O ciclo hidrolgico pode ser representado pela chamada Equao do Balano Hdrico, que em geral est associada a uma bacia hid

2-110-5Balano Hdrico

10 Previso de enchentes mtodos indiretos

10.1 Introduo

Os mtodos indiretos so utilizados em locais onde h ausncia de registro de vazes observadas; tal fato sentido, particularmente, em pequenas bacias hidrogrficas.

A ausncia de dados de vazo o caso mais comum que os engenheiros hidrulicos/ hidrlogos, envolvidos no dimensionamento de obras hidrulicas, enfrentam nas atividades do dia a dia.

Mtodos indiretos mais utilizados:

( Mtodo racional;

( Mtodo do hidrograma unitrio;

( Mtodo de Soil Conservation Service (SCS).

Todos os mtodos indiretos estimam as vazes a partir dos dados de chuva que so menos escassos do que os dados de vazo; desta forma, cabe rever, inicialmente, alguns conceitos de chuvas intensas.

10.2 Chuvas intensas

Para uma utilizao prtica dos dados de chuva nos trabalhos de Engenharia, faz-se necessrio conhecer a relao entre as quatro caractersticas fundamentais da chuva: intensidade, durao, freqncia e distribuio.

Distribuio ( anlise regional dos dados de diversos postos pluviomtricos;

Variao da intensidade com a durao ( quanto menor a durao considerada, maior a intensidade mdia.

Variao da intensidade com a freqncia ( quanto mais intensa a chuva, menor a freqncia (maior perodo de retorno).

10.2.1 Relao Intensidade-Durao-Freqncia (I-D-F)

Em geral, esta relao representada pela equao do tipo:

(10.1)

onde i a intensidade, t a durao e T o perodo de retorno; K, m, n e t0 so parmetros a determinar, que variam de local para local.

2.2 Equao I-D-F para algumas cidades brasileiras

A seguir so apresentadas algumas equaes de chuvas intensas, com i em mm/h, t em minutos e T em anos:

Para So Paulo (eng Paulo Sampaio Wilken)

(10.2)

Para Curitiba (eng Parigot de Souza)

(10.3)

Para Rio de janeiro (eng Ulysses Alcntara)

(10.4)

Tabela 10.1 Intensidade de chuva (em mm/h) para So Paulo.

10.3 Tempo de concentrao da bacia

Outro parmetro importante no clculo de vazo por mtodo indireto o tempo de concentrao da bacia, que o tempo necessrio para que toda a gua precipitada na bacia de drenagem passe a contribuir para a vazo na seo de interesse. Em geral, esse tempo adotado como durao da chuva de projeto.

Existem inmeras frmulas empricas para calcular o tempo de concentrao. Dentre elas, so citadas duas. Em ambos os casos tc o tempo de concentrao em minutos e L o comprimento do curso principal em km.

a) Frmula de Kirpich

(10.5)

onde S a declividade equivalente do curso dgua em m/km.

c) Frmula do Califrnia Highways and Public Works (CHPW)

(10.6)

onde H a diferena de nvel entre o ponto mais afastado da bacia e o ponto considerado.

10.4 Mtodo Racional

Para bacias que no apresentam complexidade e que tenham at 5 km2 de rea de drenagem, usual que a vazo de projeto seja determinada pelo Mtodo Racional. So empregados em projetos de drenagem urbana, que tenham estruturas hidrulicas como galerias e bueiros e ainda para estruturas hidrulicas projetadas em pequenas reas rurais.

O mtodo pode ser representado pela seguinte frmula:

(10.7)

onde

Qp - vazo de pico em m3/s;

C - coeficiente de escoamento superficial ou coeficiente de run off; funo das caracterstaicas da bacia em estudo (ver Tabela 2);

i - intensidade da chuva de projeto, em mm/h; valor a ser calculado pela equao de chuvas intensas vlidas para o local do projeto.

A - rea de drenagem da bacia, em km2.

O mtodo pressupe a necessidade de que a durao da chuva de projeto seja igual ao tempo de concentrao da bacia (tc).

10.4.1 Seqncia de clculo

a) Delimitar a bacia hidrogrfica;

b) Planimetrar a rea (A) e verificar se A ( 5 km2;

c) Diviso de reas quanto a cobertura da bacia (C1, C2, C3, etc.);

d) Clculo do C (mdia ponderada)

(10.8)

e) Determinao do comprimento do curso principal L e a sua declividade S (ou H, que o desnvel entre o ponto mais afastado da bacia e a exutria);

f) Com L e S (ou H) calcular o tempo de concentrao;

g) Fazer a durao da chuva de projeto (t) = tempo de concentrao (tc);

h) Conhecimento do perodo de retorno T (depende da obra hidrulica a ser projetada);

i) Com os valores de T e t calcular a intensidade i (mm/h) atravs da equao de chuvas intensas;

j) Clculo da vazo mxima pela frmula .

10.4.2 Forma do hidrograma

O Mtodo Racional adota como hidrogama de projeto a forma de tringulo isceles, no qual a base igual a duas vezes o tempo de concentrao.

Qp tc tcTabela 2 Valores de C.

Tipo/cobertura do soloC

Superfcies impermeveis

Zona urbana vias pavimentadas

Terreno estril ondulado

Terreno estril plano

Pastagem

Zona urbana vias no-pavimentadas

Matas

Pomares

reas cultivadas

Vrzeas0,90

0,85

0,70

0,60

0,50

0,40

0,35

0,30

0,25

0,20

Exemplo de aplicao do Mtodo Racional:

Calcular a vazo mxima pelo Mtodo Racional, da bacia hidrogrfica abaixo para o perodo de retorno de 10 anos. A equao de chuvas intensas para o local :

So dados:

Comprimento do curso dgua (L) = 3km

rea da bacia (A) = 4,8 km2rea da mata = 1,0 km2rea da zona urbana pavimentada = 0,8 km2rea cultivada = 0,9 km2rea de vrzea = 2,1 km2Resoluo:

a) rea da bacia A = 4,8 km2Como A < 5 km2 o mtodo Racional aplicvel.

b) Clculo do coeficiente de escoamento superficial mdio da bacia

c) Clculo de iInicialmente determina-se o tempo de concentrao

(H = 729,84 706,12 = 23,72 m

( 60 minutos

Substituindo na equao de chuvas intensas:

mm/h

c) Clculo de Qp:

( Qp = 11,5 m3/s EMBED Excel.Sheet.8

EMBED Equation.3

_999091930.unknown

_999099982.unknown

_1060174514.unknown

_1060175041.unknown

_1060779533.unknown

_1060175008.unknown

_1060173447.unknown

_999101658.xlsPlan1

P e r o d o d e r e t o r n o (a n o s)

t (min)251050100200

10119.438139.826157.531207.773234.081263.720

2088.937104.118117.301154.713174.302196.372

3070.75382.83193.319123.082138.666156.224

4058.69368.71277.412102.102115.030129.595

5050.11558.66966.09887.17998.218110.654

6043.70451.16557.64376.02785.65496.499

12024.62728.83132.48142.84148.26554.376

24013.05715.28617.22122.71425.59028.830

3608.84910.36011.67215.39417.34319.540

4806.6807.8208.81011.62013.09114.748

3462.7

0.172

1.025

Plan2

Plan3

_999099927.unknown

_999099947.unknown

_999095574.unknown

_999086599.unknown

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_977325870.unknown