Drenagem Conceitos Hidrologicos 1º Aula

CONCEITOS HIDROLÓGICOSINSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DRENAGEM
CARCIENTE, Jacob. Carreteras Estudio y Proyecto. Ediciones Vega, Venezuela, 1980.
DNER. Instruções para Drenagem em Rodovias, Vol.I e II. 1978.
DNER. Manual de Drenagem de Rodovias. 1988.
ENGEFER. Norma para Elaboração de Estudos Hidrológicos.
ENGEFER. Norma para Elaboração de Projetos de Drenagem.
MICHELIN, Renato G. Drenagem Superficial e Subterrânea de Estradas. Ed. Multilibri, Porto Alegre, RS. 1975.
MORALES, Paulo Roberto Dias. Manual Prático de Drenagem. Fundação Ricardo Franco, IME, RJ. 2003.
PEIXOTO, Thales Lorena. Notas de Aula. UNICAMP, 1981.
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CONCEITOS HIDROLÓGICOS
A Intensidade de Precipitação é definida por:
O que interessa da precipitação para fins de cálculo de dispositivos de drenagem é a Intensidade que é um dos fatores das fórmulas de Vazão de Projeto.
i = h/t
t = DURAÇÃO DA CHUVA (min);
i = INTENSIDADE (velocidade de precipitação)
A INTENSIDADE DA PRECIPITAÇÃO MÉDIA PODE SER DETERMINADAS PELOS SEGUINTES MÉTODOS:
MÉTODO DA MÉDIA ARITIMÉTICA:
Consiste em somar as precipitações observadas num certo intervalo de tempo e dividir pelo número de observações.
MÉTODO DA MÉDIA PONDERADA:
Calcula-se a precipitação média considerada para a área de influência de cada posto de observação.
MÉTODO DE THIESSEN:
Os postos são unidos por linhas retas. A partir de pontos médios dessas linhas são traçadas perpendiculares que serão os limites da área de influência de cada posto. Com base nestas áreas determina-se a precipitação pela média ponderada.
MÉTODO DAS ISOETAS:
Isoetas são curvas que passam pelos pontos de mesma intensidade de precipitação, cujo aspecto é semelhante a uma curva de nível. Determinam-se as áreas entre isoetas que deve ser considerada como pesos dos valores médios de precipitação entre estas isoetas.
B - TEMPO DE RECORRÊNCIA - TR
Também conhecido como Período de Retorno é o inverso da probabilidade de um determinado evento hidrológico ser igualado ou excedido em um ano qualquer.
A expressão a seguir deduzida da teoria das probabilidades permitiu tabelar valores mais usuais de período de retorno e vida útil das obras:
R: risco em %;
N: vida útil da obra (anos)
Tab. 1.1- Risco em Função da Vida Útil e do Período de Retorno
T (ANOS)
2
5
25
50
100
2
75
97
99,9
99,9
99,9
5
36
67
99,9
99,9
99,9
10
19
41
93
99
99,9
25
25
18
64
87
98
50
40
10
40
64
87
100
2
5
22
39
63
500
0,4
1
5
9
18
Indica-se, para fins de objetivo prático, o uso de um Tempo de Recorrência recomendado pelos órgãos viários oficiais do país.
Tab. 1.2- Valores Recomendados para Tempo de Recorrência TR
DNER (IS-03)
conhecer, além do tr, a duração,
que é função das características da
Bacia (Tempo de Concentração).
Tempo de Concentração é o tempo necessário para o escoamento de uma partícula de água, desde o ponto mais afastado da bacia até a obra de arte, ou seja, é o tempo necessário para que toda a bacia passe a contribuir na vazão da seção de estudo.
C - TEMPO DE CONCENTRAÇÃO - tC
Algumas formulas empíricas são utilizadas para determinar o Tempo de Concentração em função de características físicas da bacia, da sua ocupação e, eventualmente, da intensidade da chuva, destacando-se:
tc = min; L = talvegue em Km; H = diferença de cota em m; p = área veg./área total da bacia; s = declividade média do talvegue m/m; I = declividade da bacia m/m
CALIFORNIA CULVERTS PRACTICE
As fórmulas apresentadas foram aplicadas, para fins de comparação, no exemplo a seguir:
FIGURA 1- Área de precipitação de chuva
Ponto de entrada da obra projetada
Linha de talvegue (linha do fundo da bacia)
Perímetro da bacia de contribuição
Ponto mais elevado dentro da bacia
DEPARTAMENTO DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
Praticamente os valores são representativos de um mesmo fenômeno e são muito próximos.
