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CAPÍTULO 03
INTENSIDADE DE CHUVA
Intensidade de chuva
Fórmula geral para IDF
Pluvio 2.1
Fórmulas particularizadas
Medidores ou Pluviometria
Anexos
Problemas propostos.
Hidrologia Cap. 03 – Intensidade de chuva Milton César Toledo de Sá
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Hidrologia Cap. 03 – Intensidade de chuva Milton César Toledo de Sá
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A CHUVA QUE CAI.
A matéria prima de todo o estudo da hidrologia é a chuva, seja para esgotá-la através de obras de drenagem, seja para o seu aproveitamento através de obras hidráulica.
E, as formas de determiná-la são através de medidores ou através de fórmulas empíricas.
DETERMINANDO A CHUVA ATRAVÉS DE FÓRMULAS
O segundo método para se determinar a intensidade máxima de chuva: fórmulas empíricas. Todas, a partir da fórmula geral de intensidade máxima, descrita abaixo.
FÓRMULA GERAL DE IDF - CÁLCULO DE CHUVA
im = intensidade máxima média de precipitação em mm/h
T = período de retorno em anos (frequência da chuva)
tc = tempo de concentraçao ou periodo de retorno (em min)
k,a,b,c = parâmetros relativos a localidade
Software de cálculo de chuvas intensas:Fonte: www.ufv.br/dea/gprh/pluvio
É de grande utilidade o software Pluvio 2.1 – ver com o professor da matéria.
FÓRMULAS ESPECÍFVAS DE IDF
Cálculo da precipitação ou a intensidade de chuva para uma determinada região geográfica. A mais utilizada no estudo de drenagem de estradas é a do Engenheiro Otto Pfafstetter.
Cálculo da precipitação pela equação do engenheiro Otto Pfafstetter
Onde,
D = duração da chuva, em horas
a,b,c,α,β = parâmetros relativos a localização
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T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade máxima em mm/h = P/D
P = precipitação, em mm
Sudecap (Horto): Em, mm/h
Onde,
D = duração da chuva, em minutos
T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade máxima de chuva, em mm/h
Bruno Versiani (Lourdes): Em, mm/h
Onde,
D = duração da chuva, em minutos
T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade de chuva, em mm/h
Copasa: Em, mm/h
Onde,
D = duração da chuva, em minutos
T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade de chuva, em mm/h
Equação das chuvas de Curitiba: Em, mm/h
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Onde,
D = duração da chuva, em minutos
T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade de chuva, em mm/h
Márcia Pinheiro (para RMBH): Em, mm/h
Onde,
Para T≤ 200 anos e 10 minutos ≤ D ≤ 24 horas
D = duração da chuva, em horas
T = tempo de retorno, em anos
i = intensidade máxima de chuva, em mm/h
Pa = precipitação média anual pelo mapa de isoetas
m = parâmetro regional
Pelo gráfico do Engenheiro Otto
A intensidade de chuva poderá ser determinada pelo gráfico do Engenheiro Otto ou através de Software.
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Ex. 01)
Determinar a intensidade de chuva (mm/h) para um T = 10 anos com duração de 30 minutos, na região de Belo Horizonte. Utilizar as fórmulas anteriores.
No de Ordem
Fórmula/Nomei (= intens., em
mm/h)
1 Pluvio 2.1
2 Sudecap
3Profo. Bruno
Versiani
4Profª.Márcia
Pinheiro
5 Copasa
6 Curitiba
7 Copasa
8 Curitiba
SOLUÇÃO:
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PLUVIOMETRIA
É o estudo para determinar a chuva através de aparelhos de medição.
Alguns tipos de aparelhos para medição da chuva precipitada;
• Pluviômetro,
• Pluviógrafo.
Figura - pluviômetro
Pluviômetro: a quantidade de chuva precipitada é dada em mm (altura de chuva) coletada pelo aparelho, a graduação do aparelho é feita em função da área da boca, área de coleta de chuva.
O mais comum é o Ville de Paris, onde o volume de chuva coletado pelo pluviômetro é despejado no cilindro graduado em mm. As leituras são feitas de 24 em 24 horas.
Pluviógrafo: apresenta resultado de medição de chuva, duração e freqüência grafadas no papel.
Normas de colocação dos medidores:
a) A superfície do coletor de chuva deve ser absolutamente horizontal e ficar a uma distancia de 1,50m do solo.
b) Caso o lugar for desabrigado, fazer proteção contra ventos (abrigo).
c) A distancia do obstáculo mais próximo de duas vezes da altura do mesmo.
