Trabalho de Hidrologia

Hidrologia Ementa Ciclo hidrológico Bacia hidrográfica Precipitação Infiltração Evaporação e transpiração Escoamento superficial e subterrâneo Bibliografia básica GARCEZ l O ALVAREZ G A Hidrologia 2ª Ed São Paulo Edgard Blucher 2002 304 p TUCCI C E M Hidrologia Ciência e Aplicação Porto Alegre Editora UFRGSEDUSPABRH 2002 943 p AZEVEDO NETTO M J Manual de Hidráulica 8ª Ed São Paulo Edgard Blucher 1998 669 p Bibliografia complementar PINTO N S HOLTZ A C T MARTINS J A GOMIDE F L S Hidrologia Básica Ed Edgard Blucher 1976 278 p PAZ A R Hidrologia Aplicada Apostila UERGS 2004 CECH T V Recursos hídricos história desenvolvimento política e gestão 3 ed Rio de Janeiro LTC Livros técnicos e científicos 2013 428p GRIBBIN J E Introdução à hidráulica hidrologia e gestão de águas pluviais São Paulo Cengage learning 2013 494p TELLES D D A Ciclo ambiental da água da chuva à gestão São Paulo Edgard Blücher 2013 501p Questão 1 Assinale verdadeiro ou falso e corrija as alternativas falsas I Pluviômetros são os únicos instrumentos existentes para a estimativa de precipitação em bacias hidrográficas II A evapotranspiração é influenciada pela incidência de radiação solar pela umidade do ar e pela força da gravidade III O escoamento superficial não faz parte da fase atmosférica do ciclo hidrológico IV Precipitação na forma sólida é um tipo de precipitação que não contribui para o ciclo hidrológico Questão 2 Relacione as etapas correspondentes ao ciclo hidrológico 1 conjunto de águas originadas do vapor de água atmosférico que cai em estado líquido ou sólido sobre a superfície terrestre 2 conjunto de processos físicos e fisiológicos que provocam a transformação da água precipitada na superfície da Terra em vapor 3 fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno movendose para baixo através dos vazios sob a ação da gravidade até atingir uma camada suporte que a retém formando a água do solo 4 fenômeno caracterizado pelo deslocamento da água sobre a superfície do terreno originado fundamentalmente pelas precipitações 5 fenômeno caracterização pelo escoamento das águas nos lençóis freáticos e aquíferos Escoamento superficial Precipitação Infiltração Escoamento subterrâneo Evapotranspiração Questão 3 Com o acelerado desenvolvimento urbano e industrial de VitóriaES investindo em infraestrutura e habitações gerou um dano ambiental proporcional ao índice de crescimento da cidade Dentro desse contexto apresente as possíveis pelo menos três alterações no ciclo hidrológico bem como técnicas de minimização do impacto dessas intervenções Questão 4 A figura mostra a uma bacia hidrográfica e 8 postos pluviométricos instalados no seu interior e em áreas adjacentes Os totais anuais de chuva dos referidos postos estão apresentados na tabela abaixo Posto Pluviométric o Precipitação anual mm Área de Influência P1 1300 10 P2 900 30 P3 1000 15 P4 1200 22 P5 980 23 Com base nestes dados pedese Traçar o polígono de Thiessen Determinar a chuva média da bacia pelo método de Thiessen e da média aritmética justificando a diferença entre eles Questão 5 Considerando a curva IDF do DMAE para o posto pluviográfico do Parque da Redenção qual é a intensidade da chuva com duração de 40 minutos que tem 2 de probabilidade de ser igualada ou superada em um ano qualquer em Porto Alegre Questão 6 Um córrego cuja vazão média é de 23 m³s foi represado por uma barragem para irrigação A área superficial do lago criado é de 1000 hectares Será possível atender com este sistema a demanda de irrigação de três agricultores que em conjunto utilizam 15 m³s A evaporação média estimada em Tanque Classe A é de 1300 mmano Adote k igual a 07 Questão 7 Calcule a energia assegurada em MW de uma usina hidrelétrica para a qual a curva de permanência de vazões é dada pelo gráfico na última página Considere uma eficiência de conversão de energia de 79 e uma altura de queda de 98 metros Questão 8 Estime a vazão máxima de projeto para uma galeria de drenagem sob uma rua numa área comercial em partes adjacentes ao centro com menor densidade cuja bacia tem área de 25 hectares comprimento