com a falta de tratamento dos despejos domésticos e industriais e de cargas de pesticidas de uso agrícola; 2 / 29 FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. mas com grande potencial de transporte. 1.4. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci.E. Estabeleça o ciclo hidrológico como um fenômeno global e circulação. Quanto ao meio ambiente. porque há movimentos contínuos. C. Os volumes evaporados em um determinado local do planeta não precipitam necessariamente no mesmo local. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. com dinâmicas diferentes. 3 / 29 . A navegação pode ter um peso significativo no desenvolvimento nacional. Irrigação: a produção agrícola nas regiões áridas e semiáridas depende essencialmente da disponibilidade de água. em que outros contextos são importantes o conhecimento da Hidrologia? Por quê? A Ciência Hidrológica trata processos que ocorrem em sistemas moldados pela natureza. principalmente nos rios Jacuí. e também na superfície terrestre. Tietê/Paraná. Para o entendimento desses processos é necessário interagir com diferentes áreas do conhecimento que influenciam o ciclo hidrológico. na atmosfera. Descreva a fase terrestre do ciclo hidrológico. qual é a relação direta entre o Engenheiro civil e a Hidrologia? Quanto à preservação do meio ambiente. modificações do uso do solo. M).6. Navegação: a navegação interior é ainda pequena.E. C. O ciclo hidrológico só é fechado em nível global. A redução da qualidade da água dos rios e as grandes concentrações urbanas têm apresentado limitações quanto à disponibilidade de água para o abastecimento. Enumere as principais etapas e represente a relação entre os processos da fase terrestre do ciclo hidrológico na forma de um diagrama de blocos. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. São Francisco e na Amazônia. regularização para controle de qualidade da água impacto das obras hidráulicas sobre o meio ambiente aquático e terrestre. Os processos físicos ocorrem num meio que o homem não projetou. C.M) 1. No sul.M) 1.E. O ciclo hidrológico é o enfoque central da Hidrologia. O aumento da produtividade interfere no aumento da irrigação em grande parte do país. Além da Hidrologia Aplicada à Engenharia Civil. Os principais aspectos hidrológicos são: disponibilidade hídrica para calado. que apesar de farta em grande parte do país apresenta limitações nas regiões áridas e semiáridas do nordeste brasileiro.5. são exemplos de problemas que envolvem aspectos multidisciplinares em que a hidrologia tem uma parcela importante no desenvolvimento da formação do engenheiro civil. procurando conviver com o comportamento deste meio ambiente. culturas como o arroz utilizam quantidade significativa de água. mas ao qual deve-‐se adaptar. previsão de níveis e planejamento e operação de obras hidráulicas para navegação. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Abastecimento de água: a disponibilidade de água. O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal provocando vários efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrológico natural. fazendo então parte da atmosfera. A parte infiltrada no solo pode percolar profundamente e recarregar os lençóis subterrâneos. gerando as seguintes alterações no referido ciclo: 4 / 29 . a precipitação pode ser interceptada pela vegetação. escoar através do solo como escoamento subsuperficial e ser descarregada direta ou indiretamente nos cursos/espelhos d´água.7. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O ciclo hidrológico é o enfoque central da hidrologia..br/~luciene/hidraulica_aplicada) 1.eng. e os diversos processos envolvidos ocorrem de forma contínua e dinâmica.uerj. Com a urbanização. A água evapora dos espelhos d´água e solos. (http://www. formando escoamento. O ciclo não tem começo ou fim estritamente definidos. o vapor d´água é transportado e elevado na atmosfera até condensar-‐se e precipitar-‐se sobre as superfícies líquidas e solo. a cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis e são introduzidos condutos para escoamento pluvial.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. depois emergindo em nascentes ou aflorando nos cursos d´água. pode se transformar em escoamento superficial. Faça a particularização do ciclo hidrológico para áreas urbanizadas. infiltrar no solo. Parte da precipitação interceptada e transportada superficialmente retorna à atmosfera através da evaporação. ficar retida em depressões do solo ou estruturas existentes. e finalmente escorrer em direção ao mar ou evaporando de volta à atmosfera a medida que o ciclo continua (Chow et al. 1988). Quais os riscos naturais associados ao ciclo hidrológico nas ocupações humanas? “Os impactos gerados pela urbanização repercutem no funcionamento do ciclo hidrológico ao interferir no rearranjo dos armazenamentos e na trajetória das águas. 1.M) 1. 5 / 29 . Com a redução da infiltração. Apresente uma associação entre cada uma dessas obras e o estudo da Hidrologia. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 1. M). (Água Doce – Tucci. que representa o fluxo sobre a superfície do solo e pelos seus múltiplos canais. C. O volume que deixa de infiltrar fica na superfície.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. o aquífero tende a diminuir o nível do lençol freático por falta de alimentação (principalmente quando a área urbana é muito extensa). Desta forma as vazões máximas também aumentam. de nossa história” SCHIEL (2003) 1. do nosso cotidiano. Assim justificamos que “esquecemos que todo o ecossistema agregado ao rio. C. As redes de abastecimento e cloacal possuem vazamentos que podem alimentar os aquíferos. visando o saneamento de suas margens.10.E. Diferencie os escoamentos superficial e subterrâneo. já que a superfície urbana não retém água como a cobertura vegetal e não permite a evapotranspiração das folhagens e do solo. Cite 5 exemplos de obras hidráulicas. As ruas são construídas sobre os cursos d’água ou estes são canalizados. Devido à substituição da cobertura natural ocorre uma redução da evapotranspiração.E. faz parte de nosso meio. Reservatório: O reservatório de controle de enchentes funciona retendo o volume do hidrograma durante as enchentes. As principais obras de controle de inundação no leito do rio são: reservatórios. Dique: Hidraulicamente o dique reduz a seção do escoamento e pode provocar aumento da velocidade e dos níveis de inundação. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. reduzindo o pico e o impacto da jusante do barramento. antecipando seus picos no tempo.8. Além disso. Em geral. tornando-‐o mais rápido. corte de meandros e redução da rugosidade. Para que isso não ocorra as condições de fluxo não devem-‐se alterar após a construção do dique. 4. 3. 2. c) subterrâneo é o fluxo devido à contribuição do aquífero. os escoamentos superficiais e subterrâneos correspondem a maior parte do total. ocorre redução do tempo de deslocamento. Redução do volume de infiltração no solo.9. diques ou polders. introduzindo novos meios para sua transferência na área urbanizada e em torno da cidade” CHRISTOFFOLETTI (1993). como foram construídos condutos pluviais para o escoamento superficial. tendo efeito inverso do mencionado. Os escoamentos são em geral definidos em: a) superficial. ficando o escoamento subsuperficial contabilizado no superficial ou no subterrâneo. b) subsuperficial que alguns autores definem como o fluxo que se dá junto às raízes de cobertura vegetal e. aumentando o escoamento superficial. reduzindo o escoamento subterrâneo. ampliação da seção do rio. A referida lei introduz princípios.12. a cota resultante depende da área da seção. C. p. da sociedade civil organizada e dos três níveis de governo. efetiva e eficaz da água: Integração: Para que o sistema de gestão dos recursos hídricos proporcione resultados satisfatórios será necessário estabelecer mecanismos de convivência entre os vários usuários da água e mecanismos de integração das organizações de recursos hídricos.11. A cobrança será aplicada segundo a orientação dos planos de bacia e obedecerá ao Princípio Usuário-‐Poluidor Pagador. Coordenação: A adequada gestão dos recursos hídricos também depende do estabelecimento de uma instituição central coordenadora. Quais são os principais órgãos do Sistema Nacional de Recursos Hídricos no contexto Federal e do Estado do Rio de Janeiro? 