Prova de Hidrologia Aplicada - Cálculo de Precipitação e Vazão - PUC Minas

Pontifícia Universidade Católica PUC Minas Poços de Caldas Engenharia Civil Hidrologia Aplicada Profª Simone S dos Reis P1 VALOR 25 PONTOS NOTA Nome RA Turno Noite 31032023 12 Considere a SubBacia Ribeirão Bonito delimitada conforme a representação a seguir para responder as questões de 01 a 03 1 Calcule a precipitação média da pelo método dos polígonos de Thiessen Precipitação em mmarquivo em cad ESTAÇÃO E1 E2 E3 E4 E5 PRECIPITAÇÃO mm 80RA 70RA 60RA 50RA 55RA RA Dois últimos dígitos do Registro Acadêmico Nome RA Turno 31032023 22 2 Realize o preenchimento de falhas da estação 3 Dias de análise Estação Região de referência 3 1 2 4 5 1 231 23 21 25 20 2 20 29 30 31 22 3 22 42 40 32 27 4 24 45 28 30 5 352 20 40 31 32 6 28 30 38 27 22 7 30 35 37 25 28 8 31 29 41 18 30 9 13 21 20 20 40 10 19 19 21 42 11 20 18 23 10 12 41 15 17 24 11 13 30 20 15 32 16 14 22 30 13 33 17 15 30 12 40 10 3 Calcule pelos métodos propostos a seguir a velocidade de precipitação Qual o significado desse valor e sua importância dentro da hidrologia Utilize um tempo de retorno de 25 anos a Considerando a média de precipitação e o tempo de concentração obrigatoriamente Kirpich b Considerando a equação IDF e o tempo de concentração obrigatoriamente Kirpich excel 4 Considere a bacia hipotética ao lado para responder as seguintes questões a Calcule o coeficiente de forma É um fator interveniente dentro do ciclo hidrológico Comente comparando seu resultado com um coeficiente de compacidade de 173 calculado para essa bacia b Uma grande rodovia será construída nessa região Considerando um tempo de retorno de 50 anos calcule a vazão precipitada na região Considere os valores regionais da sua cidade excel Dados Comprimentos cotados a direita não sinuosos Sinuosidade calculada 122 Comprimento sinuosoComprimento talvegue Perímetro da bacia hidrográfica 2384 km 5 Escolha três obras hidráulicasdrenagem e faça uma pequena resenha a respeito do tempo de retorno TR utilizado para essas obras mínimo 200 palavras Dados do aluno Nome Otávio RA 14 1 Desenhando no CAD as linhas de Thiessen Precipitação das estações 𝐸1 94𝑚𝑚 𝐸2 84𝑚𝑚 𝐸3 74𝑚𝑚 𝐸4 64𝑚𝑚 𝐸5 69𝑚𝑚 Precipitação média 𝑃𝑚 84 0509 74 1344 64 1034 69 0702 0509 1344 1034 0702 7156𝑚𝑚 2 Precipitação média das estações 𝑃𝑚3 2685𝑚𝑚 𝑃𝑚1 2580𝑚𝑚 𝑃𝑚2 2707𝑚𝑚 𝑃𝑚4 2733𝑚𝑚 𝑃𝑚5 2380𝑚𝑚 Equação da falha 𝑃3 1 4 𝑃𝑚3 𝑃𝑚1 𝑃1 𝑃𝑚3 𝑃𝑚2 𝑃2 𝑃𝑚3 𝑃𝑚4 𝑃4 𝑃𝑚3 𝑃𝑚5 𝑃5 Preencher falha do dia 4 𝑃3 1 4 2685 2580 24 2685 2707 45 2685 2733 28 2685 2380 30 3274𝑚𝑚 Preencher falha do dia 10 𝑃10 1 4 2685 2580 19 2685 2707 19 2685 2733 21 2685 2380 42 2665𝑚𝑚 Preencher falha do dia 11 𝑃11 1 4 2685 2580 20 2685 2707 18 2685 2733 23 2685 2380 10 1813𝑚𝑚 Preencher falha do dia 15 𝑃15 1 4 2685 2580 30 2685 2707 12 2685 2733 40 2685 2380 10 2342𝑚𝑚 3 Existem diferentes métodos disponíveis para calcular a velocidade de precipitação incluindo o método do pluviômetro o método das imagens de radar e o método da análise de séries temporais No método do pluviômetro a quantidade de chuva é medida em um período de tempo determinado por meio de um pluviômetro e a velocidade de precipitação é calculada dividindo a quantidade de chuva pela duração do período de tempo No método das imagens de radar imagens de radar são usadas para estimar a taxa de precipitação em uma área específica e a velocidade de precipitação é obtida