Exercícios Resolvidos de Hidrologia Calculo de Vazao e Curva de Permaneencia

EXERCÍCIO 1 Fórmula racional valor da questão 20 Uma bacia hidrográfica de área de 210 ha tem tempo de concentração de 35 minutos Estimar a vazão máxima com período de retorno de 25 anos sabendo que a mesma está localizada numa região onde o coeficiente de escoamento superficial C0282 e a Curva IDF é dada por itTR 478273 t 300911 192043 t 3009256 0482 09273 ln ln TR TR 1 EXERCÍCIO 2 Curva de permanência valor da questão 40 Com base na curva de permanência da figura abaixo responder 1 Durante quanto tempo a vazão da série é superior à vazão média 2 Qual é a vazão que é igualada ou superada em 50 do tempo 3 Por que as vazões das questões anteriores não são iguais 4 Qual é a vazão Q95 desta série 5 Qual é a vazão Q10 desta série EXERCÍCIO 3 Vazões máximas valor da questão 20 As vazões máximas anuais de determinado rio podem ser lidas na tabela abaixo Utilize o método de Gumbel para estimar a vazão máxima com período de retorno de 1000 anos Ano Vazão máxima m3s Ano Vazão máxima m3s Ano Vazão máxima m3s 1940 953 1960 700 1980 653 1941 1171 1961 718 1981 537 1942 732 1962 503 1982 945 1943 267 1963 700 1983 1650 1944 646 1964 457 1984 1165 1945 365 1965 915 1985 888 1946 1359 1966 742 1986 728 1947 411 1967 840 1987 809 1948 480 1968 331 1988 945 1949 365 1969 320 1989 1380 1950 1192 1970 365 1990 700 1951 356 1971 671 1991 700 1952 246 1972 1785 1992 700 1953 1093 1973 726 1993 1115 1954 840 1974 397 1994 639 1955 622 1975 480 1956 700 1976 700 1957 598 1977 673 1958 646 1978 760 1959 953 1979 780 EXERCÍCIO 4 Sistema de Gerenciamento de Recursos Hídricos valor da questão 10 Quais são na sua opinião os principais fundamentos da Política Nacional de Recursos Hídricos EXERCÍCIO 5 Águas Subterrâneas valor da questão 10 O que é nível dinâmico de um poço Faça um desenho para explicar este conceito EXERCÍCIO 1 Para o cálculo da vazão máxima vazão de pico pelo método racional utilizamos a seguinte equação 𝑄𝑝 𝑚3 𝑠 𝐶 𝑖 𝑚𝑚 ℎ 𝐴 ℎ𝑎 360 Para utilizarmos essa equação primeiro precisamos calcular a intensidade pluviométrica utilizando a equação da Curva IDF Para o exercício temos que 𝑡𝑐 35 𝑚𝑖𝑛 0583 ℎ e 𝑇𝑅 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 Portanto podemos prosseguir com os cálculos 𝑖𝑡𝑇𝑅 478273 𝑡 300911 192043 𝑡 3009256 0482 09273 ln ln 𝑇𝑅 𝑇𝑅 1 𝑖𝑡𝑇𝑅 478273 0583 300911 192043 0583 3009256 0482 09273 ln ln 25 25 1 𝑖𝑡𝑇𝑅 478273 305830911 192043 3058309256 0482 09273 ln ln 25 24 𝑖𝑡𝑇𝑅 478273 004433 192043 004217 0482 09273 ln 004082 𝑖𝑡𝑇𝑅 212033 080991 0482 09273 319853 𝑖𝑡𝑇𝑅 212033 080991 248400 𝑖𝑡𝑇𝑅 212033 201182 𝒊𝒕𝑻𝑹 𝟒 𝟏𝟑𝟐𝟏𝟓 𝒎𝒎𝒉 Assim sabendo que a bacia possui uma área de 210 ha e que o coeficiente de escoamento superficial é 𝐶 0282 temse 𝑄𝑝 0282 413215 210 360 𝑄𝑝 244706 360 𝑸𝒑 𝟎 𝟔𝟖 𝒎𝟑𝒔 EXERCÍCIO 2 1 Sabendo que a vazão média é 𝑄𝑚 1088 𝑚3𝑠 podemos encontrar a correspondência dessa vazão no eixo X porcentagens de permanência no gráfico Portanto podemos prosseguir da seguinte maneira Assim durante aproximadamente 43 da série histórica a vazão apresentou um valor de no mínimo 1088 m³s 2 De maneira inversa ao item anterior para 50 do tempo podemos encontrar a correspondência de 50 do tempo no eixo Y vazão no gráfico Ou seja Logo para 50 do período ocorreram vazões de igual valor ou superior a 98 m³s 3 A vazão média de uma bacia é calculada dividindose o volume total de água escoado durante um determinado período de tempo pela duração desse período Ela representa uma média geral da vazão ao longo desse período Por outro lado a vazão correspondente a um tempo de permanência de 50 representa o valor de vazão que é igualado ou ultrapassado metade do tempo Essa vazão não é necessariamente igual à vazão média pois a distribuição temporal das vazões pode variar Portanto a vazão média e a vazão correspondente a um tempo de permanência de 50 