6 / 29 . mas as obras poderão envolver um trecho muito extenso para ser efetivo. a linha de água é rebaixada evitando inundação.ar/ponencias/Data/luchini_adriana_de_mello2. raio hidráulico e da declividade. Aprofundando o canal. promover o seu uso racional e zelar pelo equilíbrio na gestão das águas” (Sarmento.org. Apresente um resumo da Lei 9433 de 1997. aos municípios.pdf) 1. Estas obras devem ser examinadas quanto à alteração que podem provocar na energia do rio e na estabilidade do leito. aos Estados. aos usuários e à sociedade civil. constituído por representantes dos usuários de recursos hídricos.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Descentralização e Participação: A gestão dos recursos hídricos deixa de ser responsabilidade de um pequeno conjunto de órgãos públicos e passa a ser atribuída à União. 1. e o fórum de decisão no âmbito de cada bacia é o Comitê. além de promover o uso racional desse recurso.11). Para que a modificação seja efetiva é necessário modificar estas condições para o trecho que atua hidraulicamente sobre a área de interesse.433. que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos.E. (http://www. A unidade de planejamento e gestão da água passa a ser a bacia hidrográfica. o que aumenta o custo. Financiamento Compartilhado: A cobrança pelo uso dos recursos hídricos garantirá a autonomia financeira das entidades gestoras e a sustentabilidade das operações. objetivos e instrumentos para a gestão eficiente. Os trechos de montante e jusante das obras podem sofrer sedimentação ou erosão de acordo com a alteração produzida (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. 1996. da rugosidade. Essa instituição deverá “assegurar em nome do Poder Público uma repartição justa e a equidade no acesso ao recurso ambiental água. A ampliação da seção de medição produz redução da declividade da linha de água e redução de níveis para montante.aaeap. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Ampliação da calha e redução da rugosidade: Para a seção de um rio que escoa uma vazão. Para reduzir a cota devido a uma vazão pode-‐se atuar sobre as variáveis mencionadas. que tem por objetivo definir a Política e o Sistema Nacional de Recursos Hídricos. O ponto de partida para a mais adequada gestão da água no Brasil foi a promulgação da lei 9. M). 2. com o Decreto n° 2. Construído em amplo processo de mobilização social. Agência Nacional de Águas – ANA. (http://conjuntura. Quais são as principais funções desses órgãos no contexto da Engenharia Civil e das obras hidráulicas? 1. gerenciando as demandas e considerando ser a água um elemento estruturante para a implementação das políticas setoriais. o Plano Nacional de Recursos Hídricos estabelece metas para a preservação dos mananciais em todo o país. 7 / 29 . O objetivo principal do Plano é “estabelecer um pacto nacional para a definição de diretrizes e políticas públicas voltadas para a melhoria da oferta de água.gov. (http://conjuntura. Conselhos de Recursos Hídricos dos Estados e do Distrito Federal (CERHs).13. Comitê de Bacia e Agência de Bacia. Secretaria de Recursos Hídricos e Ambiente Urbano – SRHU/MMA: integrante da estrutura do Ministério do Meio Ambiente. 3.br/sobre/meio-‐ambiente/legislacao-‐e-‐orgaos/plano-‐nacional-‐de-‐ recursos-‐hidricos). Conselho Nacional de Recursos Hídricos -‐ CNRH: órgão consultivo e deliberativo. No âmbito estadual temos o Conselho Estadual de Recursos Hídricos (CERHI) sob o exercício do INEA.brasil. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O arcabouço institucional.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. com a função de atuar na formulação da Política Nacional de Recursos Hídricos. 5. e 7. sob a ótica do desenvolvimento sustentável e da inclusão social” (http://www.14. Agência Nacional de Águas – ANA: autarquia sob-‐regime especial. ou a Matriz Institucional da Política Nacional de Recursos Hídricos.612. criado pela lei 9433/97. Órgãos Gestores Estaduais.gov. Conselhos de Recursos Hídricos dos Estados e do Distrito Federal (CERHs). teve sua regulamentação e instalação no ano seguinte. 4.ana. O que são os Planos de Recursos Hídricos? E quais são seus objetivos? Como resultado da Lei das Águas. é constituído pelos seguintes atores: Conselho Nacional de Recursos Hídricos.gov. criada pela Lei 9984/2000. funcionando como secretaria-‐ executiva do respectivo comitê. Secretaria de Recursos Hídricos e Ambiente Urbano. de 6 de junho de 1998.br) 1. possuindo como principal atribuição à implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e a coordenação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos -‐ SNGRH.br) 1. atuando como secretaria executiva do CNRH. Agência de Bacia -‐ escritório técnico do comitê de Bacia. 6. em quantidade e qualidade.ana. o documento final do plano foi aprovado pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) em 30 de janeiro de 2006. Órgãos Gestores Estaduais: outorgar e fiscalizar o uso dos recursos hídricos em rios de domínio dos Estados. Comitê de Bacia – integrante do SNGREH onde são debatidas as questões relacionadas à gestão dos recursos hídricos. apresentando um detalhamento dessas funções. inclusive as disponibilidades hídricas. IX.433. É resultante da reunião de dois ou mais vales. II. seu exutório.cnrh. O que é bacia hidrográfica? Segundo o livro Hidrologia Ciência e Aplicação (Tucci): A bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. formando uma depressão no terreno. Medidas a serem tomados. Diretrizes e critérios para a cobrança pelo uso de recursos hídricos. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 1. em quantidade e qualidade. rodeada geralmente por elevações. que os PRH são planos de longo prazo e que devem ter o seguinte conteúdo mínimo: I. VI. (http://www. (VETADO) VIII.2. Prioridades para outorga de direitos de uso de recursos hídricos. com identificação de conflitos potenciais.15. Estabelece no art. A Lei n° 9.1. Diagnóstico da situação atual dos recursos hídricos. III. X. Cabe ressaltar que esses limites não são fixos. (VETADO) VII. aumento da quantidade e melhoria da qualidade dos recursos hídricos disponíveis. 7°. IV. e no art. 2 -‐ Bacia Hidrográfica 2. Uma bacia se limita com outra pelo divisor de águas. Balanço de disponibilidades e demandas futuras dos recursos hídricos.gov.br) Cap. Qual o conteúdo mínimo do Plano de Recursos Hídricos estabelecido na Lei 9433 de 1997? Assinale as etapas em que pode haver contribuições do Engenheiro Civil. de evolução de atividades produtivas e de modificações dos padrões de ocupação do solo. 8 / 29 . Quais as regiões hidrográficas brasileiras? Apresente as características de cada uma dessas regiões. V. dedica a Seção I do Capítulo IV aos Planos de Recursos Hídricos (PRH). 2. Análise de alternativas de crescimento demográfico. de 1997. 6° que os planos visam fundamentar e orientar a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos. para atendimento das metas previstas. Segundo o IBGE: “Conjunto de terras drenadas por um rio principal e seus afluentes”. programas a serem desenvolvidos e projetos a serem implantados. A bacia hidrográfica compõe-‐se basicamente de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de água que confluem até resultar um leito único no exutório. Metas de racionalização de uso. deslocando-‐ se em consequência das mutações sofridas pelo relevo. com vistas à proteção dos recursos hídricos. Propostas para a criação de áreas sujeitas a restrições de uso. Bacia do Paraná. Bacia do Atlântico Sul.174m³/s(2. Definir o limite da bacia hidrográfica.5.4%) e Bacia do Parnaíba. UFMG) 2. Bacia do Atlântico Sudeste. M.6%).368m³/s(1. dividindo as águas de um e outro curso d’água.br/conjuntura/abr_nacional. Atlântico Sudeste. com 3. Bacia Atlântico Nordeste Oriental. "Lições de hidrologia") 9 / 29 .6%). Etapa 2. 