integrando a taxa de precipitação ao longo do tempo O método da análise de séries temporais utiliza dados de precipitação ao longo do tempo para estimar a velocidade de precipitação empregando técnicas estatísticas para analisar a relação entre a intensidade e a duração da precipitação A velocidade de precipitação é um parâmetro importante na hidrologia pois afeta diretamente o escoamento superficial e a infiltração da água no solo Precipitações intensas e prolongadas podem resultar em enchentes e inundações enquanto precipitações lentas e distribuídas ao longo do tempo podem ser absorvidas pelo solo e recarregar o lençol freático O conhecimento da velocidade de precipitação é fundamental para o planejamento e gestão de recursos hídricos bem como para a prevenção e mitigação de desastres naturais relacionados à água a Dados da bacia 𝐴𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝐶𝐴𝐷 𝐿 22𝑘𝑚 𝑃𝑒𝑙𝑜 𝐶𝐴𝐷 𝐻 117𝑚 Tempo de concentração pela Equação de Kirpich 𝑡𝑐 57 𝐿3 𝐻 0385 57 223 117 0385 2265𝑚𝑖𝑛 b Intensidade por IDF 𝑖 29583𝑇01554 𝑡𝑐 2509175 29583 2501554 2265 2509175 14081𝑚𝑚ℎ 4 a Coeficiente de compacidade da bacia 𝐾𝑐 028 𝑃 𝐴 173 028 2384 𝐴 Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑐𝑖𝑎 𝐴 14888𝑘𝑚2 Coeficiente de forma da bacia 𝐾𝑓 𝐴 𝐿2 14888 7092 0296 Observando os valores de Kc e Kf a bacia tem baixas chances de enchentes b Tempo de concentração pela Equação de Kirpich 𝑡𝑐 57 𝐿3 𝐻 0385 57 7093 140 0385 8168𝑚𝑖𝑛 Intensidade por IDF segundo cidade Formiga 𝑖 150721𝑇01560 𝑡𝑐 169808087 150721 5001560 8168 169808087 6769𝑚𝑚ℎ Vazão precipitada 𝑄 𝑖𝐴 36 6769 1488 36 27980𝑚3𝑠 5 Obras pequenas Sarjetas bueiros e galerias O tempo de retorno TR é um parâmetro variável para obras de microdrenagem em áreas urbanas influenciado por diversos fatores como tamanho da cidade topografia condições climáticas projeto custos de construção e manutenção e benefícios econômicos gerados pela obra Em comparação com outras obras hidráulicas de maior porte o TR para obras de microdrenagem geralmente é relativamente curto na faixa de 2 a 5 anos devido à possibilidade de obter benefícios econômicos em um curto período de tempo O cálculo do TR é essencial para avaliar a viabilidade econômica de investimentos em obras de microdrenagem em cidades pois permite determinar o tempo necessário para recuperar o investimento inicial por meio dos benefícios econômicos gerados pela obra Um TR menor indica que o investimento será recuperado mais rapidamente o que pode ser um fator decisivo na tomada de decisão sobre o investimento Obras médias Macrodrenagem de cidades As obras de macrodrenagem em grandes cidades compreendem sistemas complexos de canais reservatórios comportas e outras estruturas que visam gerenciar grandes volumes de água de chuva e evitar inundações nas áreas urbanas O tempo de retorno TR dessas obras pode variar significativamente dependendo do tamanho da cidade projeto e condições climáticas locais Geralmente o TR de obras de macrodrenagem é mais longo do que o de obras de microdrenagem variando de 10 a 20 anos devido à complexidade dessas estruturas e aos altos investimentos necessários Além disso os benefícios econômicos dessas obras podem ser mais demorados para serem percebidos uma vez que a construção e implementação das estruturas podem levar mais tempo Obras grandes Drenagem de bacias hidrográficas Projetar obras hidráulicas de macrodrenagem para grandes