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 Jan-‐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 / 28 Descreva a fase terrestre do ciclo hidrológico. que apesar de farta em grande parte do país apresenta limitações nas regiões áridas e semiáridas do nordeste brasileiro.4.E. Além da Hidrologia Aplicada à Engenharia Civil.E. modificações do uso do solo. O ciclo hidrológico é o enfoque central da Hidrologia. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. Quanto ao meio ambiente. Os volumes evaporados em um determinado local do planeta não precipitam necessariamente no mesmo local. O ciclo hidrológico só é fechado em nível global. regularização para controle de qualidade da água impacto das obras hidráulicas sobre o meio ambiente aquático e terrestre. Estabeleça o ciclo hidrológico como um fenômeno global e circulação. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Abastecimento de água: a disponibilidade de água. porque há movimentos contínuos. mas com grande potencial de transporte. O aumento da produtividade interfere no aumento da irrigação em grande parte do país. Tietê/Paraná. São Francisco e na Amazônia. No sul. A redução da qualidade da água dos rios e as grandes concentrações urbanas têm apresentado limitações quanto à disponibilidade de água para o abastecimento. Para o entendimento desses processos é necessário interagir com diferentes áreas do conhecimento que influenciam o ciclo hidrológico. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. e também na superfície terrestre. M). na atmosfera. C. em que outros contextos são importantes o conhecimento da Hidrologia? Por quê? A Ciência Hidrológica trata processos que ocorrem em sistemas moldados pela natureza. Irrigação: a produção agrícola nas regiões áridas e semiáridas depende essencialmente da disponibilidade de água. com dinâmicas diferentes. principalmente nos rios Jacuí. A navegação pode ter um peso significativo no desenvolvimento nacional. C.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Os processos físicos ocorrem num meio que o homem não projetou. mas ao qual deve-‐se adaptar. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. 3 / 28 . 1.E. culturas como o arroz utilizam quantidade significativa de água.6. Os principais aspectos hidrológicos são: disponibilidade hídrica para calado. são exemplos de problemas que envolvem aspectos multidisciplinares em que a hidrologia tem uma parcela importante no desenvolvimento da formação do engenheiro civil. previsão de níveis e planejamento e operação de obras hidráulicas para navegação. procurando conviver com o comportamento deste meio ambiente.M) 1. Navegação: a navegação interior é ainda pequena. C. qual é a relação direta entre o Engenheiro civil e a Hidrologia? Quanto à preservação do meio ambiente.M) 1.5. Enumere as principais etapas e represente a relação entre os processos da fase terrestre do ciclo hidrológico na forma de um diagrama de blocos. (http://www. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O ciclo hidrológico é o enfoque central da hidrologia. depois emergindo em nascentes ou aflorando nos cursos d´água. Faça a particularização do ciclo hidrológico para áreas urbanizadas.. formando escoamento.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. escoar através do solo como escoamento subsuperficial e ser descarregada direta ou indiretamente nos cursos/espelhos d´água. A parte infiltrada no solo pode percolar profundamente e recarregar os lençóis subterrâneos.eng. ficar retida em depressões do solo ou estruturas existentes. e os diversos processos envolvidos ocorrem de forma contínua e dinâmica.7. a precipitação pode ser interceptada pela vegetação. O desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal provocando vários efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrológico natural. a cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis e são introduzidos condutos para escoamento pluvial. e finalmente escorrer em direção ao mar ou evaporando de volta à atmosfera a medida que o ciclo continua (Chow et al. o vapor d´água é transportado e elevado na atmosfera até condensar-‐se e precipitar-‐se sobre as superfícies líquidas e solo.uerj.br/~luciene/hidraulica_aplicada) 1. infiltrar no solo. O ciclo não tem começo ou fim estritamente definidos. fazendo então parte da atmosfera. pode se transformar em escoamento superficial. Parte da precipitação interceptada e transportada superficialmente retorna à atmosfera através da evaporação. A água evapora dos espelhos d´água e solos. gerando as seguintes alterações no referido ciclo: 4 / 28 . Com a urbanização. 1988). diques ou polders. Cite 5 exemplos de obras hidráulicas. faz parte de nosso meio. reduzindo o escoamento subterrâneo.M) 1. As ruas são construídas sobre os cursos d’água ou estes são canalizados. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 1.10. Com a redução da infiltração. ampliação da seção do rio. Dique: Hidraulicamente o dique reduz a seção do escoamento e pode provocar aumento da velocidade e dos níveis de inundação. M). introduzindo novos meios para sua transferência na área urbanizada e em torno da cidade” CHRISTOFFOLETTI (1993). já que a superfície urbana não retém água como a cobertura vegetal e não permite a evapotranspiração das folhagens e do solo. Reservatório: O reservatório de controle de enchentes funciona retendo o volume do hidrograma durante as enchentes. Além disso. antecipando seus picos no tempo. ocorre redução do tempo de deslocamento. Os escoamentos são em geral definidos em: a) superficial. de nossa história” SCHIEL (2003) 1. Redução do volume de infiltração no solo. do nosso cotidiano.E. visando o saneamento de suas margens. Apresente uma associação entre cada uma dessas obras e o estudo da Hidrologia. c) subterrâneo é o fluxo devido à contribuição do aquífero. 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. b) subsuperficial que alguns autores definem como o fluxo que se dá junto às raízes de cobertura vegetal e. 5 / 28 .E.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Em geral. Para que isso não ocorra as condições de fluxo não devem-‐se alterar após a construção do dique. Devido à substituição da cobertura natural ocorre uma redução da evapotranspiração. aumentando o escoamento superficial. 2. Desta forma as vazões máximas também aumentam. os escoamentos superficiais e subterrâneos correspondem a maior parte do total. 4. reduzindo o pico e o impacto da jusante do barramento. tendo efeito inverso do mencionado. 3. corte de meandros e redução da rugosidade. tornando-‐o mais rápido. 