Hidrograma Unitário Triangular - Determinação de Vazão Máxima e Cheias

03012023 1812 aboutblank aboutblank 18 Determinação de vazão máxima Hidrograma Unitário Triangular Compreender o conceito de hidrograma unitário determinar vazões de cheia a partir do hidrograma unitário triangular e representar o hidrograma unitário triangular AUTORA PROF ANA CRISTINA ZORATTO AUTORA PROF ANA CARLA DE SOUZA MASSELLI No dimensionamento de estruturas hidráulicas devese considerar a vazão máxima vazão de cheia ou vazão de enchente em uma determinada seção de um curso de água Em situações nas quais medições diretas de vazões máximas são difíceis de serem obtidas são adotados métodos indiretos para estimativa de tal vazão dentre eles temse o método indireto denominado Hidrograma Unitário GARCEZ e ALVAREZ 1988 O hidrograma unitário é definido como um hidrograma resultante de uma unidade de precipitação 1 mm caindo sobre a bacia de drenagem em uma unidade de tempo t GRIBBIN 2008 e seu objetivo é estimar o comportamento de cheias numa determinada bacia hidrográfica provocada por diferentes eventos de precipitação MELO e SILVA 2013 A Figura 01 representa os elementos presentes em um hidrograma unitário Ocultar Legenda FIGURA 01 CARACTERíSTICAS DO HIDROGRAMA Princípio da independência dos deflúvios o tempo de escoamento do deflúvio direto escoamento superficial de uma determinada chuva não depende do deflúvio direto da chuva anterior que por acaso esteja ocorrendo simultaneamente Garcez e Alvarez 1988 tc tempo de concentração tempo desde o término da chuva até o ponto de inflexão tp tempo de pico tempo entre o centro do hietograma e o pico de vazão no hidrograma sendo estimado como 60 do tempo de concentração ta tempo de subida ou de ascensão tempo entre o início da chuva e o pico de vazão no hidrograma tb tempo de base duração do escoamento superficial direto D duração da chuva excedente unitária Vesd volume unitário de escoamento superficial direto resultante de uma chuva efetiva com intensidade e duração unitárias 03012023 1812 aboutblank aboutblank 28 A forma da hidrograma depende das características da bacia hidrográfica sendo que para cada bacia hidrográfica há um diferente hidrograma unitário GRIBBIN 2008 No entanto em todos os hidrogramas unitários a área abaixo do hidrograma representa o volume total de escoamento que corresponde a 1 cm multiplicado pela área da bacia hidrográfica GRIBBIN 2008 A obtenção e utilização de hidrogramas unitários se baseia nos seguintes princípios empíricos Princípio da constância do tempo de base a duração do escoamento superficial é a mesma para chuvas de intensidade constante e de mesma duração GARCEZ e ALVAREZ 1988 Ocultar Legenda FIGURA 02 PRINCíPIO DA CONSTâNCIA DO TEMPO DE BASE Ocultar 03012023 1812 aboutblank aboutblank 38 Legenda FIGURA 03 PRINCíPIO DA PROPORCIONALIDADE DE DESCARGAS Princípio da independência dos deflúvios o tempo de escoamento do deflúvio direto escoamento superficial de uma determinada chuva não depende do deflúvio direto da chuva anterior que por acaso esteja ocorrendo simultaneamente Garcez e Alvarez 1988 Ocultar Legenda FIGURA 04 PRINCíPIO DA INDEPENDêNCIA DOS DEFLúVIOS Hidrograma Unitário Sintético Hidrogramas unitários sintéticos são utilizados em situações em que não há dados que permitam estabelecer o hidrograma unitário São estabelecidos a partir de dados de observados em bacias hidrográficas de uma região hidrológica homogênea e são aplicados fora da região para a qual foram estabelecidos Hidrograma Unitário Sintético Triangular SCS No hidrograma unitário sintético triangular desenvolvido pelo Soil Conservation Service admitese que o hidrograma aproximase de um triângulo definido pela vazão de pico Qp tempo de pico tp e pelo tempo de base tb conforme demonstrado pela figura 6 Ocultar 03012023 1812 aboutblank aboutblank 48 Legenda FIGURA 06 