bacias hidrográficas é uma tarefa complexa que envolve gerenciamento de grandes volumes de água de chuva em áreas extensas incluindo várias cidades e regiões O tempo de retorno TR necessário para esses projetos costuma ser ainda maior do que o exigido em obras de macrodrenagem de grandes cidades geralmente na faixa de 50 a 100 anos porque esses empreendimentos envolvem investimentos mais elevados e os benefícios só podem ser percebidos a longo prazo O TR para obras de macrodrenagem de grandes bacias hidrográficas deve considerar vários fatores como a capacidade de absorção do solo as características das áreas de captação e a previsão de eventos climáticos extremos Essas informações são usadas para projetar canais diques reservatórios e outras estruturas que possam gerenciar o fluxo de água e prevenir inundações em áreas de risco A avaliação da viabilidade econômica desses projetos é essencial para a tomada de decisão É crucial que os investimentos sejam bem planejados e que os benefícios gerados pela obra superem os custos de construção e manutenção a longo prazo Dados do aluno Nome Otávio RA 14 1 Desenhando no CAD as linhas de Thiessen Precipitação das estações E194mm E284mm E374mm E46 4mm E569mm Precipitação média Pm8 405097413446410346 90702 0509134410340702 7156mm 2 Precipitação média das estações Pm326 85mm Pm12580mm Pm227 07 mm Pm42733mm Pm523 80mm Equação da falha P31 4 Pm3 Pm1 P1 Pm3 Pm2 P2 Pm3 Pm4 P4 Pm3 Pm5 P5 Preencher falha do dia 4 P31 4 2685 2580 24 26 85 27 07 45 2685 2733 28 2685 2380 303274 mm Preencher falha do dia 10 P101 4 2685 2580 19 2685 2707 19 2685 2733 21 2685 2380 422665mm Preencher falha do dia 11 P111 4 26 85 25 80 20 26 85 2707 18 2685 27 33 23 2685 2380 101813mm Preencher falha do dia 15 P151 4 2685 2580 30 2685 2707 1226 85 27 33 40 2685 2380 102342mm 3 Existem diferentes métodos disponíveis para calcular a velocidade de precipitação incluindo o método do pluviômetro o método das imagens de radar e o método da análise de séries temporais No método do pluviômetro a quantidade de chuva é medida em um período de tempo determinado por meio de um pluviômetro e a velocidade de precipitação é calculada dividindo a quantidade de chuva pela duração do período de tempo No método das imagens de radar imagens de radar são usadas para estimar a taxa de precipitação em uma área específica e a velocidade de precipitação é obtida integrando a taxa de precipitação ao longo do tempo O método da análise de séries temporais utiliza dados de precipitação ao longo do tempo para estimar a velocidade de precipitação empregando técnicas estatísticas para analisar a relação entre a intensidade e a duração da precipitação A velocidade de precipitação é um parâmetro importante na hidrologia pois afeta diretamente o escoamento superficial e a infiltração da água no solo Precipitações intensas e prolongadas podem resultar em enchentes e inundações enquanto precipitações lentas e distribuídas ao longo do tempo podem ser absorvidas pelo solo e recarregar o lençol freático O conhecimento da velocidade de precipitação é fundamental para o planejamento e gestão de recursos hídricos bem como para a prevenção e mitigação de desastres naturais relacionados à água a Dados da bacia Aproximadamente pelo CADL22km PeloCAD H 117m Tempo de concentração pela Equação de Kirpich t c57 L 3 H 0385 57 22 3 117 0385 2265min b Intensidade por IDF i29583T 01554 