1.8. ficando o escoamento subsuperficial contabilizado no superficial ou no subterrâneo. (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci. C. que representa o fluxo sobre a superfície do solo e pelos seus múltiplos canais. Assim justificamos que “esquecemos que todo o ecossistema agregado ao rio. Diferencie os escoamentos superficial e subterrâneo. (Água Doce – Tucci. C. O volume que deixa de infiltrar fica na superfície.9. As redes de abastecimento e cloacal possuem vazamentos que podem alimentar os aquíferos. As principais obras de controle de inundação no leito do rio são: reservatórios. como foram construídos condutos pluviais para o escoamento superficial. o aquífero tende a diminuir o nível do lençol freático por falta de alimentação (principalmente quando a área urbana é muito extensa). objetivos e instrumentos para a gestão eficiente. promover o seu uso racional e zelar pelo equilíbrio na gestão das águas” (Sarmento.12. o que aumenta o custo. que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos. e o fórum de decisão no âmbito de cada bacia é o Comitê. aos municípios. Financiamento Compartilhado: A cobrança pelo uso dos recursos hídricos garantirá a autonomia financeira das entidades gestoras e a sustentabilidade das operações. mas as obras poderão envolver um trecho muito extenso para ser efetivo. raio hidráulico e da declividade. Aprofundando o canal. O ponto de partida para a mais adequada gestão da água no Brasil foi a promulgação da lei 9. da sociedade civil organizada e dos três níveis de governo. A unidade de planejamento e gestão da água passa a ser a bacia hidrográfica.E. Coordenação: A adequada gestão dos recursos hídricos também depende do estabelecimento de uma instituição central coordenadora. constituído por representantes dos usuários de recursos hídricos. A referida lei introduz princípios. 1996. a linha de água é rebaixada evitando inundação.11). 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.433. a cota resultante depende da área da seção. A ampliação da seção de medição produz redução da declividade da linha de água e redução de níveis para montante. 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. 1. Para que a modificação seja efetiva é necessário modificar estas condições para o trecho que atua hidraulicamente sobre a área de interesse. Os trechos de montante e jusante das obras podem sofrer sedimentação ou erosão de acordo com a alteração produzida (Hidrologia Ciência e Aplicação – Tucci.ar/ponencias/Data/luchini_adriana_de_mello2.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. aos usuários e à sociedade civil. M). C. aos Estados. que tem por objetivo definir a Política e o Sistema Nacional de Recursos Hídricos. além de promover o uso racional desse recurso. Para reduzir a cota devido a uma vazão pode-‐se atuar sobre as variáveis mencionadas. A cobrança será aplicada segundo a orientação dos planos de bacia e obedecerá ao Princípio Usuário-‐Poluidor Pagador. Quais são os principais órgãos do Sistema Nacional de Recursos Hídricos no contexto Federal e do Estado do Rio de Janeiro? 6 / 28 .pdf) 1.org.11. Apresente um resumo da Lei 9433 de 1997. p. 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. Estas obras devem ser examinadas quanto à alteração que podem provocar na energia do rio e na estabilidade do leito. Essa instituição deverá “assegurar em nome do Poder Público uma repartição justa e a equidade no acesso ao recurso ambiental água. da rugosidade.aaeap. (http://www. 6.13. Conselho Nacional de Recursos Hídricos -‐ CNRH: órgão consultivo e deliberativo. 5. Órgãos Gestores Estaduais: outorgar e fiscalizar o uso dos recursos hídricos em rios de domínio dos Estados. 7 / 28 . com o Decreto n° 2. Agência de Bacia -‐ escritório técnico do comitê de Bacia. 2. 4. o Plano Nacional de Recursos Hídricos estabelece metas para a preservação dos mananciais em todo o país. Secretaria de Recursos Hídricos e Ambiente Urbano. de 6 de junho de 1998.gov. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios O arcabouço institucional. teve sua regulamentação e instalação no ano seguinte. 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.ana. Comitê de Bacia – integrante do SNGREH onde são debatidas as questões relacionadas à gestão dos recursos hídricos. Quais são as principais funções desses órgãos no contexto da Engenharia Civil e das obras hidráulicas? 1.brasil. No âmbito estadual temos o Conselho Estadual de Recursos Hídricos (CERHI) sob o exercício do INEA. ou a Matriz Institucional da Política Nacional de Recursos Hídricos.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/sobre/meio-‐ambiente/legislacao-‐e-‐orgaos/plano-‐nacional-‐de-‐ recursos-‐hidricos). atuando como secretaria executiva do CNRH. criada pela Lei 9984/2000. Conselhos de Recursos Hídricos dos Estados e do Distrito Federal (CERHs).gov. e 7. sob a ótica do desenvolvimento sustentável e da inclusão social” (http://www.14. Comitê de Bacia e Agência de Bacia. Secretaria de Recursos Hídricos e Ambiente Urbano – SRHU/MMA: integrante da estrutura do Ministério do Meio Ambiente. funcionando como secretaria-‐ executiva do respectivo comitê. com a função de atuar na formulação da Política Nacional de Recursos Hídricos. Agência Nacional de Águas – ANA. gerenciando as demandas e considerando ser a água um elemento estruturante para a implementação das políticas setoriais. o documento final do plano foi aprovado pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) em 30 de janeiro de 2006.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.br) 1. (http://conjuntura. criado pela lei 9433/97. Agência Nacional de Águas – ANA: autarquia sob-‐regime especial. O que são os Planos de Recursos Hídricos? E quais são seus objetivos? Como resultado da Lei das Águas. Conselhos de Recursos Hídricos dos Estados e do Distrito Federal (CERHs).ana. é constituído pelos seguintes atores: Conselho Nacional de Recursos Hídricos. Órgãos Gestores Estaduais.gov. Construído em amplo processo de mobilização social. em quantidade e qualidade. (http://conjuntura. 3.612. e no art.433. de 1997. 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. Cabe ressaltar que esses limites não são fixos. com identificação de conflitos potenciais. rodeada geralmente por elevações.1. Diagnóstico da situação atual dos recursos hídricos. formando uma depressão no terreno. deslocando-‐ se em consequência das mutações sofridas pelo relevo. Quais as regiões hidrográficas brasileiras? Apresente as características de cada uma dessas regiões. dedica a Seção I do Capítulo IV aos Planos de Recursos Hídricos (PRH). Propostas para a criação de áreas sujeitas a restrições de uso. X. 2. A Lei n° 9. (VETADO) VIII. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 1. Prioridades para outorga de direitos de uso de recursos hídricos. para atendimento das metas previstas. 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. (http://www. V. Estabelece no art.br) Cap. II. 6° que os planos visam fundamentar e orientar a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos. Diretrizes e critérios para a cobrança pelo uso de recursos hídricos.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. inclusive as disponibilidades hídricas. de evolução de atividades produtivas e de modificações dos padrões de ocupação do solo. Segundo o IBGE: “Conjunto de terras drenadas por um rio principal e seus afluentes”. 