de talvegue de 1 km e diferença de altitude ao longo do talvegue de 10 m Questão 9 A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha 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 431 m³s Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km² qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia Hidrologia Ementa Ciclo hidrológico Bacia hidrográfica Precipitação Infiltração Evaporação e transpiração Escoamento superficial e subterrâneo Bibliografia básica GARCEZ l O ALVAREZ G A Hidrologia 2ª Ed São Paulo Edgard Blucher 2002 304 p TUCCI C E M Hidrologia Ciência e Aplicação Porto Alegre Editora UFRGSEDUSPABRH 2002 943 p AZEVEDO NETTO M J Manual de Hidráulica 8ª Ed São Paulo Edgard Blucher 1998 669 p Bibliografia complementar PINTO N S HOLTZ A C T MARTINS J A GOMIDE F L S Hidrologia Básica Ed Edgard Blucher 1976 278 p PAZ A R Hidrologia Aplicada Apostila UERGS 2004 CECH T V Recursos hídricos história desenvolvimento política e gestão 3 ed Rio de Janeiro LTC Livros técnicos e científicos 2013 428p GRIBBIN J E Introdução à hidráulica hidrologia e gestão de águas pluviais São Paulo Cengage learning 2013 494p TELLES D D A Ciclo ambiental da água da chuva à gestão São Paulo Edgard Blücher 2013 501p Questão 1 Assinale verdadeiro ou falso e corrija as alternativas falsas I Pluviômetros são os únicos instrumentos existentes para a estimativa de precipitação em bacias hidrográficas Falso Podemos citar também os pluviógrafos além de outros métodos de medição por radar e satélites II A evapotranspiração é influenciada pela incidência de radiação solar pela umidade do ar e pela força da gravidade Falso A força da gravidade é importante na precipitação III O escoamento superficial não faz parte da fase atmosférica do ciclo hidrológico Verdadeiro IV Precipitação na forma sólida é um tipo de precipitação que não contribui para o ciclo hidrológico Falso A precipitação de água sólida faz parte do ciclo hidrológico Questão 2 Relacione as etapas correspondentes ao ciclo hidrológico 1 conjunto de águas originadas do vapor de água atmosférico que cai em estado líquido ou sólido sobre a superfície terrestre 2 conjunto de processos físicos e fisiológicos que provocam a transformação da água precipitada na superfície da Terra em vapor 3 fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno movendose para baixo através dos vazios sob a ação da gravidade até atingir uma camada suporte que a retém formando a água do solo 4 fenômeno caracterizado pelo deslocamento da água sobre a superfície do terreno originado fundamentalmente pelas precipitações 5 fenômeno caracterização pelo escoamento das águas nos lençóis freáticos e aquíferos 4 Escoamento superficial 1 Precipitação 3 Infiltração 5 Escoamento subterrâneo 2 Evapotranspiração Questão 3 Com o acelerado desenvolvimento urbano e industrial de VitóriaES investindo em infraestrutura e habitações gerou um dano ambiental proporcional ao índice de crescimento da cidade Dentro desse contexto apresente as possíveis pelo menos três alterações no ciclo hidrológico bem como técnicas de minimização do impacto dessas intervenções 1 Impermeabilização do solo que irá interferir na infiltração da água no solo limitando o escoamento subterrâneo além de um aumento no pico do escoamento superficial com vazões escoadas de maior intensidade Para minimização do impacto uma manutenção de percentuais mínimos de áreas permeáveis é necessária 2 Diminuição da evapotranspiração devido à retirada da vegetaçãoredução das áreas verdes Para minimização do impacto uma manutenção de percentuais mínimos de áreas verdes é necessária 3 Aumento dos volumes de água captados para abastecimento público e industrial alterando a quantidade de água no clico hidrológico em determinados períodos principalmente estiagem Utilizar fontes alternativas em períodos de estiagem como água subterrânea ou na limitação de fontes garantir a vazão de referência seriam ações necessárias Questão 4 A figura mostra a uma bacia hidrográfica e 8 postos pluviométricos instalados no seu interior e em áreas adjacentes Os totais anuais de chuva dos