2. Definir o ponto em que será feita a delimitação da bacia. Reforçar a marcação do curso d’água principal e dos tributários (os quais cruzam as curvas de nível.850m³/s(1. com 2. 2. Bacia do Atlântico Leste. com 4.. das mais altas para as mais baixas. partir do exutório e conectar os pontos mais elevados.8%).3%). e definem os fundos de vale). o qual define o exutório. seguida de Tocantins/Araguaia. É definido pela linha de cumeeira que separa as bacias. A. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O Brasil possui uma das mais extensas e diversificadas redes fluviais do mundo.6% dos recursos hídricos superficiais com vazão média de 131.htm).3.8%).624 m³/s (7. tendo por base as curvas de nível.5%).683m³/s (1.947m³/s. Esta linha passa pelos pontos de cota mais elevada entre a bacia e as bacias vizinhas. O limite da bacia circunda o curso d’água e tributários. A região hidrográfica Amazônica detém 73. (Departamento de Engenharia de Transportes e Geotecnia.4%). (Lencastre.492 m³/s (0.453m³/s(6. Próximo a cada limite marcado. não podendo nunca cruzá-‐los. com 4. com 11. Bacia do Atlântico Sul e Bacia do Uruguai. Bacia do Atlântico Leste.3%). Atlântico Nordeste Ocidental com 2.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. e não corta as linha de água das bacias vizinhas. Bacia do São Francisco 2.gov. Bacia Atlântico Nordeste Oriental.179m³/s(1. F. com 763 m³/s (0. Bacia Atlântico Nordeste Ocidental. O que são divisores de águas? Materializa-‐se no terreno pela linha que passa pelos pontos mais elevados do terreno e ao longo do perfil mais alto entre eles. Quais os procedimentos para a delimitação de uma bacia hidrográfica? Etapa 1. Bacia do São Francisco. Bacia Tocantins Araguaia. Bacia do Paraná.4. dividida em 12 regiões hidrográficas: Bacia Amazônica. situado na parte mais baixa do trecho (jusante) em estudo do curso d’água principal. Bacia do Paraguai. Bacia do Uruguai. com 13. com 779 m³/s (0. com 1.ana. Franco.4%) (http://conjuntura. A linha de cumeeira pode ser usada perfeitamente para delimitar a bacia hidrográfica? O contorno da bacia é definido pela linha de separação de águas que divide as precipitações que caem na bacia das que caem em bacias vizinhas e que encaminham o escoamento superficial resultante para um ou outro sistema fluvial. O trajeto da linha de cumeeira é definido pela forma das curvas de nível. Bacia do Paraguai.121m³/s(2. Bacia do Parnaíba. Dentro da bacia poderá haver locais com cotas mais altas do que as cotas dos pontos que definem o divisor de águas da bacia. verificar se uma gota de chuva que cair do lado de dentro do limite realmente escoará sobre o terreno rumo às partes baixas (cruzando perpendicularmente as curvas de nível) na direção dos tributários e do curso d’água principal (se ela correr em outra direção é porque pertence a outra bacia). A linha de cumeeira apenas intercepta a linha de água na secção de referência.3%). necessário para que toda a bacia contribua para a vazão na seção de saída ou em estudo. juntamente com a redução da velocidade do escoamento superficial. particularmente para fins de inundação. no que depender das condições geológicas. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 2.1. Por outro lado. A circulação de água entre bacias pode ocorrer a partir da água que infiltra no solo decorrente da superfície do solo. acelerando o assoreamento. A área da bacia hidrográfica interfere nas vazões do leito principal? Explique. As características de permeabilidade e de porosidade do solo estão intimamente relacionadas com a percolação e os volumes de água de armazenamento.9. como por exemplo. juntamente com a redução da calha natural do rio. A parte superior do solo pode reter uma determinada quantidade de água. quando uma bacia é parcialmente urbanizada. O uso e o tipo de solo. O uso e o tipo de solo da bacia hidrográfica estão diretamente ligados a infiltração? Comente . porque seu valor multiplicado pela lâmina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia. tc. corresponde ao tempo que a partícula de água de chuva que cai no ponto mais remoto da bacia leva para. que é o tempo contado a partir do início da precipitação. O tipo de solo e o estado de compactação da camada superficial têm importante efeito sobre a parcela da água de infiltração. (a) Qual delas terá um tempo de concentração maior? (b) Qual delas é menos propícia às enchentes? a) A importância da forma da bacia. lagos e reservatórios. escoando superficialmente. tem-‐se em conseqüência um aumento no volume do escoamento superficial. Tendo como exemplo as 4 bacias hidrográficas apresentadas no quadro 2. bem como os solos compactados superficialmente. transpiração e infiltração.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Com o desmatamento. isto é. em decorrência das menores perdas por interceptação. ou sofre desmatamento. O maior volume do escoamento superficial e o menor tempo de resposta da bacia resultam no aumento das vazões de pico que. 2. pois são bacias alongadas. De acordo com as figuras apresentadas.25 é a bacia menos susceptível às inundações. a cobertura vegetal influenciam no processo de infiltração: as raízes modificam a estrutura do solo. A área é um dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia hidrográfica. Se houver superação da capacidade de campo. 2. provocando fissuras que. e reduzem o escoamento superficial. atingir a seção em estudo. os solos siltosos ou argilosos.8. o que intensifica o processo de erosão e de carreamento de sólidos em direção às calhas fluviais. Por isso. Nesse caso. 10 / 29 . sendo definida como "capacidade de campo". analise e responda. produzem maior escoamento superficial. da transpiração das plantas e das curvas de níveis dada pelo terreno. ocasionando as trocas laterais ou circulação de água entre bacias.6 Explique o processo e troca lateral de água entre bacias hidrográficas. respectivamente. a água passa para uma zona mais baixa chamada zona de saturação ou zona de escoamento subterrâneo. Solos arenosos propiciam maior infiltração e percolação. 2.10. está associada ao conceito de tempo de concentração.7 A expressão “Bacia Hidrográfica” pode ser entendida como: Letra "a'' 2. o que torna menos provável que uma chuva de elevada intensidade cubra toda sua extensão. favorecem a infiltração. provocam freqüentes inundações. b) A 3a bacia com FF=0. o escoamento superficial ocorre de forma mais rápida sobre um terreno menos permeável e menos rugoso. a água deixa de percorrer zonas de água subterrânea de uma bacia para outra bacia.00 é a que possui maior tempo de concentração. a bacia achatada retangular (4a) com FF = 4. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios (Cap.3. a uma dada temperatura. tende a aumentar as forças de atração molecular e enfraquecer a forças de repulsão. cobertura do solo (ocupação). evapotranspiração. o ponto de saturação for atingido. Por que se pode considerar que em certo volume e em uma determinada temperatura o vapor de água é constante? Porque para uma dada temperatura existe uma quantidade máxima de vapor de água (es) que o ar pode conter. Explique o processo de condensação de vapor d’água que ocorre quando a temperatura da atmosfera diminui? A resfriar-‐se a massa de ar. 3.2. 3. Os fatores que vão influenciar na infiltração são a umidade relativa. Quando um certo volume de ar. intensidade e duração). 2. isto é. geologia (tipo de solo). 3 -‐ Elementos da Climatologia 3. Quando por resfriamento em temperaturas positivas. topografia. encerrar essa quantidade máxima. 11 / 29 . Delimite a bacia hidrográfica com exutório no: (a) Ponto X (vermelho) no mapa apresentado a seguir. (b) Ponto X (preto) no mapa apresentado a seguir Cap. glanulometria e arranjo das partículas. aproximar mais suas moléculas. Antenor R.