1ᵒ LISTA DE EXERCÍCIOS - HIDRÁULICA DE HIDROLOGIA APLICADA

1. Calcular o Perímetro molhado Pm, a Área molhada Am, e Raio hidráulico Rh, das seguintes seções:

a) Canal trapezoidal com base de 4 m, talude com inclinação 1V:4H e 2 m altura da lâmina dágua.

b) Canal retangular com base 2,5 e altura da lâmina dágua de 1,5 m.

c) Canal circular de 400 mm de diâmetro, escoando a meia seção.

2. A seção transversal, da calha de um córrego que corta a cidade de São Carlos, é representada pela figura que segue:

Para vazões em dias secos, o córrego apresenta altura da lámina dágua de 2,5 m. Já em dias chuvosos, o córrego atinge sua altura de lâmina dágua máxima de 4 m. Calcule o Raio hidráulico para as duas condições, dias secos e chuvosos.

3. Com relação ao córrego mencionado no exercício 2, o trecho estudado em projeto têm 3,9 km de comprimento e as cotas de nível do leito, no início e no final, são 678,90 m e 673,45 m, em relação ao nível do mar. Se os taludes do referido canal forem revestidos com grama, o coeficiente de rugosidade de Manning pode ser considerado n = 0,026.

4. Em um sistema de drenagem pluvial da cidade de São José do Rio Pardo, Um canal retangular com base 4 m transporta uma vazão Q de 15 m3/s entre os pontos A e B, em uma extensão de 1 Km e desnível de 10 m. Sabendo que a profundidade a montante é de 1 m e a velocidade a jusante é igual a 4 m/s, pede-se para calcular a perda de carga total entre o início e o término do canal (do ponto A ao ponto B).

5. O regime de escoamento em um conduto livre depende, basicamente, da velocidade média das águas. A velocidade média, por sua vez, depende da

declividade e do atrito entre a água e as paredes do conduto. Froude definiu um número adimensional que delimita os regimes de escoamento, fluvial, crítico ou torrencial. Em um canal de drenagem, a vazão Q = 118m³/s forma uma lâmina d’água de 2,5m de profundidade num canal retangular de 22m de largura. Nestas condições, qual é o número de Froude e qual o regime de escoamento.

6. Em um projeto de reestruturação da calha de um rio, deseja-se evitar inundações futuras. As margens do rio são bastante irregulares, com vegetação densa. Foi feita uma campanha hidrométrica onde se obteve uma vazão de 12,1 m3/s para uma profundidade média de 1,2 m.

Os levantamentos topo-batimétricos indicam que a seção média é trapezoidal com 6,0 m de largura de base (no leito do ribeirão), profundidade máxima de 2,5 m e taludes 1V:2H. A declividade do trecho é de 0,0016 m/m. Os estudos hidrológicos forneceram que a vazão de projeto para um período de retorno de 25 anos deveria ser de 100 m3/s. (Dados - coeficiente de rugosidade grama:0,026; gabião: 0,023; concreto: 0,018.)

a) O canal natural atual atende à condição de projeto ou seria necessário a realização do projeto de reestruturação da calha do canal para isto?

b) Em quanto melhoraria a capacidade de descarga se fosse feita uma

regularização de margem, com revestimento em grama (n = 0,026)?

c) Qual seria o ganho se fosse feita a regularização e revestimento completo com gabião ou ainda com concreto, sem alterar a geometria média?

7. A travessia do rio Jacaré, na rodovia Fernão Dias possui as dimensões da seção esquematizada abaixo:

Por medida de segurança de projeto, a ponte construída deve estar a 1,5 m de altura da lâmina dágua. A) Sabendo que o escoamento possui uma velocidade média de 2,5 m/s, qual a vazão escoada sob a ponte? B)Este mesmo rio possui superfície natural e seu coeficiente de manning é n: 0,028. Encontrar a declividade do rio.

8. Uma ponte passa sobre o Rio Pardo, com as dimensões descritas na figura abaixo. O

engenheiro responsável pela obra projetou a ponte com 1 m de altura da lâmina

dagua, como fator de segurança. sabendo-se que a declividade média neste trecho é

de 0,0026 m/m, e a calha é revestida com cimento liso em estado regular, qual a

capacidade de vazão do rio? (ver tabela coeficiente de rugosidade de manning)

9. Determine a capacidade de vazão do canal cuja seção é mostrada na figura. Os taludes

e as bermas são de alvenaria, em condições regulares, e o fundo de concreto, em boas

condições. Declicidade de fundo Io: 1 m/km. (ver tabela coeficiente de rugosidade de

manning)

10. Determine a capacidade de vazão de um canal para drenagem urbana, com 2,0 m de

base e 1,0 m de altura dágua, declividade de fundo igual a Io: 0,001 m/m e taludes

1V:1,5H. O fundo corresponde a canal dragado em condições regulares e os taludes

são de alvenaria em boas condições .

11. A canalização de um córrego, é constituída de duas células retangulares de 2,50 x 2,5 m (B

x H), em concreto, cujo estado atual é ruim. A Prefeitura da cidade deseja construir uma

extensão desta galeria para a mesma vazão e declividade, utilizando uma seção igual à

existente. a) Sabendo-se que a obra foi projetada originalmente considerando uma

rugosidade Manning igual a do concreto novo, qual foi a perda de capacidade da galeria

pela deterioração do acabamento, sabendo-se que este tipo de estrutura deve manter

uma borda livre (altura livre acima do nível d’água) de 50 cm?

Coeficiente de rugosidade Manning

Natureza das paredes

Condições

Bom Regular Ruim

Cimento liso 0,011 0,012 0,013

Alvenaria 0,014 0,015 0,016

Concreto 0,014 0,016 0,018

Canal de terra 0,020 0,023 0,025

Canal dragado 0,028 0,030 0,033