referidos postos estão apresentados na tabela abaixo Posto Pluviométric o Precipitação anual mm Área de Influência P1 1300 10 P2 900 30 P3 1000 15 P4 1200 22 P5 980 23 Com base nestes dados pedese Traçar o polígono de Thiessen Determinar a chuva média da bacia pelo método de Thiessen e da média aritmética justificando a diferença entre eles Chuva média Thiessen P P1 A 1P2 A2P3 A3P4 A 4P5 A5 Atotal P130001 A9000 3 A1000015 A1200022 A980023 A A P1039 4mm Chuva média aritmética P130090010001200980 5 1076 mm A principal diferença entre os métodos está na consideração da influência da área de contribuição de cada posto de monitoramento pelo método de Thiessen ou seja garantindo um peso maior para aqueles postos que representam uma área maior da bacia sendo este método o mais realista Questão 5 Considerando a curva IDF do DMAE para o posto pluviográfico do Parque da Redenção qual é a intensidade da chuva com duração de 40 minutos que tem 2 de probabilidade de ser igualada ou superada em um ano qualquer em Porto Alegre A chuva com 2 de probabilidade de ser igualada ou superada num ano qualquer tem um período de retorno dado por TR 1prob TR 1002 50 anos Considerando a seguinte curva IDF do DMAE A curva IDF mostra que a chuva de 40 minutos de duração com TR 50 anos tem intensidade de aproximadamente 87 mmhora Questão 6 Um córrego cuja vazão média é de 23 m³s foi represado por uma barragem para irrigação A área superficial do lago criado é de 1000 hectares Será possível atender com este sistema a demanda de irrigação de três agricultores que em conjunto utilizam 15 m³s A evaporação média estimada em Tanque Classe A é de 1300 mmano Adote k igual a 07 A evaporação a partir dos dados do Tanque Classe A pode ser estimada pela fórmula E 07 1300 910 mmano 091mano Fazendo a correspondência para uma área de 1000 hectares 10km² 10106 m E 091 10106 91 106 m3ano 03 m3s A vazão média que era de 23 m3s passa a ser de 20 m3s 23 03 o que não chega a comprometer a demanda de 15 m3s Questão 7 Calcule a energia assegurada em MW de uma usina hidrelétrica para a qual a curva de permanência de vazões é dada pelo gráfico na última página Considere uma eficiência de conversão de energia de 79 e uma altura de queda de 98 metros A energia assegurada é calculada pela fórmula P γ Q H e Considerando a vazão como sendo a Q95 vazão com 95 de probabilidade de ser igualada ou excedida e igual a 6 m3s e peso específico da água 9810 Nm3 P 9810 x 6 x 98 x 079 45569412 W 45 MW Questão 8 Estime a vazão máxima de projeto para uma galeria de drenagem sob uma rua numa área comercial em partes adjacentes ao centro com menor densidade cuja bacia tem área de 25 hectares comprimento de talvegue de 1 km e diferença de altitude ao longo do talvegue de 10 m Para o cálculo da duração da chuva foi utilizada a seguinte fórmula tc57 L 3 Δh 0385 L 1 km h 10 m tc 235 minutos É necessário adotar um tempo de retorno em função da ocupação da área sendo ela comercial Assim foi adotado um tempo de retorno igual a 5 anos conforme literatura especializada Também é necessário estimar a intensidade da chuva em função do tempo de retorno e duração da chuva tc Assim foi utilizado o mesmo gráfico da Questão 5 Assim pode se assumir i 75 mmh Também é necessário estimar o coeficiente de escoamento do método racional C Por ser uma área em partes adjacentes ao centro com menor densidade foi adotado C065 conforme literatura especializada Para o cálculo da vazão máxima foi utilizada a seguinte fórmula Q pCi A 36 C 065 i 75 mmhora A 025 km2 Qp 34 m3s Questão 9 A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha 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 431 m³s Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km² qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia O balanço hídrico de uma bacia é dado pela seguinte fórmula ΔV P E Q Δt Assumindo que a variação de volume ΔV pode ser desconsiderada em analises de longo prazo A equação de balanço pode ser simplificada para onde as unidades devem estar em mmano P Q E Q 431 86400 365 13592 106 m3ano1 Fazendo a correspondência da vazão em termos