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. Análise de alternativas de crescimento demográfico. III. IX. que os PRH são planos de longo prazo e que devem ter o seguinte conteúdo mínimo: I. Uma bacia se limita com outra pelo divisor de águas. IV. (VETADO) VII. apresentando um detalhamento dessas funções.gov. em quantidade e qualidade. com vistas à proteção dos recursos hídricos. programas a serem desenvolvidos e projetos a serem implantados.2. 8 / 28 . É resultante da reunião de dois ou mais vales. Balanço de disponibilidades e demandas futuras dos recursos hídricos. Metas de racionalização de uso.15. 2 -‐ Bacia Hidrográfica 2.cnrh. seu exutório. Medidas a serem tomados. aumento da quantidade e melhoria da qualidade dos recursos hídricos disponíveis. VI. 7°. 4.4%) (http://conjuntura.ana. Bacia do Atlântico Leste.5%). tendo por base as curvas de nível. Bacia Atlântico Nordeste Ocidental.179m³/s(1. A linha de cumeeira apenas intercepta a linha de água na secção de referência. situado na parte mais baixa do trecho (jusante) em estudo do curso d’água principal. M. O trajeto da linha de cumeeira é definido pela forma das curvas de nível. Bacia do Atlântico Sul e Bacia do Uruguai. A região hidrográfica Amazônica detém 73.. F. dividida em 12 regiões hidrográficas: Bacia Amazônica.8%). e não corta as linha de água das bacias vizinhas. 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. Bacia do Atlântico Leste. com 1. (Departamento de Engenharia de Transportes e Geotecnia.htm).4%) e Bacia do Parnaíba.947m³/s. Definir o limite da bacia hidrográfica. Bacia do São Francisco. É definido pela linha de cumeeira que separa as bacias.4%).624 m³/s (7.850m³/s(1. Bacia Atlântico Nordeste Oriental. o qual define o exutório. com 2.8%). com 13. Reforçar a marcação do curso d’água principal e dos tributários (os quais cruzam as curvas de nível. Bacia do Atlântico Sul.gov. com 3.453m³/s(6. "Lições de hidrologia") 9 / 28 . Bacia do Paraná.3%). (Lencastre.174m³/s(2.3%). Atlântico Sudeste. Bacia Tocantins Araguaia.6% dos recursos hídricos superficiais com vazão média de 131. Bacia do Paraguai. A. Bacia do São Francisco 2.br/conjuntura/abr_nacional. das mais altas para as mais baixas. 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). 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. Etapa 2.368m³/s(1. Bacia do Uruguai.5. com 763 m³/s (0. Próximo a cada limite marcado. e definem os fundos de vale).6%). com 4.492 m³/s (0. Franco. com 11. seguida de Tocantins/Araguaia.121m³/s(2. partir do exutório e conectar os pontos mais elevados. com 4.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 2. O limite da bacia circunda o curso d’água e tributários. não podendo nunca cruzá-‐los.6%). Quais os procedimentos para a delimitação de uma bacia hidrográfica? Etapa 1. Definir o ponto em que será feita a delimitação da bacia. Bacia do Paraguai. Esta linha passa pelos pontos de cota mais elevada entre a bacia e as bacias vizinhas. Atlântico Nordeste Ocidental com 2. dividindo as águas de um e outro curso d’água. Bacia do Paraná. UFMG) 2. 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. Bacia Atlântico Nordeste Oriental. Dentro da bacia poderá haver locais com cotas mais altas do que as cotas dos pontos que definem o divisor de águas da bacia. Bacia do Parnaíba.3%). 2.683m³/s (1.3. com 779 m³/s (0. Bacia do Atlântico Sudeste. O maior volume do escoamento superficial e o menor tempo de resposta da bacia resultam no aumento das vazões de pico que. no que depender das condições geológicas. A parte superior do solo pode reter uma determinada quantidade de água. escoando superficialmente. o que intensifica o processo de erosão e de carreamento de sólidos em direção às calhas fluviais. ou sofre desmatamento. Levando-‐se em consideração ambos os dados. juntamente com a redução da velocidade do escoamento superficial. favorecem a infiltração. O uso e o tipo de solo da bacia hidrográfica estão diretamente ligados a infiltração? Comente . 2. o escoamento superficial ocorre de forma mais rápida sobre um terreno menos permeável e menos rugoso.8. tem-‐se em conseqüência um aumento no volume do escoamento superficial. O uso e o tipo de solo. corresponde ao tempo que a partícula de água de chuva que cai no ponto mais remoto da bacia leva para. 2. As características de permeabilidade e de porosidade do solo estão intimamente relacionadas com a percolação e os volumes de água de armazenamento. atingir a seção em estudo. da transpiração das plantas e das curvas de níveis dada pelo terreno. provocando fissuras que. a terceira bacia é a menos propícia a inundação. O tipo de solo e o estado de compactação da camada superficial têm importante efeito sobre a parcela da água de infiltração. menos suscetivel às inundações. A área da bacia hidrográfica interfere nas vazões do leito principal? Explique. entretanto temos também disponibilizado o fator de forma.7 A expressão “Bacia Hidrográfica” pode ser entendida como: Letra "a'' 2.9. analise e responda. A área é um dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia hidrográfica. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 2. isto é. porque seu valor multiplicado pela lâmina da chuva precipitada define o volume de água recebido pela bacia. Por isso. Com o desmatamento. acelerando o assoreamento. Nesse caso. sendo definida como "capacidade de campo". necessário para que toda a bacia contribua para a vazão na seção de saída ou em estudo. 2. provocam freqüentes inundações. juntamente com a redução da calha natural do rio.10. transpiração e infiltração. está associada ao conceito de tempo de concentração.1. Se houver superação da capacidade de campo. que quanto menor. a água passa para uma zona mais baixa chamada zona de saturação ou zona de escoamento subterrâneo. Tendo como exemplo as 4 bacias hidrográficas apresentadas no quadro 2. 10 / 28 . quando uma bacia é parcialmente urbanizada. tc. como por exemplo. comparando-‐se os valores de Kc. pois a é bacia que tem o Kc mais próximo de 1. sendo mais suscetiveis a inundações. A terceira.6 Explique o processo e troca lateral de água entre bacias hidrográficas. particularmente para fins de inundação.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. ocasionando as trocas laterais ou circulação de água entre bacias. em decorrência das menores perdas por interceptação. De acordo com as figuras apresentadas. a cobertura vegetal influenciam no processo de infiltração: as raízes modificam a estrutura do solo. lagos e reservatórios. que é o tempo contado a partir do início da precipitação. b) A redonda (1a). a bacia achatada retangular (4a) com FF = 4. (a) Qual delas terá um tempo de concentração maior? (b) Qual delas é menos propícia às enchentes? a) A importância da forma da bacia. a terceira e a quarta bacia teriam as menores suscetibilidades às inundações.00 é a que possui maior tempo de concentração. são mais compactas e tendem a concentrar o escoamento. A circulação de água entre bacias pode ocorrer a partir da água que infiltra no solo decorrente da superfície do solo. a água deixa de percorrer zonas de água subterrânea de uma bacia para outra bacia. 