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Bacia Hidrográfica: CIV 226: Prof.11. Barbosa Jr). O que é pressão saturante? É quando possui uma pressão impossível de comprimir sob a forma gaseiforme. precipitação (quantidade.1. diz-‐se que o vapor é saturante ou que a porcentagem de saturação é de 100%. 7 Pa = 2. a umidade relativa do ar e o déficit de vapor.8.4.3+22) = 2650. Substituindo o valor da temperatura na equação de Tetens: es.8 x 𝑒𝑥𝑝 ( 17.3+28) = 3791. Para temperaturas abaixo do ponto de congelamento a tensão de saturação sobre o gelo apresenta valores inferiores à aqueles sobre a água em estado de sobrefusão. Esta característica permite a formação de nuvens e precipitações em regiões frias. Calcule as pressões de vapor saturado para temperaturas de 10°C. as nuvens e o nevoeiro.20 = 610. e construa um gráfico temperatura x pressão.10 = 610.3 x 22/237.100 = 610. estu = 610.5.3+100) = 103.4 Pa = 4.9 = 0.0 x 10-‐4 x 0.30 = 610.34 KPa es. 30°C e 100°C. Calcular a pressão de vapor.3 x 30/237.5 Pa = 1.8. 3. 𝑒𝑥𝑝 ( 17.5/3791. 20°C.23 KPa es.8.3 x 28/237. uma temperatura do bulbo seco de 28 °C e uma temperatura do bulbo úmido de 22 °C.3 x 10/237.3+20) =2343.3+30) = 4257.4 Pa 3.94 x 105) x (28 – 22) = 2199.8 x 𝑒𝑥𝑝 ( 17.8.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.94x105 Pa.26 KPa es.3 x 100/237. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios o excesso de vapor passa a condensar-‐se sob a forma de minúsculas gotas líquidas que vão constituir. 𝑒𝑥𝑝 ( 17. 𝑒𝑥𝑝 ( 17.9 Pa UR = ea/es = 2199. num psicrômetro sem aspiração forçada.3+10) = 1229.7 –(8. na atmosfera. Em determinado momento observa-‐se.5 Pa es = 610.3 x 20/237.58 ou 58% D = es -‐ ea = 1592.7 Pa ea = 2650. 𝑒𝑥𝑝 ( 17. A pressão atmosférica é de 0.129 Pa = 103 KPa 12 / 29 . 5 x 18) / (8. 2007.314 x 301) = 19. está relacionado com as propriedades naturais do local. Qual é a umidade absoluta (quantos gramas de água cada m3 de ar contém) nas condições atmosféricas descritas do exercício 3. requerem dados confiáveis de evaporação e/ou evapotranspiração. como inexistência de barreiras. 253). 4 -‐ Evapotranspiração 4. a curso de água.1 -‐ O que e evaporação e qual seu significado para engenharia civil? É o processo físico no qual um líquido ou sólido passa ao estado gasoso. 13 / 29 . velocidade do vento e radiação solar.6. lagos reservatórios de acumulação e mares (. 3. acrescentando portanto 8. são utilizadas na resolução de numerosos problemas que envolvem o manejo d’água.1 gramas por m³ de ar Para calcular quantos gramas de água seriam necessários para levar esse ar a saturação. Cap. calculamos a umidade absoluta do ar saturado: UA = ( 𝑒a / 𝑅𝑇 ) MH2O= (3791.4? Quantos gramas de água seriam necessários para levá-‐lo a saturação? UA = ( 𝑒a / 𝑅𝑇 ) MH2O= (2199. o outro. Geralmente dois aspectos principais são levados em consideração na escolha da localização de uma estação climatológica: um está relacionado com as questões de acessibilidade. devemos elevar seu teor de água de 19. vigilância e apoio ao local e. maximizando a representatividade da rede de observação. pág.)”.9 x 18) / (8. Deve-‐se também observar a localização dos postos já existentes na região de estudo. Tanto o planejamento de áreas agrícolas de sequeiro ou irrigada. Além das alturas pluviométricas quais as outras variáveis monitoradas numa estação climatológica completa? Quais as recomendações que devem ser seguidas na instalação de uma estação climatológica? Além do monitoramento das alturas pluviométricas (precipitação). Informações quantitativas desses processos. o termo evapotranspiração restringe-‐se à mudança da agua para o estado liquido para vapor devido á radiação solar e aos processos de difusão molecular e turbulenta (.)”. a previsão de cheias ou a construção e operação de reservatórios. “Evaporação é o possesso físico no qual um líquido ou solido passa ao estado gasoso.7.. (Tucci.3 gramas de água por m3 de ar.. que se constituem em importante fase do ciclo hidrológico. Em meteorologia. Para saturar o ar. “Evaporação é o conjunto de fenômenos da natureza física que transforma em vapor de água da superfície do solo.2 g/m3. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 3. Carlos.1 para 27.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. que interfiram com a captação da precipitação por parte do pluviômetro ou pluviógrafo.3 g/m3. uma estação climatológica também pode medir a temperatura.314 + 301) = 27. como árvores e prédios... umidade relativa. 4. A evapotranspiração real deve ser menor que a evapotranspiração potencial.6. a conjugação de inúmeras informações associadas ao conceito de ETP.1976. o déficit de pressão de vapor e a velocidade do vento. em curtos períodos de tempo. Quais fatores relevantes da superfície evaporante interferem com a evaporação? Na evaporação de uma superfície de solo descoberto. 4. de modo que se pode considerar o fluxo através da planta. Qual a diferença entre evapotranspiração real e evapotranspiração potencial? Ambas são a quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração. em distintos pontos do sistema são proporcionais à resistência do fluxo. que é função da estrutura e textura do mesmo. completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida de água. na condição de solo não saturado ou nível freático. o mesmo deve ser estudado e quantificado. pois demandam um longo tempo de observação e custam muito caro. balanço hídrico e evaporímetros 4.3. à grande profundidade. sendo a potencial. relaciona-‐se exponencialmente com o potencial hídrico. A menor resistência ao fluxo é encontrada no fluxo das folhas para a atmosfera. 4. enquanto a real. nos permite estimativas suficientemente confiáveis para a grande maioria dos estudos de hidrologia. como um processo em regime permanente. de modo que. 4. Entretanto. o processo de evaporação passa a depender também das propriedades do perfil do solo. de uma superfície extensa. que envolve organismos vivos como o solo e a planta é muito difícil estabelecer um valor exato de evapotranspiração real. para a engenharia civil.5. A evaporação faz parte do balanço hídrico. 14 / 29 . A passagem para a atmosfera ocorre através de estômatos localizados nas folhas e a diferença total do potencial entre o solo e atmosfera pode chegar a centenas de bares. O transporte da água desde as folhas até a massa de ar ocorre também através do processo de difusão de vapor.José. será nas condições reais (existentes) de fatores atmosféricos e umidade do solo. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios (Martins. sendo proporcional ao gradiente de tensão real e a saturação de vapor. Informações confiáveis sobre o cálculo da evapotranspiração real são escassas e de difícil obtenção. quando este está saturado.2. 4. principalmente da condutividade hidráulica.. devido a mudança do estado líquido para o vapor.pág 56). na unidade de tempo.7. atuam somente os fatores metereológicos. A transpiração é relevante para a Engenharia Civil? Sim. balanço de energia.Quais são os principais métodos utilizados para determinar as taxas potenciais de evaporação? Os principais métodos para determinação das taxas potenciais de evaporação são: transferência de massa. a temperatura. equações empíricas. a umidade relativa. As diferenças de potencial. pois a quantidade de água transpirada diariamente é grande em relação às trocas de água na planta. Explique o método do “Balanço Hídrico” para obtenção das taxas reais de evaporação. Quais fatores atmosféricos interferem na evaporação? Os principais fatores atmosféricos que interfere na evaporação são: a radiação disponível.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. ou mesmo quando o nível freático for elevado. Por outro lado. Sendo um processo complexo e extremamente dinâmico. 4. mas apenas o anual. Numa média de longo prazo podemos desconsiderar a variação de volume (ΔV). Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios As diferenças entre a evapotranspiração real e potencial diminuem sempre que os intervalos de tempo utilizados para o cálculo da segunda são ampliados (um mês ou mais). Ano-‐1 = 1359. Para estimar a evapotranspiração por balanço hídrico de uma bacia é necessário considerar valores médios de escoamento e precipitação de um período relativamente longo. e E ×A é a evapotranspiração (mm/ano).2 ×109 m 3ano-‐ 1 )/(1604×106 m2) =0. Isto ocorre porque. A área da bacia. recebe precipitações médias anuais de 1800 mm No município de Sananduva há um local em que são medidas as vazões deste rio e uma análise de uma série de dados diários ao longo de 11 anos revela que a vazão média do rio é de 43. entretanto. a água da chuva pode permanecer vários dias ou meses no interior da bacia antes de sair escoando pelo exutório.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.ano-‐1 4.s-‐1×86400 s×dia -‐1×365 dias. t é o tempo.1 m3. A partir daí é possível considerar que a variação de armazenamento na bacia pode ser desprezada.8-‐ A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha. qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia? O balanço hídrico de uma bacia é dado pela equação abaixo: ΔV = ( P×A +I– E ×A– Q ).2 ×109 de m 3.847m×ano-‐1 = 847 mm/ano. é I o escoamento inicial . ou maior.Δt onde V é o volume acumulado na bacia.1 m 3. idealmente superior a um ano.000 hab.300 mm Evapotranspiração anual na bacia = 1. dependendo do tamanho da bacia. Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km2. E a evapotranspiração o escoamento final. Portanto a evapotranspiração da bacia é dada por: E×A=P×A-‐Q= 1800 mm/ano -‐ 847 mm/ano=953 mm. e a equação de balanço hídrico se reduz à equação E = P-‐Q. Onde P ×A é a precipitação (mm/ano). A vazão de 43. PA = Vazão + E ×A+ Vazão (I-‐Q). Verificar através do balanço hídrico se a barragem terá condições para atender a demanda total com base nos seguintes dados: Dados: Área da bacia hidrográfica delimitada pela barragem = 300 km² Precipitação média anual na bacia = 1.1 m3×s -‐1 é equivalente a um volume anual de = = 43.500 mm Área média do espelho d’água do reservatório = 18 km² Demanda do abastecimento = 150 l/hab/dia 15 / 29 . E uma área a ser irrigada de 5000 hectares. s-‐1. 4. no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha.000 mm Evaporação anual de superfícies líquidas = 1. P é a precipitação. Vazão é a vazão (ou escoamento) em (mm/ano). as estimativas não podem ser feitas considerando o intervalo de tempo diário. Neste caso.ano-‐1 Este volume corresponde a uma lâmina (altura) dada por: = (volume anual / área da bacia) = (1359.9-‐Você foi chamado para fazer um anteprojeto de uma barragem que irá abastecer uma cidade de 100. Determinar a evapotranspiração de referência (ETo) para cada período.525106 m3 4.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.106m²×1. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Demanda anual de irrigação = 9. B =2πr. U= vento. Balanço =Volume de Entrada – Volume de Saída.101m = 390×106 m3.0045 ×UR B = bordadura.475×106 m3 Demanda da irrigação = 900×5000 = 45×106 m3 Balanço Hídrico = (390-‐282-‐5. temos entrando no nosso reservatório.482 + 0. onde são feitas medidas. cheio de água. forneceu-‐nos valores de evaporação (ECA) em diferentes períodos (1. De uma maneira geral o balanço hídrico e dado pela seguinte formula. Volume da precipitação=Área da bacia× Precipitação media = 300. UR=umidade relativa. Já. em milímetros. 3 e 4) para os quais foram anotadas diferentes condições meteorológicas (quadro a seguir). Volume da evaporação da bacia = (Área da bacia -‐ Área média do espelho d’água do reservatório). Logo.8×106 m3 Demanda da população = 150.300. 1×10-‐3m = 282.475-‐45-‐27) ×106 m3 = 30. Volume da Evaporação do reservatório = Volume da Evaporação da bacia × Área média do espelho = 282×1.10-‐3m3.000 = 5. logo B=11×2×π=69.10. 16 / 29 . Kp = 0.000 m³/hectare Sabendo que 10000m² = 1 hectare 5000 m² = 0.5 hectare= hectare-‐1.106m3 . 1L=1. da água evaporada entre uma leitura e outra. Evapotranspiração = (300 km²-‐18 km²). saindo do reservatório.10-‐3×365dia/ano×100. 2.024 ×Ln (B) – 0.000376× U + 0. Método do Tanque Classe A Esse método consiste na utilização de um tanque de evaporação direta. Um tanque classe A situado no centro de uma área gramada com 11 m de raio.11m. 0045 × 35 = 0.6848 0.73 4.Fc =fator de correção em função da latitude e mês do ano .000376 × 180 + 0.7519 0.2 = 3.024 × ln (22 x 3.4780 Eto 2. pág. 273). Latitude do Rio de Janeiro.482 + 0.11.482 + 0.024 × ln (22 x 3. Logo teremos a seguintes colunas.09 4.024 × ln (22 x 3. Determine as taxas de evaporação e os possíveis déficits hídricos médios mensais e médio anual.14) -‐ 0.14) -‐ 0.44 1 2 3 4 Kp 0.7860 Coluna 3 = 0. apresenta limitações técnicas.4780 ETo ETo=Kp×ECA Coluna 1 = 0.14) -‐ 0.7519 × 6.4780 × 7.000376 × 80 + 0.0 = 2. -‐22° 54' 10'‘.024 × ln (22 x 3.51 3.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.14) -‐ 0.000376 × 90 + 0. principalmente para irrigações de alta freqüência (pivô e localizada). iremos passar todos os termos para metro.ETP=evapotranspiração potencial para mês de 30 dias e comprimento de 12h(mm/mês).16(10(T/I))^a.0045 × 60 = 0. (Tucci.09 Coluna 3 = 0.44 4.0045 × 30 = 0.73 Coluna 2 = 0. 2007. A partir do sítio http://br. 3 e 4.2 = 4. onde T= temperatura media do ar (oC).482 + 0. Na coluna 1.0045 × 510 = 0.482 + 0. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Método muito comentado e utilizado no passado.weather.com/weather/climatology/BRXX0201 foram obtidas as informações apresentadas a seguir.000376 × 700 + 0.7860 0.51 Coluna 4 = 0. 17 / 29 . EPT=Fc. Sabemos que ETo = Kp × ECA Kp Coluna 1 = 0. Dado a formula iremos achar os valores referentes à evaporação onde o método utilizado baseia-‐ se na temperatura do ar. Carlos.0 = 4.6848 × 4.7860 × 5.7519 Coluna 4 = 0.6848 Coluna 2 = 0. 2. data do acesso 9/12/12 às 13h59min). conforme tabela 3 do livro de Hidrologia ciência e aplicação. Considere que os volumes do reservatório no início e fins do mês eram de 290 x 106 e 190 x 106 m3. I=∑(ti/5)^1. Em um mês do período seco. tem sua evaporação medida por cuba evaporimétrica classe A e chuva observada através de um pluviômetro. se a vazão média efluente do reservatório no mesmo mês foi 55 m3/s.12.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 286). pág. (Tucci. 4. Abaixo é fornecida a relação cota x área x volume. . Iremos trabalhar com a latitude 25.com/latlon. (Tucci. ambos instalados sobre o terreno à margem do lago formado pelo reservatório. Um reservatório implantado num vale. Relação entre cota x área x volume Cota (m) Área (Km2) Volume (x106 m3) 610 10 10 620 25 50 630 55 65 640 70 90 650 110 200 660 144 250 670 198 370 18 / 29 . . 2007. Carlos.php?uf=rj&cityid=19. 274). Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios (http://www. pág.514 Ti=temperatura do mês analisado em oC. Comente a solução da questão. Qual será a vazão média afluente ao reservatório. 286.71×10-‐6.492.5×10-‐8×I2-‐7. pág. respectivamente. 2007. a= 67.apolo11.I2+0. Carlos. a evaporação medida foi de 155 mm No mesmo mês foi acumulada uma chuva de 154 mm. .01791×I+0. 02 m3/s Vi = 290 x 106 m3/mês = 111.97 + (73. Precipitação = 154×10-‐3m Evaporação = 155×10-‐3m ((110-‐70)/(110-‐Aa))=((200-‐90)/(200-‐190)) Af = 162.02 -‐ 7.O . Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios De início.106 m3/mês = 7.36)/2 = 134. se a superfície do reservatório diminui de 18 km2 para 15 km2.664. Área Média = (162+106.5 m3/s 4.ΔS E=(Qa+P) .256×107 m3/mês Precipitação (P): (P×A) = Precipitação x Área Média = = 154×10-‐3 × 134.10-‐3m=4.3395 m3.5m2×263 .30 m3/mês E=I . relacionando a área com o volume do reservatório. junto a um reservatório foi de 263 mm Quantos m3 de água foram evaporados durante o mês.18×106 m/mês. Sabendo que Ai = Área do reservatório no inicio e Af = área do reservatório no final.798×106 m3/mês = 8.