de lâmina de água ou seja dividindo pela área da bacia Q 13592 1061604106 0847 mano 847 mmano E P Q 1800 847 953 mmano Hidrologia Ementa Ciclo hidrológico Bacia hidrográfica Precipitação Infiltração Evaporação e transpiração Escoamento superficial e subterrâneo Bibliografia básica GARCEZ l O ALVAREZ G A Hidrologia 2ª Ed São Paulo Edgard Blucher 2002 304 p TUCCI C E M Hidrologia Ciência e Aplicação Porto Alegre Editora UFRGSEDUSPABRH 2002 943 p AZEVEDO NETTO M J Manual de Hidráulica 8ª Ed São Paulo Edgard Blucher 1998 669 p Bibliografia complementar PINTO N S HOLTZ A C T MARTINS J A GOMIDE F L S Hidrologia Básica Ed Edgard Blucher 1976 278 p PAZ A R Hidrologia Aplicada Apostila UERGS 2004 CECH T V Recursos hídricos história desenvolvimento política e gestão 3 ed Rio de Janeiro LTC Livros técnicos e científicos 2013 428p GRIBBIN J E Introdução à hidráulica hidrologia e gestão de águas pluviais São Paulo Cengage learning 2013 494p TELLES D D A Ciclo ambiental da água da chuva à gestão São Paulo Edgard Blücher 2013 501p Questão 1 Assinale verdadeiro ou falso e corrija as alternativas falsas I Pluviômetros são os únicos instrumentos existentes para a estimativa de precipitação em bacias hidrográficas Falso Podemos citar também os pluviógrafos além de outros métodos de medição por radar e satélites II A evapotranspiração é influenciada pela incidência de radiação solar pela umidade do ar e pela força da gravidade Falso A força da gravidade é importante na precipitação III O escoamento superficial não faz parte da fase atmosférica do ciclo hidrológico Verdadeiro IV Precipitação na forma sólida é um tipo de precipitação que não contribui para o ciclo hidrológico Falso A precipitação de água sólida faz parte do ciclo hidrológico Questão 2 Relacione as etapas correspondentes ao ciclo hidrológico 1 conjunto de águas originadas do vapor de água atmosférico que cai em estado líquido ou sólido sobre a superfície terrestre 2 conjunto de processos físicos e fisiológicos que provocam a transformação da água precipitada na superfície da Terra em vapor 3 fenômeno de penetração da água nas camadas de solo próximas à superfície do terreno movendose para baixo através dos vazios sob a ação da gravidade até atingir uma camada suporte que a retém formando a água do solo 4 fenômeno caracterizado pelo deslocamento da água sobre a superfície do terreno originado fundamentalmente pelas precipitações 5 fenômeno caracterização pelo escoamento das águas nos lençóis freáticos e aquíferos 4 Escoamento superficial 1 Precipitação 3 Infiltração 5 Escoamento subterrâneo 2 Evapotranspiração Questão 3 Com o acelerado desenvolvimento urbano e industrial de VitóriaES investindo em infraestrutura e habitações gerou um dano ambiental proporcional ao índice de crescimento da cidade Dentro desse contexto apresente as possíveis pelo menos três alterações no ciclo hidrológico bem como técnicas de minimização do impacto dessas intervenções 1 Impermeabilização do solo que irá interferir na infiltração da água no solo limitando o escoamento subterrâneo além de um aumento no pico do escoamento superficial com vazões escoadas de maior intensidade Para minimização do impacto uma manutenção de percentuais mínimos de áreas permeáveis é necessária 2 Diminuição da evapotranspiração devido à retirada da vegetaçãoredução das áreas verdes Para minimização do impacto uma manutenção de percentuais mínimos de áreas verdes é necessária 3 Aumento dos volumes de água captados para abastecimento público e industrial alterando a quantidade de água no clico hidrológico em determinados períodos principalmente estiagem Utilizar fontes alternativas em períodos de estiagem como água subterrânea ou na limitação de fontes garantir a vazão de referência seriam ações necessárias Questão 4 A figura mostra a uma bacia hidrográfica e 8 postos pluviométricos instalados no seu interior e em áreas adjacentes Os totais anuais de chuva dos referidos postos estão apresentados na tabela abaixo Posto Pluviométrico Precipitação anual mm Área de Influência P1 1300 10 P2 900 30 P3 1000 15 P4 1200 22 P5 980 23 Com base