11. (b) Ponto X (preto) no mapa apresenta do a seguir Cap. aproximar mais suas moléculas. Antenor R. a uma dada temperatura.3. Quando um certo volume de ar. Bacia Hidrográfica: CIV 226: Prof. diz-‐se que o vapor é saturante ou que a porcentagem de saturação é de 100%. 3. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios respectivamente. Por outro lado.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Explique o processo de condensação de vapor d’água que ocorre quando a temperatura da atmosfera diminui? 11 / 28 . e reduzem o escoamento superficial.2. cobertura do solo (ocupação). glanulometria e arranjo das partículas. encerrar essa quantidade máxima. os solos siltosos ou argilosos. O que é pressão saturante? É quando possui uma pressão impossível de comprimir sob a forma gaseiforme. produzem maior escoamento superficial. Solos arenosos propiciam maior infiltração e percolação. 3. 3 -‐ Elementos da Climatologia 3. topografia. evapotranspiração. isto é. geologia (tipo de solo). precipitação (quantidade. 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. Delimite a bacia hidrográfica com exutório no: (a) Ponto X (vermelho) no mapa apresentado a seguir. Barbosa Jr). (Cap. intensidade e duração). bem como os solos compactados superficialmente. Os fatores que vão influenciar na infiltração são a umidade relativa.1. 2. Calcule as pressões de vapor saturado para temperaturas de 10°C. as nuvens e o nevoeiro.100 = 610.3 x 20237.58 ou 58% D = es -‐ ea = 1668. a umidade relativa do ar e o déficit de vapor.8.3 x 10237. 20°C. e construa um gráfico temperatura x pressão.4.5 – 8. 30°C e 100°C.26 KPa es.10 = 610. 𝑒𝑥𝑝(17. Esta característica permite a formação de nuvens e precipitações em regiões frias.8 x 28237. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios A resfriar-‐se a massa de ar.3 x 100237. Em determinado momento observa-‐se.8. 𝑒𝑥𝑝(17. num psicrômetro sem aspiração forçada. A pressão atmosférica é de 0.3+100) = 103.94x105 Pa. uma temperatura do bulbo seco de 28 °C e uma temperatura do bulbo úmido de 22 °C. o excesso de vapor passa a condensar-‐se sob a forma de minúsculas gotas líquidas que vão constituir.0 x 10-‐4 x 0.3/3982.1 Pa 3.3 Pa es = 610.3+20) =2343.3+28) = 3982. estu = 610.3+10) = 1229.8 x 𝑒𝑥𝑝(17.5.5 Pa = 1.30 = 610.129 Pa = 103 KPa 12 / 28 .34 KPa es. Calcular a pressão de vapor.5 Pa ea = 2765.3 x 30237. na atmosfera. Quando por resfriamento em temperaturas positivas.8 x 22237. 3.7 Pa = 2. o ponto de saturação for atingido. 𝑒𝑥𝑝(17.23 KPa es.8 x 𝑒𝑥𝑝(17.20 = 610.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.4 Pa = 4. 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.3+30) = 4257.8. tende a aumentar as forças de atração molecular e enfraquecer a forças de repulsão.94 x 105 (28 – 22) = 2314. Substituindo o valor da temperatura na equação de Tetens: es.3+22) = 2765.45 Pa UR = ea/es = 2314.8. 𝑒𝑥𝑝(17.4 = 0. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 3. Geralmente dois aspectos principais são levados em consideração na escolha da localização de uma estação climatológica: um está relacionado com as questões de acessibilidade.58 gramas de água por m3 de ar. 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). Qual é a umidade absoluta (quantos gramas de água cada m3 de ar contém) nas condições atmosféricas descritas no exemplo 6? Quantos gramas de água seriam necessários para levá-‐lo a saturação? UA = 𝑒𝑅𝑇 MH2O= 2314.6. maximizando a representatividade da rede de observação.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Deve-‐se também observar a localização dos postos já existentes na região de estudo.3x 18 = 27.58 g m-‐3.314𝑥301. 13 / 28 .63 gramas por m³ de ar Para calcular quantos gramas de água seriam necessários para levar esse ar a saturação. calculamos a umidade absoluta do ar saturado: UA = 𝑒𝑅 MH2O= 38388. está relacionado com as propriedades naturais do local. vigilância e apoio ao local e. que interfiram com a captação da precipitação por parte do pluviômetro ou pluviógrafo. 3. o outro. acrescentando portanto 10.3x 18 = 16. devemos elevar seu teor de água de 16. umidade relativa.314𝑥301. como inexistência de barreiras.38.63 a 27. velocidade do vento e radiação solar. como árvores e prédios. Para saturar o ar. uma estação climatológica também pode medir a temperatura.95 g m-‐3.7. 4. em distintos pontos do sistema são proporcionais à resistência do fluxo. 2007. Quais fatores atmosféricos interferem na evaporação? Os principais fatores atmosféricos que interfere na evaporação são: a radiação disponível. 253). Informações quantitativas desses processos. “Evaporação é o conjunto de fenômenos da natureza física que transforma em vapor de água da superfície do solo. enquanto a real. Tanto o planejamento de áreas agrícolas de sequeiro ou irrigada... 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 (.3. A evapotranspiração real deve ser menor que a evapotranspiração potencial. como um processo em regime permanente. pág. devido a mudança do estado líquido para o vapor. a curso de água.. a temperatura. A menor resistência ao fluxo é encontrada no fluxo das folhas para a atmosfera. na unidade de tempo. As diferenças de potencial. a previsão de cheias ou a construção e operação de reservatórios.pág 56). 4. A transpiração é relevante para a Engenharia Civil? Sim. sendo a potencial. 4 -‐ Evapotranspiração 4. que se constituem em importante fase do ciclo hidrológico.4. A evaporação faz parte do balanço hídrico.José. sendo proporcional ao gradiente de tensão real e a saturação de vapor.1976. Em meteorologia. são utilizadas na resolução de numerosos problemas que envolvem o manejo d’água. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Cap.)”.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. o déficit de pressão de vapor e a velocidade do vento. pois a quantidade de água transpirada diariamente é grande em relação às trocas de água na planta.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.)”. 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. de modo que.2. (Martins. a umidade relativa. completamente coberta de vegetação de porte baixo e bem suprida de água. Carlos. 4. relaciona-‐se exponencialmente com o potencial hídrico. para a engenharia civil. será nas condições reais (existentes) de fatores atmosféricos e umidade do solo. de uma superfície extensa. em curtos períodos de tempo.5... 4. Qual a diferença entre evapotranspiração real e evapotranspiração potencial? Ambas são a quantidade de água transferida para a atmosfera por evaporação e transpiração. “Evaporação é o possesso físico no qual um líquido ou solido passa ao estado gasoso. requerem dados confiáveis de evaporação e/ou evapotranspiração. lagos reservatórios de acumulação e mares (. (Tucci. de modo que se pode considerar o fluxo através da planta. Quais fatores relevantes da superfície evaporante interferem com a evaporação? 