Tempo de retorno ou recorrência
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Como sendo intervalo de tempo durante a qual uma precipitação é igualada ou excedida uma vez. A fixação deste período de recorrência envolve em si, o conceito de “coeficiente de segurança”.
Os períodos de recorrência mais usuais são:
T = 10 anos (para obra de drenagem superficial)
T = 25 anos (para obra de fundo de grota, bueiros tubulares).
T = 50 anos (para obra de fundo de grota, bueiros retangulares).
T = 100 anos(para obra de pontes)
T = 10.000 anos (para obra de barragens)
Riscos
É prever o risco desta chuva (ou evento) ocorrer.
R = 1 / T
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Ex. 02)
Calcular o risco esperado ao dimensionamento de uma galeria urbana com T= 25anos.
R = 1 / 25 = 0,04 = 4% de risco.
E, para uma usina hidroelétrica? Com tempo de retorno de T = 10.000 anos.
R = 1 / 10.000 = 0,0001 = 0,01% de risco
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EQUAÇÕES PARA ESTIMAR O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO
Tempo de concentração é a duração mínima da chuva necessária para um pico de vazão (máxima) ocorrer num ponto considerado (Output – saída).
Diversas são as formulas de calculo, algumas delas serão apresentadas no decorrer do curso.
George Ribeiro
P=%Vg = relação entre a área coberta de vegetação e área total em %
tc = tempo de concentração, em horas
L = comprimento do talvegue, em Km
I = declividade em m/m.
Kirpich – (1940)
Usada no estudo de drenagem de estradas e áreas urbanas para rios e canais.
tc = tempo de concentração, em minutos.
L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água)
H = desnível do talvegue, em metros.
Método de Dooge
140 < A < 930 km2
tc = 21,88 . A0,41. S-0,17
A = Área da bacia, em km2
S = declividade do talvegue, m/m
tc = tempo de concentração, em min.
Ventura
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tc = tempo de concentração, em horas
A = área, em Km2
I = declividade, em m/m
Passini
tc = tempo de concentração, em horas
A = área da bacia, em Km2
L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água)
I = inclinação, em m/m.
Colins
tc = tempo de concentração, em horas
L = comprimento do talvegue, em Km
A = área da bacia, em Km2
I = inclinação, em m/m.
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Ex. 03)
Calcular o tempo de concentração (tc) através de todas fórmulas apresentadas. Considere uma bacia experimental com as seguintes características:
Percentual de vegetação igual 30 %.
A = 300 000 m2
Declividade média da bacia = 15 %
Comprimento do talvegue = 300 m e desnível = 10 m
Solução:
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ANEXO 01 – Mapa de tipologia para MG – Infiltração, declividade e precipitaçao
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ANEXO 02 – Gráfico do Eng. Otto para Belo Horizonte-MG
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ANEXO 03 – Tabela para tempo de retorno (T)
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ANEXO 04 – Tabela Eng. Otto e Função generalizada
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ANEXO 05 Mapa de MG – Precipitação + Infiltração + declividade
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ANEXO 06 – Márcia Pinheiro tabela
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ANEXO 07 – Márcia Pinheiro – Mapa de ISOETAS
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ANEXO 08 – IMAGEM DO PLUVIO 2.1
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ANEXO 09 - PLUVIÓGRAFO
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PROBLEMAS PROPOSTOS
Ex 01)
(a) Determinar a intensidade de chuva, em mm/h, para o Tempo de Retorno (T) máximo da tabela abaixo, para um bueiro de tráfego alto. Considere, também, a duração constante de 30 min para a chuva. Utilize dos seguintes parâmetros: a = 0,169, b = 3,994, c = 0,671, k = 682,93, para a equação geral de I.D.F.(b) Plotar (i x D) para as seguintes durações de chuva: 10, 40, 80, 120 e 160 min.
Ex 02)
1 – Um bueiro de tráfego baixo deve ser projetado para coletar o
escoamento resultante de uma chuva com duração (D) e período de retorno
(T).
Considere:
Área drenante totalmente impermeabilizada.
Coordenadas geográficas : Latitude: 19o55’15” S e Long.: 43o56’16”
O.
Duração da chuva de 0,5 h.
Determine a intensidade da chuva através dos seguintes métodos e
equações:
a) Pluvio 2.1 para a IDF.
b) Mapa de “Tipologias Regionais Homogêneas”.
c) Eq. SUDECAP.
d) Eq. COPASA.
e) Eq. Prof. Bruno.
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