são conceitos distintos e podem ter valores diferentes 4 Logo a vazão 𝑄95 25 𝑚3𝑠 5 Logo a vazão 𝑄10 18 𝑚3𝑠 EXERCÍCIO 3 Para a aplicação do método de Gumbel Simplificado temos que calcular a média e desvio padrão dos valares da série histórica do problema e os coeficiente 𝛼 e 𝜇 Assim utilizaremos as seguintes equações respectivamente 𝑥 1 𝑁 𝑥𝑡 𝑁 𝑡1 𝑥1 𝑥2 𝑥𝑁 𝑁 𝑆𝑥 1 𝑁 1 𝑥𝑡 𝑥2 𝑁 𝑡1 𝑥1 𝑥² 𝑥2 𝑥² 𝑥𝑁 𝑥² 𝑁 1 𝛼 6 𝜋 𝑆𝑥 𝜇 𝑥 05772 𝛼 Com estes valores em mãos aplicase a seguinte equação 𝑄𝑇𝑅 𝜇 ln ln 1 1 𝑇𝑅 𝛼 Sabendo disso utilizaremos o MS Excel para resolver estes cálculos Logo ANO VAZÃO MÁXIMA m³s 1940 953 1941 1171 1942 732 1943 267 1944 646 1945 365 1946 1359 1947 411 1948 480 1949 365 1950 1192 1951 356 1952 246 1953 1093 1954 840 1955 622 1956 700 1957 598 1958 646 1959 953 1960 700 1961 718 1962 503 1963 700 1964 457 1965 915 1966 742 1967 840 1968 331 1969 320 1970 365 1971 671 1972 1785 1973 726 1974 397 1975 480 1976 700 1977 673 1978 760 1979 780 1980 653 1981 537 1982 945 1983 1650 1984 1165 1985 888 1986 728 1987 809 1988 945 1989 1380 1990 700 1991 700 1992 700 1993 1115 1994 639 Média 747491 Desvio Padrão 328013 Coeficiente α 255751 Coeficiente μ 599871 Q TR 1000 m³s 2366408 EXERCÍCIO 4 A Política Nacional de Recursos Hídricos PNRH é um conjunto de princípios diretrizes e instrumentos que visam a gestão sustentável e integrada dos recursos hídricos no Brasil Entre os principais fundamentos da PNRH destacamse 1 Gestão descentralizada e participativa A PNRH preconiza a participação da sociedade civil dos usuários e dos órgãos governamentais em todas as etapas do processo de gestão dos recursos hídricos Essa abordagem descentralizada busca envolver as diferentes partes interessadas na tomada de decisões e na implementação das políticas 2 Bacia hidrográfica como unidade de planejamento A gestão dos recursos hídricos é realizada com base na divisão do território em unidades chamadas de bacias hidrográficas Essa abordagem reconhece que os ecossistemas e os problemas relacionados à água são melhor compreendidos e resolvidos no âmbito de uma bacia hidrográfica considerando suas características específicas 3 Domínio público e uso sustentável A água é considerada um bem de domínio público ou seja um recurso compartilhado por todos A PNRH estabelece que o uso desse recurso deve ser feito de forma sustentável levando em consideração a disponibilidade hídrica a preservação dos ecossistemas aquáticos e as necessidades das gerações presentes e futuras 4 Cobrança pelo uso da água A PNRH prevê a cobrança pelo uso dos recursos hídricos como um instrumento econômico para incentivar a racionalização e o uso eficiente da água Essa cobrança tem o objetivo de promover a gestão integrada e sustentável dos recursos hídricos considerando os aspectos sociais econômicos e ambientais 5 Enfoque integrado A gestão dos recursos hídricos deve considerar a integração entre os diferentes usos da água como abastecimento humano agricultura indústria geração de energia navegação entre outros A PNRH busca equilibrar os interesses e demandas desses diferentes setores promovendo a utilização eficiente e equitativa dos recursos hídricos Esses são alguns dos principais fundamentos da Política Nacional de Recursos Hídricos no Brasil A PNRH estabelece um marco legal e conceitual para a gestão dos recursos hídricos buscando garantir a disponibilidade de água em quantidade e qualidade adequadas para as presentes e futuras gerações EXERCÍCIO 5 O nível dinâmico de um poço é a medida da profundidade da água no interior do poço em relação à superfície do solo ou de referência É o nível em que a água se estabiliza dentro do poço quando está em condições de bombeamento ou extração Este é influenciado por vários fatores incluindo a taxa de bombeamento a taxa de recarga de água subterrânea as características geológicas do aquífero e a proximidade de outras