14 / 28 . o mesmo deve ser estudado e quantificado. que envolve organismos vivos como o solo e a planta é muito difícil estabelecer um valor exato de evapotranspiração real. ou maior. quando este está saturado. t é o tempo. 4. P é a precipitação. equações empíricas.6. A área da bacia. Sendo um processo complexo e extremamente dinâmico. ou mesmo quando o nível freático for elevado. à grande profundidade. principalmente da condutividade hidráulica. as estimativas não podem ser feitas considerando o intervalo de tempo diário.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. Ano-‐1 = 1359. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Na evaporação de uma superfície de solo descoberto.2 ×109 de m 3. Onde P ×A é a precipitação (mm/ano). 4.1 m3×s -‐1 é equivalente a um volume anual de = = 43. Por outro lado. dependendo do tamanho da bacia. no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha. o processo de evaporação passa a depender também das propriedades do perfil do solo.1 m 3. 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. a conjugação de inúmeras informações associadas ao conceito de ETP. s-‐1. na condição de solo não saturado ou nível freático. nos permite estimativas suficientemente confiáveis para a grande maioria dos estudos de hidrologia. Explique o método do “Balanço Hídrico” para obtenção das taxas reais de evaporação. A vazão de 43. atuam somente os fatores metereológicos. A partir daí é possível considerar que a variação de armazenamento na bacia pode ser desprezada. pois demandam um longo tempo de observação e custam muito caro. idealmente superior a um ano.ano-‐1 15 / 28 . Isto ocorre porque. Neste caso.8-‐ A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha. Numa média de longo prazo podemos desconsiderar a variação de volume (ΔV). Vazão é a vazão (ou escoamento) em (mm/ano). e E ×A é a evapotranspiração (mm/ano).1 m3. 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). e a equação de balanço hídrico se reduz à equação E = P-‐Q. Para estimar a evapotranspiração por balanço hídrico de uma bacia é necessário considerar valores médios de escoamento e precipitação de um período relativamente longo. mas apenas o anual.Δt onde V é o volume acumulado na bacia. a água da chuva pode permanecer vários dias ou meses no interior da bacia antes de sair escoando pelo exutório. Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km2. Informações confiáveis sobre o cálculo da evapotranspiração real são escassas e de difícil obtenção.s-‐1×86400 s×dia -‐1×365 dias. balanço hídrico e evaporímetros 4. PA = Vazão + E ×A+ Vazão (I-‐Q). balanço de energia. é I o escoamento inicial .7. entretanto. que é função da estrutura e textura do mesmo.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 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 ). Entretanto. E a evapotranspiração o escoamento final. 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. Volume da precipitação=Área da bacia× Precipitação media = 300.000 mm Evaporação anual de superfícies líquidas = 1. saindo do reservatório.525106 m3 4.5 hectare= hectare-‐1.ano-‐1 4.300.8×106 m3 Demanda da população = 150. Volume da evaporação da bacia = (Área da bacia -‐ Área média do espelho d’água do reservatório).9-‐Você foi chamado para fazer um anteprojeto de uma barragem que irá abastecer uma cidade de 100. Balanço =Volume de Entrada – Volume de Saída. forneceu-‐nos valores de evaporação (ECA) em diferentes períodos (1.101m = 390×106 m3. 1L=1. 2. 3 e 4) para os quais foram anotadas 16 / 28 .106m²×1.000 hab.2 ×109 m 3ano-‐ 1 )/(1604×106 m2) =0.475-‐45-‐27) ×106 m3 = 30.000 = 5. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Este volume corresponde a uma lâmina (altura) dada por: = (volume anual / área da bacia) = (1359.106m3 .000 m³/hectare Sabendo que 10000m² = 1 hectare 5000 m² = 0.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.10. 1×10-‐3m = 282. temos entrando no nosso reservatório. Já.10-‐3×365dia/ano×100. Logo. De uma maneira geral o balanço hídrico e dado pela seguinte formula.500 mm Área média do espelho d’água do reservatório = 18 km² Demanda do abastecimento = 150 l/hab/dia Demanda anual de irrigação = 9.10-‐3m3. E uma área a ser irrigada de 5000 hectares.300 mm Evapotranspiração anual na bacia = 1.847m×ano-‐1 = 847 mm/ano. Portanto a evapotranspiração da bacia é dada por: E×A=P×A-‐Q= 1800 mm/ano -‐ 847 mm/ano=953 mm. Um tanque classe A situado no centro de uma área gramada com 11 m de raio. Evapotranspiração = (300 km²-‐18 km²).475×106 m3 Demanda da irrigação = 900×5000 = 45×106 m3 Balanço Hídrico = (390-‐282-‐5. Volume da Evaporação do reservatório = Volume da Evaporação da bacia × Área média do espelho = 282×1. Determinar a evapotranspiração de referência (ETo) para cada período.2.785966 0.000376×ln(22×3. Sabemos que ETo=Kp×ECA.7158 Coluna 4=0. iremos passar todos os termos para metro.0045 ×30=0. Eto ETo=Kp×ECA.000376× U + 0.785966× 5.73. cheio de água.785966.8 Coluna 3=0. onde são feitas medidas.024 ×90 -‐ 0.482 + 0.000376×ln(22×3. principalmente para irrigações de alta frequência (pivô e localizada).0045 ×UR B= bordadura.6848 0.14) + 0.7158 3.482 + 0.0045 ×510=0.751886 ×6=4. Kp Coluna 1= 0. U= vento.000376×ln(22×3.751886 0. B=2πr.477946.1 17 / 28 . Método do Tanque Classe A Esse método consiste na utilização de um tanque de evaporação direta. em milímetros.11m. logo B=11×2×π=69.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Coluna 3=0.1 1 2 3 4 Kp 0.0045 ×60=0.477946× 7.024 ×700 -‐ 0.024 ×180 -‐ 0. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios diferentes condições meteorológicas (quadro a seguir).8 4.14) + 0.14) + 0.482 + 0. Método muito comentado e utilizado no passado.482 + 0.477946 Eto 2. Kp = 0.0045 ×35=0.73 3.6848.751886.2=3.14) + 0. da água evaporada entre uma leitura e outra.2=3. Coluna 2=0. UR=umidade relativa. Na coluna 1. apresenta limitações técnicas.024 ×80 -‐ 0. Coluna 4=0. Coluna 1=0. Coluna 2=0. 3 e 4 .6848 ×4=2.024 ×Ln (B) – 0. Logo teremos a seguintes colunas.482 + 0.000376×ln(22×3. Latitude do Rio de Janeiro. EPT=Fc. a= 67. Carlos. 273). onde T= temperatura media do ar (oC). Carlos. . . 286). Determine as taxas de evaporação e os possíveis déficits hídricos médios mensais e médio anual. -‐22° 54' 10'‘. Carlos.com/latlon. pág.11.apolo11. 286.php?uf=rj&cityid=19. Dado a formula iremos achar os valores referentes à evaporação onde o método utilizado baseia-‐ se na temperatura do ar.I2+0. (http://www. 2007. data do acesso 9/12/12 às 13h59min). 274). pág.492. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 4.ETP=evapotranspiração potencial para mês de 30 dias e comprimento de 12h(mm/mês).weather.01791×I+0.Fc =fator de correção em função da latitude e mês do ano .514 Ti=temperatura do mês analisado em oC. A partir do sítio http://br.71×10-‐6. (Tucci.16(10(T/I))^a. conforme tabela 3 do livro de Hidrologia ciência e aplicação. Iremos trabalhar com a latitude 25. (Tucci. pág. pág. 2007. .5×10-‐8×I2-‐7.com/weather/climatology/BRXX0201 foram obtidas as informações apresentadas a seguir. 