Pelo California Culverts Practice:
Pelo Ven Te Chow:
Pelo Picking:
A chuva de projeto será a máxima para um determinado período (tempo de recorrência).
t = duração da precipitação min;
a e b = parâmetros locais;
m e n = expoentes locais.
D - PRECIPITAÇÃO DE PROJETO
Para a determinação da chuva máxima devem ser considerados o tempo de recorrência (TR) e a duração da chuva de projeto (t)
No entanto, para o cálculo da Intensidade o estudo mais utilizado é o de OTTO PFAFSTETTER: “Chuvas intensas no Brasil”
Principais variáveis:
P = K.P1
Onde:
A seguir:
DURAÇÃO
h -Altura da precipitação;
t -Duração da precipitação;
A -Área da bacia.
Inseri gráficos?
POR FÓRMULAS EMPÍRICAS OU MÉDOTOS RACIONAIS.
FÓRMULAS EMPÍRICAS
F – VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO
ISZKOWSKI
Tab. 1.5 - Valores tabelados da relação entre m e s (km2)
s
m
s
m
s
m
1
10,00
1.000
4,70
10.000
3,017
10
9,00
2.000
3,775
20.000
2,903
40
8,23
3.000
3,450
30.000
2,801
100
7,40
4.000
3,250
40.000
2,693
200
6,87
5.000
3,125
50.000
2,575
300
6,55
6.000
3,103
70.000
2,653
400
6,22
7.000
3,082
100.000
2,050
500
5,90
8.000
3,060
150.000
1,725
700
5,55
9.000
3,083
200.000
1,350
Topografia dos Terrenos que
k por categoria
0,030
0,055
0,100
-
Partes montes de altura média e parte colina, ou então colinas íngremes
0,040
0,082
0,155
0,400
0,45
0,100
0,190
0,450
0,050
0,120
0,255
0,500
0,055
0,140
0,290
0,550
0,070
0,185
0,460
0,700
Categoria I
Terrenos muito permeável com vegetação normal, terrenos de natureza média ou mista com vegetação luxuriante e terrenos completamente lavrados.
para S 1000km2, adotado k da categoria II, a menos que os terrenos sejam nitidamente muito permeável e com águas subterrâneas;
para 1000 S 400 km2, adotar k entre as cat I e II.
Categoria II
Terrenos mistos, vegetação normal em colina ou montanha, ou em planície menos permeáveis com leves ondulações.
para S150 km2 adotar cat III;
para 150S1000 km2 , adotar k entre cat III e II;
para S1000 km2, adotar k da cat II.
Categoria III
Terrenos impermeáveis com vegetação normal em colinas íngremes e montanhas.
para S50 km2, adotar k da cat IV;
para 50S300 km2, adotar k entre cat III e IV;
para 300 S500 km2, adotar k cat III;
para 500 S12000 km2, adotar k entre cat III e II;
para S12000 km2, adotar k da cat II.
Categoria IV
Terrenos muitíssimo impermeável com escassa ou nenhuma vegetação.
para S300 km2, adotar k entre cat IV e III.
Nota - para bacia de planície até 100 km2 e de colina até 300 km2 considerar, no mínimo, a altura máxima de chuva igual a 1m.
m – área da bacia;
S – declividade média (m/Km).
C – coeficiente de deflúvio:
0,30 - zonas macadamizadas;
0,75 - área inteiramente construídas.
A – área da Bacia (km2);
L – comprimento do talvegue (Km);
C – coeficiente de deflúvio.
MÉTODO RACIONAL: (IS-03 áreas < 10 km2)
A vazão máxima ocorre quando toda a bacia passa a contribuir
Q – vazão em m3/s ;
A – área drenada (km2);
duração = tc;
Tab. 1.7- Valores do coeficiente de Deflúvio C (Run-off) de acordo com a declividade de bacia S, cobertura vegetal e grau de impermeabilização.
Cobertura vegetação
OBS: Quando maior declividade maior o C.
C – coeficiente de Run-Off entre 0,2 e 1.
sendo:
2/3 – terrenos ásperos, montanhosos, de rampas suaves;
1/2 – bacias irregulares, muito largas em relação ao
comprimento.
a largura;
t
c
fundo da bacia)

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