fontes de água como rios ou lagos À medida que a água é bombeada do poço o nível dinâmico tende a cair e à medida que a água é recarregada no aquífero o nível dinâmico tende a subir A variação do nível dinâmico ao longo do tempo pode ser monitorada para avaliar a disponibilidade e a sustentabilidade dos recursos hídricos subterrâneos Se a taxa de bombeamento exceder a taxa de recarga do aquífero o nível dinâmico pode cair continuamente resultando em esgotamento do poço ou redução da vazão Por outro lado se a taxa de recarga for maior que a taxa de bombeamento o nível dinâmico pode se recuperar ao longo do tempo Seu monitoramento é importante para a gestão adequada dos recursos hídricos subterrâneos auxiliando na tomada de decisões sobre a sustentabilidade do uso da água de poços e na prevenção de problemas como a intrusão de água salgada em áreas costeiras ou a interferência entre poços vizinhos Para exemplificar o conceito de nível dinâmico temse a seguinte imagem Fonte httpswwwperfurartecombrpostnivelestaticodinamico EXERCÍCIO 1 Para o cálculo da vazão máxima vazão de pico pelo método racional utilizamos a seguinte equação Qp m 3 s Ci mm h A ha 360 Para utilizarmos essa equação primeiro precisamos calcular a intensidade pluviométrica utilizando a equação da Curva IDF Para o exercício temos que t c35min0583h e TR25anos Portanto podemos prosseguir com os cálculos it TR478273t30 0911192043t30 09256 it TR478273058330 0911192043058330 09256 it TR47827330583 091119204330583 09256 it TR478273004433192043004217048209273ln 004082 it TR212033080991048209273319853 it TR212033080991248400 it TR212033201182 it TR413215mmh Assim sabendo que a bacia possui uma área de 210 ha e que o coeficiente de escoamento superficial é C0282 temse Q p0282413215210 360 Q p244706 360 Q p068m 3s EXERCÍCIO 2 1 Sabendo que a vazão média é Qm1088m 3 s podemos encontrar a correspondência dessa vazão no eixo X porcentagens de permanência no gráfico Portanto podemos prosseguir da seguinte maneira Assim durante aproximadamente 43 da série histórica a vazão apresentou um valor de no mínimo 1088 m³s 2 De maneira inversa ao item anterior para 50 do tempo podemos encontrar a correspondência de 50 do tempo no eixo Y vazão no gráfico Ou seja Logo para 50 do período ocorreram vazões de igual valor ou superior a 98 m³s 3 A vazão média de uma bacia é calculada dividindose o volume total de água escoado durante um determinado período de tempo pela duração desse período Ela representa uma média geral da vazão ao longo desse período Por outro lado a vazão correspondente a um tempo de permanência de 50 representa o valor de vazão que é igualado ou ultrapassado metade do tempo Essa vazão não é necessariamente igual à vazão média pois a distribuição temporal das vazões pode variar Portanto a vazão média e a vazão correspondente a um tempo de permanência de 50 são conceitos distintos e podem ter valores diferentes 4 Logo a vazão Q9525m 3s 5 Logo a vazão Q1018m 3s EXERCÍCIO 3 Para a aplicação do método de Gumbel Simplificado temos que calcular a média e desvio padrão dos valares da série histórica do problema e os coeficiente α e μ Assim utilizaremos as seguintes equações respectivamente x 1 N t1 N xtx1x2xN N Sx 1 N1 t1 N xtx 2 x1x² x2x²xNx² N1 α6 π Sx μx05772α Com estes valores em mãos aplicase a seguinte equação Q TRμlnln1 1 TRα Sabendo disso utilizaremos o MS Excel para resolver estes cálculos Logo ANO VAZÃO MÁXIMA m³s 1940 953 1941 1171 1942 732 1943 267 1944 646 1945 365 1946 1359 1947 411 1948 480 1949 365 1950 1192 1951 356 1952 246 1953 1093 1954 840 1955 622 1956 700 1957 598 1958 646 1959 953 1960 700 1961 718 1962 503 1963 700 1964 457 1965 915 1966 742 1967 840 1968 331 1969 320 1970 365 1971 671 1972 1785 1973 726 1974 397 1975 480 1976 700 1977 673 1978 760 1979 780 1980 653 1981 537 1982 945 1983 1650 1984 1165 1985 888 1986 728 1987 809 1988 