2007.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 18 / 28 . (Tucci. I=∑(ti/5)^1. Um reservatório implantado num vale. pode-‐se definir a área média por interpolação. Considere que os volumes do reservatório no início e fins do mês eram de 290 x 106 e 190 x 106 m3.18×106m/mês. Em um mês do período seco. Precipitação=154×10-‐3m. ambos instalados sobre o terreno à margem do lago formado pelo reservatório.106m3/mês. se a vazão média efluente do reservatório no mesmo mês foi 55 m3/s.18×106m Vazão media afluente/mês = 55×3600s×24h×30dias =14. Comente a solução da questão.36)/2 = 134. a evaporação medida foi de 155 mm No mesmo mês foi acumulada uma chuva de 154 mm.7×106 m3.12. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 4.18×106m/mês. 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 De início. volume (P×A ) = Vazão media afluente/mês×Precipitação = = 154×10-‐3 × 134. ((110-‐70)/(110-‐Aa))=((200-‐90)/(200-‐190)) Af=162 km2 ((198-‐144)/(198-‐Aa))=((370-‐250)/(370-‐290)) Ai=106.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. tem sua evaporação medida por cuba evaporimétrica classe A e chuva observada através de um pluviômetro. Área média = (162+106.36km2 Logo teremos. volume (E ×A ) == Vazão media afluente/mês×Evaporação = = 15×134. relacionando a área com o volume do reservatório. 19 / 28 . Evaporação=155× 10-‐3m. respectivamente. = 20. Sabendo que Ai= Área do reservatório no inicio e Af= área do reservatório no final. Abaixo é fornecida a relação cota x área x volume.256×107 m3/mês Precipitação.8. Evaporação. = 20. Qual será a vazão média afluente ao reservatório. pág. 20 / 28 . Antônio.8×106m3-‐I I = 93. 5 -‐ Precipitação 5. 7). se a superfície do reservatório diminui de 18 km2 para 15 km2. (Tucci..5m2×263 .3395 m3. 1976. pág.10-‐3m=4. 1976. granizo..” c) Convectivas.. pois todos os termos estão multiplicados.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.São conhecidas como tempestades ou trovoadas(. ( Hottiz. iremos dividir a equação por simplificar Δt. b) Ortograficas. Carlos. intensidade e duração de uma chuva. possibilita a ocorrência de precipitação (. nem se escoasse para fora dos limites da região (.6327 m3/s 4. Área média =(18+15)/2=16. separando duas massas de ar de características diferentes’’.pág 8). orvalho..). teremos a fórmula a seguir: E ×A = -‐ ΔV+ P×A-‐I 20. Cap.). neve ou geada.)”. Quais os mecanismos de formação da precipitação? O vapor de água contido na atmosférica constituí um reservatório potencial de agua que. Qual a diferença entre chuvas convectivas.3.(.2.5m2 Volume da evaporação =16. Logo.13. Faça as suposições que julgar necessárias e comente os resultados.). Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios ΔV =( P×A – E ×A– Q+I ). 180). junto a um reservatório foi de 263 mm Quantos m3 de água foram evaporados durante o mês. 5. Carlos. ao condessar-‐se.).7× 106 m3 = 14. neblina. O que é precipitação? Entende-‐se por precipitação a água proveniente do vapor de água da atmosfera depositada na superfície terrestre de qualquer forma. 177).. Aquelas que são provocadas pela acessão de ar derivada as diferenças de temperatura na camada vizinha da atmosfera .(.256×107 m3+20.4. Antônio.Aquelas que ocorrem quando o ar e forçado a transpor barreiras de montanhas . 2007. 5.. 5. frontais e orográficas? (a) Frontais. 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. Intensidade (i): é a precipitação por unidade de tempo. Durante o mês de outubro a evaporação medida em cuba classe A sobre o terreno. Aquelas que ocorrem ao longo da linha de descontinuidade. Duração(t):é o período de tempo durante o qual a chuva cai.. 2007. (Hottiz. obtida como a relação I=P/t. pág. (Tucci. Defina altura pluviométrica.. como chuva.Δt..1.. x3 as precipitações correspondentes as falhas . 920 mm e 1180 mm.x3=120 mm.6. Uma estação pluviométrica X ficou inoperante durante parte de um mês.5 mm. respectivamente.5. 87.xm2.74mm 5.xm3=1180 mm. Que tipo de erro está presente nesta serie pluviométrica e o que pode ter causado este erro? 21 / 28 . De acordo com pluviograma abaixo. Y=(1/3) ×((x1/xm1)+(x2/xm2)+(x3/xm3)) ×Ym.5 mm. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 5.7.x1=105 mm. qual foi a intensidade da chuva? Interpretado o gráfico obtemos as seguintes informações. ym = a precipitação media do posto Y. Os totais da tormenta em 3 estações adjacentes A.xm2=920 mm.5mm. Ym=96.5 mm. 1002.xm3 =as precipitações das medias dos postos vizinhos. A. As quantidades de precipitação anual normal para as estações X.x2=87.5 mm e 120 mm. Estime a precipitação da tormenta na estação X (utilize o método de ponderação regional). B e C foram de 105 mm.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. Sendo x1. xm1=1002.5 mm.xm1. Logo teremos. durante o qual ocorreu uma tormenta. Precipitação= 10+6=16 mm Duração =70-‐10=60minutos =1hora Intensidade=16mm/hora 5. x2. B e C são de 962. Ym=962. . Sabe-‐se que as áreas de influência e alturas médias para o mês de janeiro são respectivamente. poderia suprir de água tomando a hipótese de consumo de 200 L/hab/dia? Volume da precipitação=200×106m2×1350×10-‐3m=270×103m3. Método Thissen Pm=(1/A)∑Ai×Pi. 400 km2 e 280 mm. que está sendo determinado por duas retas ou mais. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios a) A mudança de declividade a partir da série observada no gráfico.00mm 5. Calcule a precipitação média usando o Método de Thiessen.17mm. (Tucci.15 km2.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. se armazenado. Qual o objetivo de estimar precipitações médias numa área? O objetivo de se estimar a precipitação média numa área é algo extremamente abstrato que sugere aparentemente um valor representativo válido para uma determinada bacia.10. 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 (. Carlos. é prática comum exigir a ocorrência de pelo menos cinco pontos sucessivos. A=143. Carlos.). 1m3=1000L. Qual será o volume médio precipitado anualmente na bacia em m3 e em Quantas pessoas e por quanto tempo este volume. Pm=861. 2007. Determine a altura de chuva equivalente para o mês de janeiro numa bacia hidrográfica (a seguir) com 1200 km2. 5. como as alterações climáticas no local provocado pela presença de reservatórios artificiais.8. aplicando a formula mencionada na questão anterior obtemos o seguinte resultado. 300 km2 e 210 mm.12. pág186) 5.7 (hab em ano). 2 e 3. Sabe-‐se que a altura de chuva média anual precipitada numa bacia de 200 km2 foi de 1350 mm. onde Ai = área de influencia do posto i. pág196). (270×106/365×200)=3. em função de mudança nas condições típicas de observações ou a existência de uma causa física real. 500 km2 e 320 mm e. Pi=a precipitação no posto i e A=a área total da bacia. Pm=279. Constitui o exemplo típico da derivada da presença de erro sistemático. 5. 2007.11.9. 22 / 28 . 