t c25 09175 2958325 01554 226525 09175 14081mmh 4 a Coeficiente de compacidade da bacia Kc0 28 P A 173028 2384 A Áreadabacia A14888km 2 Coeficiente de forma da bacia Kf A L 214888 709 2 0296 Observando os valores de Kc e Kf a bacia tem baixas chances de enchentes b Tempo de concentração pela Equação de Kirpich t c57 L 3 H 0385 57 709 3 140 0385 8168min Intensidade por IDF segundo cidade Formiga i1507 21T 0 1560 t c1698 0 8087 1507 2150 01560 81681698 080876769mmh Vazão precipitada Q iA 36676914 88 36 27980m 3 s 5 Obras pequenas Sarjetas bueiros e galerias O tempo de retorno TR é um parâmetro variável para obras de microdrenagem em áreas urbanas influenciado por diversos fatores como tamanho da cidade topografia condições climáticas projeto custos de construção e manutenção e benefícios econômicos gerados pela obra Em comparação com outras obras hidráulicas de maior porte o TR para obras de microdrenagem geralmente é relativamente curto na faixa de 2 a 5 anos devido à possibilidade de obter benefícios econômicos em um curto período de tempo O cálculo do TR é essencial para avaliar a viabilidade econômica de investimentos em obras de microdrenagem em cidades pois permite determinar o tempo necessário para recuperar o investimento inicial por meio dos benefícios econômicos gerados pela obra Um TR menor indica que o investimento será recuperado mais rapidamente o que pode ser um fator decisivo na tomada de decisão sobre o investimento Obras médias Macrodrenagem de cidades As obras de macrodrenagem em grandes cidades compreendem sistemas complexos de canais reservatórios comportas e outras estruturas que visam gerenciar grandes volumes de água de chuva e evitar inundações nas áreas urbanas O tempo de retorno TR dessas obras pode variar significativamente dependendo do tamanho da cidade projeto e condições climáticas locais Geralmente o TR de obras de macrodrenagem é mais longo do que o de obras de microdrenagem variando de 10 a 20 anos devido à complexidade dessas estruturas e aos altos investimentos necessários Além disso os benefícios econômicos dessas obras podem ser mais demorados para serem percebidos uma vez que a construção e implementação das estruturas podem levar mais tempo Obras grandes Drenagem de bacias hidrográficas Projetar obras hidráulicas de macrodrenagem para grandes bacias hidrográficas é uma tarefa complexa que envolve gerenciamento de grandes volumes de água de chuva em áreas extensas incluindo várias cidades e regiões O tempo de retorno TR necessário para esses projetos costuma ser ainda maior do que o exigido em obras de macrodrenagem de grandes cidades geralmente na faixa de 50 a 100 anos porque esses empreendimentos envolvem investimentos mais elevados e os benefícios só podem ser percebidos a longo prazo O TR para obras de macrodrenagem de grandes bacias hidrográficas deve considerar vários fatores como a capacidade de absorção do solo as características das áreas de captação e a previsão de eventos climáticos extremos Essas informações são usadas para projetar canais diques reservatórios e outras estruturas que possam gerenciar o fluxo de água e prevenir inundações em áreas de risco A avaliação da viabilidade econômica desses projetos é essencial para a tomada de decisão É crucial que os investimentos sejam bem planejados e que os benefícios gerados pela obra superem os custos de construção e manutenção a longo prazo