945 1989 1380 1990 700 1991 700 1992 700 1993 1115 1994 639 Média 747491 Desvio Padrão 328013 Coeficiente α 255751 Coeficiente μ 599871 Q TR 1000 m³s 2366408 EXERCÍCIO 4 A Política Nacional de Recursos Hídricos PNRH é um conjunto de princípios diretrizes e instrumentos que visam a gestão sustentável e integrada dos recursos hídricos no Brasil Entre os principais fundamentos da PNRH destacamse 1 Gestão descentralizada e participativa A PNRH preconiza a participação da sociedade civil dos usuários e dos órgãos governamentais em todas as etapas do processo de gestão dos recursos hídricos Essa abordagem descentralizada busca envolver as diferentes partes interessadas na tomada de decisões e na implementação das políticas 2 Bacia hidrográfica como unidade de planejamento A gestão dos recursos hídricos é realizada com base na divisão do território em unidades chamadas de bacias hidrográficas Essa abordagem reconhece que os ecossistemas e os problemas relacionados à água são melhor compreendidos e resolvidos no âmbito de uma bacia hidrográfica considerando suas características específicas 3 Domínio público e uso sustentável A água é considerada um bem de domínio público ou seja um recurso compartilhado por todos A PNRH estabelece que o uso desse recurso deve ser feito de forma sustentável levando em consideração a disponibilidade hídrica a preservação dos ecossistemas aquáticos e as necessidades das gerações presentes e futuras 4 Cobrança pelo uso da água A PNRH prevê a cobrança pelo uso dos recursos hídricos como um instrumento econômico para incentivar a racionalização e o uso eficiente da água Essa cobrança tem o objetivo de promover a gestão integrada e sustentável dos recursos hídricos considerando os aspectos sociais econômicos e ambientais 5 Enfoque integrado A gestão dos recursos hídricos deve considerar a integração entre os diferentes usos da água como abastecimento humano agricultura indústria geração de energia navegação entre outros A PNRH busca equilibrar os interesses e demandas desses diferentes setores promovendo a utilização eficiente e equitativa dos recursos hídricos Esses são alguns dos principais fundamentos da Política Nacional de Recursos Hídricos no Brasil A PNRH estabelece um marco legal e conceitual para a gestão dos recursos hídricos buscando garantir a disponibilidade de água em quantidade e qualidade adequadas para as presentes e futuras gerações EXERCÍCIO 5 O nível dinâmico de um poço é a medida da profundidade da água no interior do poço em relação à superfície do solo ou de referência É o nível em que a água se estabiliza dentro do poço quando está em condições de bombeamento ou extração Este é influenciado por vários fatores incluindo a taxa de bombeamento a taxa de recarga de água subterrânea as características geológicas do aquífero e a proximidade de outras fontes de água como rios ou lagos À medida que a água é bombeada do poço o nível dinâmico tende a cair e à medida que a água é recarregada no aquífero o nível dinâmico tende a subir A variação do nível dinâmico ao longo do tempo pode ser monitorada para avaliar a disponibilidade e a sustentabilidade dos recursos hídricos subterrâneos Se a taxa de bombeamento exceder a taxa de recarga do aquífero o nível dinâmico pode cair continuamente resultando em esgotamento do poço ou redução da vazão Por outro lado se a taxa de recarga for maior que a taxa de bombeamento o nível dinâmico pode se recuperar ao longo do tempo Seu monitoramento é importante para a gestão adequada dos recursos hídricos subterrâneos auxiliando na tomada de decisões sobre a sustentabilidade do uso da água de poços e na prevenção de problemas como a intrusão de água salgada em áreas costeiras ou a interferência entre poços vizinhos Para exemplificar o conceito de nível dinâmico temse a seguinte imagem Fonte httpswwwperfurartecombrpostnivelestaticodinamico