REPRESENTAçãO DO HIDROGRAMA UNITáRIO TRIANGULAR No hidrograma unitário triangular representado acima o tempo de subida ou de ascensão ta é o tempo de pico mais a metade da duração da chuva podendo ser estimando pela equação Onde D é o tempo de duração da chuva unitária em horas e o tempo de pico tp corresponde ao tempo em horas em que ocorre a vazão máxima a partir do centro do hidrograma estimado em 60 do tempo de concentração tc conforme a equação abaixo Já o tempo de base do hidrograma é dado pela equação abaixo onde tb em horas é o tempo de base do hidrograma e ta em horas o tempo de subida ou ascenção Já o tempo de recessão te é representado pela equação A vazão de pico para o hidrograma unitário triangular é dada pela equação 03012023 1812 aboutblank aboutblank 58 Onde Qp vazão de pico unitária para uma chuva efetiva Pe correspondente a 1 mm m³smm A área da bacia drenada km² ta tempo subida ou tempo de ascensão horas Em uma bacia hidrográfica com área drenada correspondente a 2 km² admitindo duração de chuva igual a 30 minutos e sabendo que o tempo de concentração é de 10 hora para a determinação do hidrograma unitário triangular inicialmente devese calcular o tempo de pico Com base no tempo de pico e duração da chuva calculase o tempo de ascensão A vazão de pico do hidrograma unitário triangular é dada por O tempo base tb é determinado por Utilizando o método de Soil Conservation Service determinase a precipitação efetiva para tempo 30 minutos Considerando CN 85 e precipitação acumulada Pac em 30 minutos igual a 10 mm temse Portanto a precipitação efetiva Pe para o período de 30 minutos equivale a 218 mm Sabendo que para 30 minutos a vazão de pico do hidrograma unitário triangular é igual a 0489 m³smm para a precipitação efetiva de 218 mm a vazão de cheia ou vazão de pico é dada por Determinação do Hidrograma Unitário Triangular 03012023 1812 aboutblank aboutblank 68 Com base nos dados acima obtémse as duas retas representadas pela figura abaixo Ocultar Legenda FIGURA 06 RETAS OBTIDAS COM O TEMPO DE PICO TEMPO DE BASE E VAZãO DE PICO CALCULADOS Abaixo temse a determinação da equação das duas retas Portanto Para tempo entre 0 e 060 hora Para tempo entre 060 e 227 horas A figura abaixo representa o hidrograma unitário triangular resultante 03012023 1812 aboutblank aboutblank 78 Ocultar Legenda FIGURA 08 HIDROGRAMA UNITáRIO TRIANGULAR RESULTANTE ATIVIDADE A figura abaixo representa um hidrograma unitário triangular Assinale a alternativa que represente corretamente a vazão de pico do hidrograma e o tempo de ascensão respectivamente A 0600 m³smm e 20 horas B 0 m³smm e 20 horas C 0 m³smm e 08 hora D 0600 m³smm e 10 hora 03012023 1812 aboutblank aboutblank 88 E 0600 m³smm e 08 hora ATIVIDADE Sabendo que a vazão de pico do hidrograma unitário triangular de uma bacia hidrográfica é igual a 18 m³smm para o período de 1 hora e que a precipitação efetiva na bacia em questão neste período corresponde a 30 mm assinale a alternativa que represente a vazão de cheia A 18 m³s B 54 m³s C 006 m³s D 10 m³s E 54 m³s ATIVIDADE Sabendo que o tempo de ascensão do hidrograma unitário triangular de uma determinada bacia hidrográfica é igual a 12 horas e que a área da bacia é igual a 8 km² assinale a alternativa que represente a vazão de pico do hidrograma unitário triangular A 288 m³smm B 06 m³smm C 4 m³smm D 139 m³smm E 244 m³smm REFERÊNCIA GARCEZ L N COSTA A G Hidrologia 2ed São PauloEdgard Blücher 1988 GRIBBIN J E Hidráulica Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais 3 ed São Paulo Editora Cengage Learing 2009 MELLO C R SILVA A M Hidrologia Princípios e aplicações em sistemas agrícolas Lavras UFLA 2013 TOMAZ P Curso de Manejo de águas pluviais Capítulo 38 Método do SCS 2013 Disponível em httpwwwpliniotomazcombrdownloadsNovoslivroslivrometodocalculosvazaocapitulo38pdf Acesso em 12 de maio de 2016