nestes dados pedese Traçar o polígono de Thiessen Determinar a chuva média da bacia pelo método de Thiessen e da média aritmética justificando a diferença entre eles Chuva média Thiessen 𝑃 𝑃1 𝐴1 𝑃2 𝐴2 𝑃3 𝐴3 𝑃4 𝐴4 𝑃5 𝐴5 𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃 1300 01𝐴 900 03𝐴 1000 015𝐴 1200 022𝐴 980 023𝐴 𝐴 𝑃 10394𝑚𝑚 Chuva média aritmética 𝑃 1300 900 1000 1200 980 5 1076𝑚𝑚 A principal diferença entre os métodos está na consideração da influência da área de contribuição de cada posto de monitoramento pelo método de Thiessen ou seja garantindo um peso maior para aqueles postos que representam uma área maior da bacia sendo este método o mais realista Questão 5 Considerando a curva IDF do DMAE para o posto pluviográfico do Parque da Redenção qual é a intensidade da chuva com duração de 40 minutos que tem 2 de probabilidade de ser igualada ou superada em um ano qualquer em Porto Alegre A chuva com 2 de probabilidade de ser igualada ou superada num ano qualquer tem um período de retorno dado por TR 1prob TR 1002 50 anos Considerando a seguinte curva IDF do DMAE A curva IDF mostra que a chuva de 40 minutos de duração com TR 50 anos tem intensidade de aproximadamente 87 mmhora Questão 6 Um córrego cuja vazão média é de 23 m³s foi represado por uma barragem para irrigação A área superficial do lago criado é de 1000 hectares Será possível atender com este sistema a demanda de irrigação de três agricultores que em conjunto utilizam 15 m³s A evaporação média estimada em Tanque Classe A é de 1300 mmano Adote k igual a 07 A evaporação a partir dos dados do Tanque Classe A pode ser estimada pela fórmula E 07 1300 910 mmano 091mano Fazendo a correspondência para uma área de 1000 hectares 10km² 10106 m E 091 10106 91 106 m3ano 03 m3s A vazão média que era de 23 m3s passa a ser de 20 m3s 23 03 o que não chega a comprometer a demanda de 15 m3s Questão 7 Calcule a energia assegurada em MW de uma usina hidrelétrica para a qual a curva de permanência de vazões é dada pelo gráfico na última página Considere uma eficiência de conversão de energia de 79 e uma altura de queda de 98 metros A energia assegurada é calculada pela fórmula P γ Q H e Considerando a vazão como sendo a Q95 vazão com 95 de probabilidade de ser igualada ou excedida e igual a 6 m3s e peso específico da água 9810 Nm3 P 9810 x 6 x 98 x 079 45569412 W 45 MW Questão 8 Estime a vazão máxima de projeto para uma galeria de drenagem sob uma rua numa área comercial em partes adjacentes ao centro com menor densidade cuja bacia tem área de 25 hectares comprimento de talvegue de 1 km e diferença de altitude ao longo do talvegue de 10 m Para o cálculo da duração da chuva foi utilizada a seguinte fórmula 𝑡𝑐 57 𝐿3 𝛥ℎ 0385 L 1 km h 10 m tc 235 minutos É necessário adotar um tempo de retorno em função da ocupação da área sendo ela comercial Assim foi adotado um tempo de retorno igual a 5 anos conforme literatura especializada Também é necessário estimar a intensidade da chuva em função do tempo de retorno e duração da chuva tc Assim foi utilizado o mesmo gráfico da Questão 5 Assim pode se assumir i 75 mmh Também é necessário estimar o coeficiente de escoamento do método racional C Por ser uma área em partes adjacentes ao centro com menor densidade foi adotado C065 conforme literatura especializada Para o cálculo da vazão máxima foi utilizada a seguinte fórmula 𝑄𝑝 𝐶 𝑖 𝐴 36 C 065 i 75 mmhora A 025 km2 Qp 34 m3s Questão 9 A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha 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 431 m³s Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km² qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia O balanço hídrico de uma bacia é dado pela seguinte fórmula ΔV P E Q Δt Assumindo que a variação de volume ΔV pode ser desconsiderada em analises de longo prazo A equação de balanço pode ser simplificada para onde as unidades devem estar em mmano P Q E Q 431 86400 365 13592 106 m3ano1 Fazendo a correspondência da vazão em termos de lâmina de água ou seja dividindo pela área da bacia Q 13592 1061604106 0847 mano 847 mmano E P Q 1800 847 953 mmano