5.. (Tucci. Para considerar a existência da mudança de declividade na reta. para os postos 1. Anonio e outros. Apresente memória de cálculo comentada. teremos um volume de 3. Consumo total=200 L/dia. 23 / 28 . Qual a importância de determinarmos as precipitações máximas. Para a engenharia civil. pode-‐se conclui que para obras hidráulicas a vazão máxima é de extrema importância. Considere um consumo per capita de 200 l/dia.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. velocidades e vazões. No que consiste a fluviometria? A fluviometria é a ciência que mede e analisa as características físicas da água. Berltrame . Permite quantificar o regime dos rios caracterizando suas grandezas básicas e os diversos parâmetros e curvas representativas.1. com uso de diversas técnicas de medição de grandezas características do escoamento.800 habitantes=360×106 L/hab/dia.2. Lawson e outros. – Na bacia do rio das Flexas. Seria possível nesse ano garantir o abastecimento da cidade de Oca que tem atualmente 1. (IBIAPINA et al. E o que ela representa para o Engenheiro Civil nas suas obras? É a precipitação máxima provável.) O estudo das precipitações máximas é um caminhos para conhecer-‐se a vazão de enchente de uma bacia.José . Volume da precipitação=430×106m2×1100×10-‐3m=473×106m3 (473×106m3/360×106 L/hab/dia)=1. como níveis d’água. Hidrologia Básica . A precipitação máxima é entendida como a ocorrência extrema. O que é PMP. a velocidade e a vazão. ×1. data do acesso 9/12/12 às 13h59min.. In Tucci. 2003). Carlos (Org) Hidrologia ciência e aplicação. 5.São Paulo :Blucher . 6. Resumidamente. Tucci.php?uf=rj&cityid=19. Carlos. ou seja. Pinto Holtz.14. no entanto grandezas relativa à qualidade também observadas nos postos fluviométricos. (Tucci. Logo.In Pinto Holtz. 2007. será possível garanti o abastecimento por volta de 1 ano. Biografia: http://www. a fluviometria abrange as medições de vazões e cotas de rios. 5.. Porto Alegre: Editora da UFRGS/ABRH.1976. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Logo.31( hab em ano) Sim. 2007. 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. com duração.7 L por habitante por ano. e a maior precipitação que poderíamos ter em uma determinada bacia.15. distribuição temporal e espacial critica para uma área ou bacia hidrográfica. Quais são as variáveis avaliadas no posto fluviométrico? As variáveis observadas numa seção localizada no rio ou canal são os níveis d’água.Gomide . a PMP é importante para cálculos de projetos hidráulicos. Martins ..800 habitantes. (.com/latlon. Carlos. Cap.13. pág200). 6 -‐ Fluviometria 6. 5.Francisco.apolo11. O método para determinação da vazão consiste nos seguintes passos (STUDART.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. distingue-‐se os linigrafos de bóia e os de pressão. Apresente as situações que justificam o registro dos dados. a régua em vários lances. que são tradicionalmente uma fonte de erro (SANTOS et al.4. 6. Cada lance representa uma peça de 1 ou 2 metros. períodos mais longos sem que haja a necessidade de troca de papel.que não sofra alterações). para facilitar a leitura. 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. Entre essas réguas. 2001).Quais as condições básicas a serem observadas quando da instalação de um posto fluviométrico? Segundo Santos (2001).sem controle de jusante. já foram largamente utilizadas e permanecem como alternativa em alguns lugares. 2001).5. consiste na instalação muito dispendiosa. em geral. sem obstrução à jusante ou seja. ambas margens bem definidas. a escavação do poço e da construção dos condutos de ligação. designadas “Tipo divisão de Águas”. um mecanismo de relógio faz o gráfico avançar na direção perpendicular ao movimento da pena e a uma velocidade constante (STUDART. mesmo durante as estiagens mais severas. 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. 2003). as de madeira. Outra desvantagem do linígrafo de bóia em relação ao de pressão. Descreva o método dos molinetes* para observação das vazões fluviais.. Os níveis de um rio são medidas por meio de linímetros. ou uma pintada sobre uma superfície vertical de concreto. altas e estáveis. com lances de 1 a 2 m. 6.. mais conhecidos como réguas linimétricas e linígrafos. O linígrafo de pressão apresenta a vantagem de permitir. Quais as principais diferenças (vantagens e desvantagens) entre linigrafos de bóia e os de pressão? Sob o ponto de vista funcional.3. é usual instalar. pois a marcação dos metros é.. Os linígrafos de bóia possuem um flutuador preso a um cabo ou uma fita de aço que transmite o seu movimente. Isso evita a necessidade de leituras negativas. 6. protegidas contra a ação de objetos carregados pelas cheias. sempre mergulhado na água. a um eixo que desloca um estilete munido de pena sobre um gráfico de papel. Ao mesmo tempo. 3. O principal mérito desse tipo é o seu custo reduzido e a intercambialidade dos lance. Quando a variação dos níveis de água é considerável. e de fácil acesso durante as cheias. Para as medidas dos níveis d ́água são aplicadas réguas linimétricas e outros aparatos que permitem o registro das cotas fluviométricas. O zero da régua deve estar. de metal. 2. em geral exige a troca do papel semanalmente. de modo a evitar que a água ultrapasse os limites superiores e inferiores dos lances. local de águas tranqüilas. acrescentada no local (SANTOS et al. presença de observador em potencial. 5. Uma régua linimétrica é uma escala graduada. exigindo o emprego de explosivos (SANTOS et al.6. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 6. 2001). 2003): 24 / 28 . em geral . decorrente de uma variação de nível de água. O linígrafo de bóia. boas condições de acesso à estação. de madeira. denteadas a cada 2 cm. leito regular e estável(preferencialmente. 4. trecho reto. 6. Em locais onde há afloramento de rocha ou cobertura de solo muito pequena essa escavação é muito cara e trabalhosa. P e 0. 0.P. 0. é necessário que disponha de uma série de medição de vazão no local.60 0.2.P.20 0. Tabela -‐ Posição do molinete na vertical em relação à profundidade Profundidade Posição 0.20 a 2. 0.6.P. A experiência tem mostrado que o nível d ́água (h) e a vazão (Q) ajustam-‐se bem à curva do tipo potencial: Q = a. 0. Para o traçado da curva-‐chave em um determinado posto fluviométrico. e a posição F (fundo) corresponde àquela determinada pelo comprimento da haste de sustentação do lastro.P e 0.P e F A posição S (superfície) corresponde à profundidade de 0. Determinação da vazão pelo somatório do produto de cada velocidade média por sua área de influência.4.10m.(h-‐h0)b. A curva chave usa modelo de seção com controle local.4. sendo: Q a vazão em m3/s. Cálculo da velocidade média de cada perfil. a.6. 4.P e 0. 2.15 a 0.2. a leitura da régua e a correspondente vazão (dados de h e Q).8.P 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. Divisão da seção do rio em um certo número de posições para levantamento do perfil de velocidades.6. 25 / 28 . predominância da declividade do fundo sobre as demais forças do escoamento. 