(ΔV/Δt) Qa = E.P.88) + 55 Qa = 16. Durante o mês de outubro a evaporação medida em cuba classe A sobre o terreno. 5 -‐ Precipitação 19 / 29 .A + ΔS + Qe Qa = 8.97m3/s Evaporação (E6:(E ×A) = Evaporação x Área Média = = 155x10-‐3 × 134.18×106m2 Vazão média afluente/mês = 55 × 3600s × 24h × 30dias = 14.18×106 m/mês.ΔS E=i+((Qa-Qe)/A)-(1/A). Cap.13.5m2 Volume da evaporação =16. = 20. pode-‐se definir a área média por interpolação.00 km2 ((198-‐144)/(198-‐Aa))=((370-‐250)/(370-‐290)) Ai = 106.88 m3/mês Vf = 190 x 106 m3/mês = 73.30 -‐ 111. Área média =(18+15)/2=16.36km2 Logo teremos.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.A . = 20.Qe . Faça as suposições que julgar necessárias e comente os resultados. (Tucci. como chuva.Aquelas que ocorrem quando o ar e forçado a transpor barreiras de montanhas . pág. durante o qual ocorreu uma tormenta.. b) Ortograficas.. Aquelas que são provocadas pela acessão de ar derivada as diferenças de temperatura na camada vizinha da atmosfera . Duração(t):é o período de tempo durante o qual a chuva cai. 1976. 180). 5. 5. Aquelas que ocorrem ao longo da linha de descontinuidade.. Os totais da tormenta em 3 estações adjacentes A. 2007. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 5. 177). Qual a diferença entre chuvas convectivas. obtida como a relação I=P/t.). Quais os mecanismos de formação da precipitação? O vapor de água contido na atmosférica constituí um reservatório potencial de agua que. Precipitação= 10+6=16 mm Duração =70-‐10=60minutos =1hora Intensidade=16mm/hora 5.3. pág. B e C foram de 105 mm. 2007.(.1. ao condessar-‐se. neblina. orvalho. granizo. Defina altura pluviométrica.” c) Convectivas. intensidade e duração de uma chuva.. Intensidade (i): é a precipitação por unidade de tempo... Antônio. (Tucci. 20 / 29 .5. 1976.. possibilita a ocorrência de precipitação (..).FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng..). Carlos. neve ou geada. 5.(.)”. nem se escoasse para fora dos limites da região (. 7). Altura pluviométrica (P ou R): é a espessura media da lamina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação admitindo-‐se que essa água não se infiltrasse não se evaporasse. separando duas massas de ar de características diferentes’’.). Carlos. (Hottiz.2. Uma estação pluviométrica X ficou inoperante durante parte de um mês. frontais e orográficas? (a) Frontais.. ( Hottiz. qual foi a intensidade da chuva? Interpretado o gráfico obtemos as seguintes informações. De acordo com pluviograma abaixo.4. Antônio.6. pág. O que é precipitação? Entende-‐se por precipitação a água proveniente do vapor de água da atmosfera depositada na superfície terrestre de qualquer forma. 5.São conhecidas como tempestades ou trovoadas(.pág 8). Sendo x1. 1002. que está sendo determinado por duas retas ou mais.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 2007. Constitui o exemplo típico da derivada da presença de erro sistemático. Qual o objetivo de estimar precipitações médias numa área? O objetivo de se estimar a precipitação média numa área é determinar o valor médio precipitado naquela área a partir de métodos específicos. Ym=962. Sabe-‐se que as áreas de influência e alturas médias para o mês de janeiro são respectivamente. pág186) 5.74mm 5.5 mm.8. respectivamente. As quantidades de precipitação anual normal para as estações X.5 mm e 120 mm.xm1. xm1=1002. Logo teremos. Que tipo de erro está presente nesta serie pluviométrica e o que pode ter causado este erro? a) A mudança de declividade a partir da série observada no gráfico. 920 mm e 1180 mm. (Tucci. 21 / 29 .x3=120 mm. para os postos 1. 300 km2 e 210 mm.9. Para considerar a existência da mudança de declividade na reta.5 mm. Ym=96. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 87. polígono de Thiessen e média aritmética.xm2=920 mm.5mm.x1=105 mm. x2. 400 km2 e 280 mm.7. A. O valor é considerado representativo para as condições analisadas conforme o número de pluviômetros instalados na região. em função de mudança nas condições típicas de observações ou a existência de uma causa física real.x3 as precipitações correspondentes as falhas . Determine a altura de chuva equivalente para o mês de janeiro numa bacia hidrográfica (a seguir) com 1200 km2.5 mm. ym = a precipitação media do posto Y. Estime a precipitação da tormenta na estação X (utilize o método de ponderação regional). como as alterações climáticas no local provocado pela presença de reservatórios artificiais. 500 km2 e 320 mm e. Carlos.x2=87.xm2. B e C são de 962. é prática comum exigir a ocorrência de pelo menos cinco pontos sucessivos. 2 e 3. 5. como: método das isoietas.5 mm.xm3=1180 mm. Y=(1/3) ×((x1/xm1)+(x2/xm2)+(x3/xm3)) ×Ym.xm3 =as precipitações das medias dos postos vizinhos. (Tucci.4 × 106 L/hab.7 ×106 L por habitante por ano.00mm 5. – Na bacia do rio das Flexas.800 habitantes = 360 × 103 L/hab.800 habitantes. 5. Qual a importância de determinarmos as precipitações máximas.12. Volume da precipitação=200×106m2×1350×10-‐3m=270×106 m3 = 270×109 litros (270×109/365×200) = 3. 5.ano).dia = = 131. Calcule a precipitação média usando o Método de Thiessen.).400 m3/hab. 5. Apresente memória de cálculo comentada. Logo. Carlos.15 km2. Sabe-‐se que a altura de chuva média anual precipitada numa bacia de 200 km2 foi de 1350 mm. poderia suprir de água tomando a hipótese de consumo de 200 L/hab/dia? 1m3=1000L.17mm. aplicando a formula mencionada na questão anterior obtemos o seguinte resultado.. 5..ano Volume da precipitação = 430 × 106 m2 × 1100 × 10-‐3 m = 473 × 109 m3 (473×109m3/360×106 L/hab/dia) = 3. Pm=861. O que consiste o método das isoietas? As isoletas são linhas de igual precipitação que podem ser traçadas para um evento ou para uma duração especifica (. onde Ai = área de influencia do posto i. 22 / 29 .14. que possui 430 km2 de área de drenagem foi determinada uma altura de chuva média ou equivalente para o ano de 1986 de 1100 mm. A=143. Considere um consumo per capita de 200 l/dia.10.7 × 106 (L/hab. Pm=279. teremos um volume de 3.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.11. será possível garantir o abastecimento por volta de 1 ano. pág196). Seria possível nesse ano garantir o abastecimento da cidade de Oca que tem atualmente 1. Pi=a precipitação no posto i e A=a área total da bacia.13. se armazenado. Consumo total = 200 L/dia × 1. 2007.ano = 131. Qual será o volume médio precipitado anualmente na bacia em m3 e em quantas pessoas e por quanto tempo este volume. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Método Thissen Pm=(1/A)∑Ai×Pi.6×106 habitantes Sim. Cap.) O estudo das precipitações máximas é um caminhos para conhecer-‐se a vazão de enchente de uma bacia. 6 -‐ Fluviometria 6. ambas margens bem definidas.. 4. pág200). 5.Francisco.1. 2007. com uso de diversas técnicas de medição de grandezas características do escoamento. 2007. altas e estáveis. a fluviometria abrange as medições de vazões e cotas de rios.3. 2.Quais as condições básicas a serem observadas quando da instalação de um posto fluviométrico? Segundo Santos (2001). Carlos (Org) Hidrologia ciência e aplicação. distribuição temporal e espacial critica para uma área ou bacia hidrográfica. Resumidamente. ou seja. Logo. Anonio e outros. leito regular e estável(preferencialmente.sem controle de jusante. Biografia: http://www.com/latlon. velocidades e vazões. Quais são as variáveis avaliadas no posto fluviométrico? As variáveis observadas numa seção localizada no rio ou canal são os níveis d’água.15. No que consiste a fluviometria? A fluviometria é a ciência que mede e analisa as características físicas da água. 5. como níveis d’água. a PMP é importante para cálculos de projetos hidráulicos. Permite quantificar o regime dos rios caracterizando suas grandezas básicas e os diversos parâmetros e curvas representativas. na escolha do local de instalação das estações fluviométricas deve-‐se procurar um local do rio onde a calha obedece a alguns requisitos básicos: 1.php?uf=rj&cityid=19. (Tucci. Porto Alegre: Editora da UFRGS/ABRH. Para a engenharia civil. Carlos. a velocidade e a vazão. com duração.Gomide .1976. Hidrologia Básica . (IBIAPINA et al.que não sofra alterações).São Paulo :Blucher . data do acesso 9/12/12 às 13h59min.In Pinto Holtz.. In Tucci. Tucci. 6. 6. 2003). 3. 23 / 29 . pode-‐se conclui que para obras hidráulicas a vazão máxima é de extrema importância. Carlos. local de águas tranqüilas. 6.. Berltrame . Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios A precipitação máxima é entendida como a ocorrência extrema. presença de observador em potencial. Pinto Holtz. no entanto grandezas relativa à qualidade também observadas nos postos fluviométricos.apolo11. e a maior precipitação que poderíamos ter em uma determinada bacia. Lawson e outros. sem obstrução à jusante ou seja. (. protegidas contra a ação de objetos carregados pelas cheias. e de fácil acesso durante as cheias. O que é PMP.2. trecho reto.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. boas condições de acesso à estação.José . Martins . E o que ela representa para o Engenheiro Civil nas suas obras? É a precipitação máxima provável. decorrente de uma variação de nível de água. em geral . 2.6. mesmo durante as estiagens mais severas. O linígrafo de pressão apresenta a vantagem de permitir.4. O método para determinação da vazão consiste nos seguintes passos (STUDART. mais conhecidos como réguas linimétricas e linígrafos. Em locais onde há afloramento de rocha ou cobertura de solo muito pequena essa escavação é muito cara e trabalhosa. acrescentada no local (SANTOS et al.. para facilitar a leitura.5. exigindo o emprego de explosivos (SANTOS et al.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Apresente as situações que justificam o registro dos dados. 3. Divisão da seção do rio em um certo número de posições para levantamento do perfil de velocidades. 6. Quando a variação dos níveis de água é considerável. 2001). já foram largamente utilizadas e permanecem como alternativa em alguns lugares. de madeira. Descreva o método dos molinetes* para observação das vazões fluviais. Quais as principais diferenças (vantagens e desvantagens) entre linigrafos de bóia e os de pressão? Sob o ponto de vista funcional. O principal mérito desse tipo é o seu custo reduzido e a intercambialidade dos lance. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 6. 2001). 2003): 1. O linígrafo de bóia.. Os níveis máximos e mínimos dos lances de réguas a serem instalados devem ser definidos a partir de informações colhidas junto aos moradores mais antigos da região. pois a marcação dos metros é. Determinação da vazão pelo somatório do produto de cada velocidade média por sua área de influência. distingue-‐se os linigrafos de bóia e os de pressão. de modo a evitar que a água ultrapasse os limites superiores e inferiores dos lances. Entre essas réguas. Ao mesmo tempo.. em geral exige a troca do papel semanalmente. Uma régua linimétrica é uma escala graduada. O zero da régua deve estar. um mecanismo de relógio faz o gráfico avançar na direção perpendicular ao movimento da pena e a uma velocidade constante (STUDART. Para as medidas dos níveis d ́água são aplicadas réguas linimétricas e outros aparatos que permitem o registro das cotas fluviométricas. 2001). que são tradicionalmente uma fonte de erro (SANTOS et al. 24 / 29 . 2003). em geral. Cada lance representa uma peça de 1 ou 2 metros. designadas “Tipo divisão de Águas”. consiste na instalação muito dispendiosa. Isso evita a necessidade de leituras negativas. as de madeira. períodos mais longos sem que haja a necessidade de troca de papel. Cálculo da velocidade média de cada perfil. Os linígrafos de bóia possuem um flutuador preso a um cabo ou uma fita de aço que transmite o seu movimente. a régua em vários lances. ou uma pintada sobre uma superfície vertical de concreto. 6. sempre mergulhado na água. a um eixo que desloca um estilete munido de pena sobre um gráfico de papel. Outra desvantagem do linígrafo de bóia em relação ao de pressão. denteadas a cada 2 cm. 4. com lances de 1 a 2 m. Levantamento do perfil de velocidades. de metal. a escavação do poço e da construção dos condutos de ligação. é usual instalar. Os níveis de um rio são medidas por meio de linímetros. 6. ou seja. como por exemplo a pressão.00 0.00 25 / 29 .00 2.8. a. A determinação da curva-‐chave pode ser feita de duas formas: gráfica ou analiticamente.50 6 6. Com isso. e a posição F (fundo) corresponde àquela determinada pelo comprimento da haste de sustentação do lastro.00 3.P e 0. temos uma relação biunívoca entre profundidade e vazão (PEDRAZZI.7.00 1.6.6.P e F A posição S (superfície) corresponde à profundidade de 0.20 4 4. a serem determinados.60 a 1.00 S. 0. A curva chave usa modelo de seção com controle local. Calcule a vazão na seção transversal a seguir. 0. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O número de pontos que devem ser posicionados os molinetes dependem da profundidade do curso de água em estudo.50 3 3.6.20 5 5.00 2. é necessário que disponha de uma série de medição de vazão no local. 0.8. a Tabela a seguir fornece a posição na qual o molinete deve estar em relação a profundidade. a leitura da régua e a correspondente vazão (dados de h e Q).8.2. 0.20 a 2. 0.20 0.P.P. 6. 0. 0.00 2 2. 2003).10m.6.P 0.(h-‐h0)b.P > 4.4.00 S.8.P. predominância da declividade do fundo sobre as demais forças do escoamento.00 1.2.15 a 0. ou seja.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.P.00 3.4. A experiência tem mostrado que o nível d ́água (h) e a vazão (Q) ajustam-‐se bem à curva do tipo potencial: Q = a.P e 0. Para o traçado da curva-‐chave em um determinado posto fluviométrico.P.60 0.P 1. b e h0 são constantes para o posto.00 Total 7. sendo: Q a vazão em m3/s.P. 6. h0 corresponde ao valor de h para vazão Q = 0.2. Tabela -‐ Posição do molinete na vertical em relação à profundidade Profundidade Posição 0.P e 0. Vertical Distância da margem (m) Profundidade (m) 1 1. h o nível d ́água em m (leitura na régua).2. No que consiste e como são aplicados os estudos de curva-‐chave? Curva-‐chave é a relação entre os níveis d ́água com as respectivas vazões de um posto fluviométrico.P 2. 0.00 a 4. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Largura da Vertical (m) Área da sub-seção (m2) V1 (m/s) V2 (m/s) V3 (m/s) Velocidade média na vertical (m/s) Vazão na sub-seção (m3/s) Velocidade média (m/s) 1. Escoamento Superficial.00 3. Disponível em: < http://www.mma.80 0.80 Referências utilizadas: IBIAPINA. saturada.00 1.90 1. Hidrometria Aplicada.80 2.40 13.40 14. et al.40 28. 7 -‐ Hidrologia dos Solos 7. V. Escoamento Superficial. principais elementos no contexto da engenharia civil? Nas camadas inferiores do solo geralmente é encontrada uma zona de saturação.deha.30 0. (Em análise) 26 / 29 . C. Disponível em: < http://www. STUDART. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o desenvolvimento.13 1.50 4.40 0.15 1.50 4.70 1.20 0.70 2.1.00 1. M.html >.00 0. A. mas sua influência no fenômeno da infiltração só é significativa quando se situa a pouca profundidade.50 0.50 1. observam-‐se duas regiões preferenciais.ufc.00 3.00 2. J.80 1. mais próxima à superfície.90 1.30 0.20 0. Acesso em: dez 2012. I. Evolução da hidrometria no Brasil.et al. Acesso em: dez 2012. 372p. Para o estudo do escoamento nos solos. PEDRAZZI.50 0.38 0.40 1. T.95 2.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.facens.doc >.85 2.br/site/alunos/download/hidrologia/pedr azzi_cap7_escoamento_sup erficial.00 1. forças atuantes.30 1. uma não saturada. Quais as principais características de cada uma delas.20 1. SANTOS.50 1.. e outra.br/ticiana/hidrologia/apostila. 2001.gov.htm >.br/port/srh/acervo/publica/doc/oestado/texto/121-138. A. Disponível em: < http://www. Acesso em: dez 2012. Cap.00 0.00 2. Por outro lado. 7. A infiltração é um processo que depende fundamentalmente da água disponível para infiltrar. através de sua superfície. Em termos do ciclo hidrológico. Quais os fatores que influenciam a infiltração? Vários fatores influem no comportamento da infiltração. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 7.4. A capacidade de infiltração só é atingida durante uma chuva se houver excesso de precipitação. 4) Cobertura por vegetação – favorece a infiltração. por unidade de tempo. o qual produz impactos para o manejo da bacia. a qual pode ser utilizada pelas plantas bem como recarga de aqüíferos. maior será a capacidade de infiltração. sendo expresso geralmente em mm/h. h = carga piezométrica. 3) Efeito de precipitação – as águas das chuvas transportam os materiais finos que. com destaque para o manejo do solo nas atividades agrícolas e atributos pedogenéticos (físicos. 27 / 29 . 2) Grau de umidade do solo – quanto mais seco o solo. 7. a infiltração promove preenchimento dos poros do solo pela água e fica retida na matriz do solo. 7. em um dado intervalo de tempo. A taxa de infiltração pode ser expressa em termos de altura de lâmina d’água ou volume d’água por unidade de tempo (mm/h). inicialmente presentes no seu interior. com conseqüências para a agricultura e meio ambiente. Qual a diferença entre capacidade de infiltração e taxa de infiltração? Capacidade de infiltração é a quantidade máxima de água que pode infiltrar no solo. destacando-‐se a geração do escoamento superficial direto.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. K = condutividade hidráulica do solo. Explique a Lei de Darcy e defina a condutividade hidráulica dos solos. proveniente da chuva ou água de irrigação.2. com perdas de água e transporte de sedimentos (solo agricultável. como adubos. pesticidas e outros). originalmente deduzida para solos saturados e representada pela equação: q=K. sendo: q = velocidade de Darcy. já que dificulta o escoamento superficial da água. O que é Infiltração? Infiltração de água no solo refere-‐se à passagem de água para o interior do solo. a taxa real de infiltração acontece quando há disponibilidade de água para penetrar no solo. As chuvas saturam a camada próxima à superfície e aumenta a resistência à penetração da água. uma vez que a mesma governa processos importantes do ponto de vista ambiental. Ou seja. é a infiltração que realmente ocorre em cada intervalo de tempo. insumos agrícolas. A taxa de infiltração é definida como a lâmina de água (volume de água por unidade de área) que atravessa a superfície do solo. da natureza do solo. corretivos. a infiltração consiste de uma parcela fundamental.5. pela sua sedimentação posterior. do estado da sua superfície e das quantidades de água e ar. tamanho das partículas e estado de fissuração das rochas.grad h. Esta equação estabelece que a quantidade de água que passa por unidade de tempo e de área através de meio poroso é proporcional ao gradiente hidráulico. químicos e processo de formação).3. sendo esta função de suma importância para regularização e perenização de rios. Fatores que intervém na infiltração: 1) Tipo de solo – a capacidade de infiltração varia diretamente com a porosidade. principalmente nas regiões tropicais. O movimento da água em um solo não-‐saturado pode ser descrito pela equação de Darcy (1856). influenciadas pelo material de origem e intemperismo. tendem a reduzir a porosidade da superfície. FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. conforme Tabela 9. quando ambos estão num estado não-‐saturado. Por outro lado. Na determinação da capacidade de infiltração dos solos são utilizados ensaios “in situ”. 8. Cap.2. Quais as diferenças entre aqüíferos livres e confinados? Em elaboração. A razão é que o escoamento em meio saturado é hidraulicamente equivalente a um escoamento sob pressão em dutos. Dada uma bacia densamente urbananizada. e aquele solo que contiver poros maiores conduzirá mais água. Explique. Em elaboração. Em um solo argiloso a condutividade hidráulica decresce mais suavemente com o aumento da sucção mátrica.6. O que são Aqüíferos? Em elaboração.9.2. 7. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios A constante de proporcionalidade. Para o ponto de saturação. Descreva esses ensaios. 8 -‐ Análise de Frequência 8. caracteriza o meio poroso quanto à transmissão de água. 7. apresente os principais fatores que interferem nas variações de picos dos hidrogramas de cheias.2. 7.8.1. a condutividade hidráulica de um solo argiloso pode ser maior que a de um solo arenoso. Apesar de um solo arenoso saturar com um teor de umidade menor. porque os poros têm um tamanho médio reduzido e maior quantidade deles permanecem cheios mais tempo. 9 -‐ Drenagem 9. Em elaboração. Na seção exutória de uma bacia hidrográfica com 36. a condutividade hidráulica de solos arenosos é maior para umidade menor.1km2 de área de drenagem foram obtidos os registros horários da vazão decorrente de uma chuva isolada com 2 horas de duração e 24 mm/h de intensidade. Em elaboração.1.7. 9. a) Promover a separação dos escoamentos 28 / 29 . sua condutividade hidráulica saturada é maior. Cap.1. 7. denominada de condutividade hidráulica. mantendo a condutividade de saturação em grande parte do solo. 29 / 29 .FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Determinar a intensidade média de uma chuva para a cidade de Rio de Janeiro (equação local Via 11). Justifique numericamente qual dos tipos de cobertura do solo apresenta maior capacidade de armazenamento. Em uma bacia com solo tipo B e condição II de umidade. Um sistema de microdrenagem é de fundamental importância para projeto de áreas urbanas. II) Residências c/ 65% de área impermeável. conforme tabela a seguir. b) bosques. determine o valor do CN médio para a condição normal da bacia e sua capacidade média de armazenamento. Em uma bacia com solo tipo B e condição II de umidade. Tabela 9. determine a Vols = 496. 9. Apresente as principais funções deste sistema.2. determine a capacidade de armazenamento para os seguintes usos: a) Pastagens. compreendendo: ★ 30% de áreas de pastagens. sendo constituída por três tipos de cobertura do solo com grupo hidrometeorológico do tipo C.3.800m . 50% e 30%.8. Sabendo-‐se que um determinado município planeja adotar medidas de combate às inundações.29 precipitação efetiva total pelo Método do SCS e respectivo coeficiente de escoamento. considerando as condições de umidade antecedente do solo para as seguintes condições: a) não tenha ocorrido chuvas nos 05 dias anteriores. Considere uma bacia urbanizada com área aproximada de 8. 9. b) tenha ocorrido chuvas nos 05 dias anteriores com precipitação superior a 60mm.7.4. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios superficial e de base. VolT = 1. b) Calcular os volumes escoado superficialmente e total precipitado.732. 9. com duração 25 minutos e período de retorno 5 anos. definindo as estruturas utilizadas como componentes de suas funções. Uma determinada estação meteorológica apresenta as seguintes intensidades pluviométricas. 9. 9. Em seguida.5. ★ 40% de áreas 2 residenciais com lotes de áreas menores que 500 m e ★ 30% de áreas de florestas. III) Terrenos Baldios.1 -‐ Vazões de escoamento em no exutório da bacia: t (h) Q (m /s) 3 1 5 2 5 3 3 30 4 50 5 47 3 6 35 7 21 8 13 9 9 10 7 11 5 9. c) Calcular a precipitação efetiva e o coeficiente de run off.6. determine a capacidade de armazenamento para os seguintes usos: I) Arruamento em terra.8 mm. c) arruamentos.800m . sendo: a) terrenos baldios. calcule a capacidade de armazenamento dos solos nas condições I e III. explique quais as principais funções do uso de medidas estruturais do tipo intensivas e extensivas. Sabendo-‐se que as áreas ocupadas possuem proporções de uso e cobertura do solo respectivamente de 20%. C ≅ 0. Sabendo-‐se que a Bacia do Rio Riacho tem 5.95 km2.96 km2 e possui umidade média antecedente do solo com subgrupo C. 9. b) Zonas industriais.9. Pef = 13.
Report "cadernos de exercícios de hidrologia REV01- GABARITO"