6. Calcule a vazão na seção transversal a seguir. como por exemplo a pressão.60 a 1. a Tabela a seguir fornece a posição na qual o molinete deve estar em relação a profundidade. b e h0 são constantes para o posto.2. Levantamento do perfil de velocidades.P.00 S.7.00 a 4. temos uma relação biunívoca entre profundidade e vazão (PEDRAZZI. 3.00 S.00 0. 6.6. a serem determinados. 0.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng.2.P. h0 corresponde ao valor de h para vazão Q = 0. 0. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 1. O número de pontos que devem ser posicionados os molinetes dependem da profundidade do curso de água em estudo. 0.P. ou seja.P > 4.8. A determinação da curva-‐chave pode ser feita de duas formas: gráfica ou analiticamente. 2003). ou seja.P 1. h o nível d ́água em m (leitura na régua).P 0.8. 0. Com isso.8.6. 00 2. SANTOS.00 Total 7. J.00 3.doc >.40 14.00 3. Acesso em: dez 2012.htm >.deha. et al. Disponível em: < http://www.50 4. 2001. Disponível em: < http://www.00 1. Escoamento Superficial. M.30 0.40 28. V.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 372p.50 1.00 2. A.85 2. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios Vertical Distância da margem (m) Profundidade (m) 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 1.00 0.50 1.ufc.et al.20 0. PEDRAZZI..50 1.00 3. C. A.00 1.15 5 5.00 3.40 13.80 Referências utilizadas: IBIAPINA.40 0.80 4 4.50 4.20 1. Acesso em: dez 2012.80 2.70 1. Escoamento Superficial. Evolução da hidrometria no Brasil. Cap.90 1.50 0.00 0.80 0.gov.90 1.13 1.br/site/alunos/download/hidrologia/pedr azzi_cap7_escoamento_sup erficial.40 6 6.30 2 2.95 2.br/port/srh/acervo/publica/doc/oestado/texto/121-138.mma.00 2.00 1.20 3 3.20 0. Hidrometria Aplicada. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o desenvolvimento.50 0.html >. 7 -‐ Hidrologia dos Solos 26 / 28 .50 1. Disponível em: < http://www.00 2. I.20 1.facens. STUDART. T.00 1.30 0.br/ticiana/hidrologia/apostila. Acesso em: dez 2012.70 2.00 1.00 1.38 0.00 1. Em termos do ciclo hidrológico. principais elementos no contexto da engenharia civil? Nas camadas inferiores do solo geralmente é encontrada uma zona de saturação. tendem a reduzir a porosidade da superfície. Fatores que intervém na infiltração: 1) Tipo de solo – a capacidade de infiltração varia diretamente com a porosidade. A taxa de infiltração é definida como a lâmina de água (volume de água por unidade de área) que atravessa a superfície do solo. a infiltração consiste de uma parcela fundamental. pela sua sedimentação posterior. influenciadas pelo material de origem e intemperismo. a infiltração promove preenchimento dos poros do solo pela água e fica retida na matriz do solo. forças atuantes. corretivos. uma não saturada. a taxa 27 / 28 . com destaque para o manejo do solo nas atividades agrícolas e atributos pedogenéticos (físicos. pesticidas e outros). insumos agrícolas. As chuvas saturam a camada próxima à superfície e aumenta a resistência à penetração da água.4. da natureza do solo. Por outro lado. como adubos. 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. com perdas de água e transporte de sedimentos (solo agricultável. já que dificulta o escoamento superficial da água. 7. A capacidade de infiltração só é atingida durante uma chuva se houver excesso de precipitação. Quais as principais características de cada uma delas.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. A infiltração é um processo que depende fundamentalmente da água disponível para infiltrar. através de sua superfície. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios 7. saturada. mais próxima à superfície.1. sendo esta função de suma importância para regularização e perenização de rios. o qual produz impactos para o manejo da bacia. mas sua influência no fenômeno da infiltração só é significativa quando se situa a pouca profundidade. inicialmente presentes no seu interior. maior será a capacidade de infiltração. por unidade de tempo.3. 3) Efeito de precipitação – as águas das chuvas transportam os materiais finos que. 7. uma vez que a mesma governa processos importantes do ponto de vista ambiental. químicos e processo de formação). em um dado intervalo de tempo. observam-‐se duas regiões preferenciais. do estado da sua superfície e das quantidades de água e ar. 2) Grau de umidade do solo – quanto mais seco o solo. a qual pode ser utilizada pelas plantas bem como recarga de aqüíferos. e outra. 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). (Em análise) 7. Quais os fatores que influenciam a infiltração? Vários fatores influem no comportamento da infiltração. tamanho das partículas e estado de fissuração das rochas. proveniente da chuva ou água de irrigação. sendo expresso geralmente em mm/h.2. 4) Cobertura por vegetação – favorece a infiltração. O que é Infiltração? Infiltração de água no solo refere-‐se à passagem de água para o interior do solo. principalmente nas regiões tropicais. Para o estudo do escoamento nos solos. com conseqüências para a agricultura e meio ambiente. Ou seja. destacando-‐se a geração do escoamento superficial direto. 5. 7. Descreva esses ensaios. Explique a Lei de Darcy e defina a condutividade hidráulica dos solos.8. sendo: q = velocidade de Darcy.7. Em elaboração.grad h. e aquele solo que contiver poros maiores conduzirá mais água. caracteriza o meio poroso quanto à transmissão de água. 7. O que são Aqüíferos? Em elaboração. quando ambos estão num estado não-‐saturado.9. Por outro lado. Explique. 7. A razão é que o escoamento em meio saturado é hidraulicamente equivalente a um escoamento sob pressão em dutos. 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. 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. denominada de condutividade hidráulica. h = carga piezométrica. Na determinação da capacidade de infiltração dos solos são utilizados ensaios “in situ”.FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Eng. 7. Em um solo argiloso a condutividade hidráulica decresce mais suavemente com o aumento da sucção mátrica. 28 / 28 . K = condutividade hidráulica do solo. sua condutividade hidráulica saturada é maior. Quais as diferenças entre aqüíferos livres e confinados? Em elaboração. Sanitária e Meio Ambiente Hidráulica Aplicada a Hidrologia -‐ Resposta do Caderno de Exercícios real de infiltração acontece quando há disponibilidade de água para penetrar no solo. a condutividade hidráulica de um solo argiloso pode ser maior que a de um solo arenoso. 7. Para o ponto de saturação. a condutividade hidráulica de solos arenosos é maior para umidade menor. originalmente deduzida para solos saturados e representada pela equação: q=K. A constante de proporcionalidade. é a infiltração que realmente ocorre em cada intervalo de tempo.6. O movimento da água em um solo não-‐saturado pode ser descrito pela equação de Darcy (1856). mantendo a condutividade de saturação em grande parte do solo.
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