TIM-II MACRODRENAGEM 1.Qual será o tratamento do fundo de vale? As principais questões do projeto...

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1.Qual será o tratamento do fundo de vale?

As principais questões do projeto

u , Fr

-concepção do canal: Q. Materiais.-planejamento de uso do solo e da ocupação do vale-nível de risco de inundação-condicionantes sanitárias e ambientais

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4.Qual será o risco aceitável do projeto?

5.Haverá necessidade de armazenamento na bacia (amortecimento de cheia)?

2.Qual será a vazão de dimensionamento?

3.Qual será o volume de água a escoar?

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Profundidade X Tempo de Retorno

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60

T (anos)

P (

m)

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n

TR

111

Supondo-se T = 100 anos, então:

Se n = 10 anos, então R = 10%Se n = 50 anos, então R = 40%

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Precipitação de projeto

Precipitação efetiva

Cheia de projeto

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Precipitação de projeto

•Intensidade, I•Duração, D•Altura, P•Frequência - risco, F = 1/T•Distribuição temporal•Distribuição espacial

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Precipitação efetiva

•Tipo de solo•Cobertura vegetal•Uso do solo (zoneamento)•Estado inicial•Fatores geomorfológicos

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Precipitação de Projeto

(Pinheiro Naghettini, 1998)

Equação geral:

Onde:

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i T,d,j: intensidade de precipitação [mm/h], de duração t [h ou min] no local j, para período de retorno T

d : duração da precipitação [ h ou min]

P (anual) : precipitação anual [mm] na localidade j

T : tempo de retorno [anos]

T,t : quantis adimensionais de freqüência, de validade regional, associados à duração t e ao período de retorno T

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◤ Estação pluviográica◤ Estação pluviométrica

Belo Horizonte

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Como fixar a duração da P de projeto?

Conceito do Método Racional:d = tempo de concentração da bacia

Fórmula de Kirpich:

tc : tempo de concentração em [min]

L : comprimento total da bacia, medido ao longo do talvegue principal atéo divisor de água [km]

I : declividade média (ou declividade equivalente), em %

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Como fixar a duração da P de projeto?

 Método cinemático:(Soil Conservation Service)

Li: comprimento de um trecho i do talvegue principal, [m]

Vi: velocidade do escoamento no trecho i de comprimento Li, [m/s].

Fluxograma de aplicação:

1. O talvegue principal é dividido em n trechos;2. Cada trecho deve ter declividade homogênea;3. A velocidade de escoamento de calha cheia é estimada em cada trecho.

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Como fixar a duração da P de projeto?

L: comprimento total da bacia, medido ao longo dotalvegue principal até o divisor de águas, em [km]

Aimp: área impermeável da bacia [km2]

Avaliação complementar por simulação: 0,5.tc e 2,0.tc

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T (anos)t

10 min 0,691 0,828 1,013 1,428 1,586 1,791 1,945 2,098 2,3 2,45215 min 0,695 0,83 1,013 1,422 1,578 1,78 1,932 2,083 2,282 2,43230 min 0,707 0,836 1,013 1,406 1,557 1,751 1,897 2,023 2,035 2,3845 min 0,69 0,827 1,013 1,43 1,589 1,795 1,949 2,103 2,305 2,459

1 h 0,679 0,821 1,014 1,445 1,61 1,823 1,983 2,143 2,353 2,5122h 0,683 0,823 1,014 1,439 1,602 1,813 1,97 2,125 2,335 2,4923h 0,679 0,821 1,014 1,445 1,61 1,823 1,983 2,143 2,353 2,5124h 0,688 0,826 1,013 1,432 1,591 1,798 1,953 2,108 2,311 2,4658h 0,674 0,818 1,014 1,451 1,618 1,834 1,996 2,157 2,37 2,531

14h 0,636 0,797 1,016 1,503 1,69 1,931 2,112 2,292 2,53 2,7124h 0,636 0,779 1,017 1,55 1,754 2,017 2,215 2,412 2,672 2,862

1,05 1,25 2 10 500 100020 50 100 200

Tabela 7.4 – Quantis adimensionais de freqüência para diversas durações de precipitação e tempos de retorno.

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Distribuição temporal da precipitação

Bacia do Córrego Engenho Nogueira:Chuva de Projeto; T = 50 anosHietograma adimensional com probabilidade de excedência 50%

 Tempo ( x 10 min )

Precipitação de Projeto ( T = 50 anos)

Pre

cip

itaç

ão e

m m

m

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Duração (inferior a 1 hora)

Pre

cip

itaç

ão

TIM-II MACRODRENAGEMP

reci

pit

ação

Duração: entre uma e duas horas

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Tempo de retorno / Tipos de obra:

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Tempo de retorno / Estrutura hidráulica:

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 Tempo ( x 10 min )

Precipitação de Projeto: Precipitação efetiva

Chuva de Projeto ( T = 60 anos)

Pre

cip

itaç

ão e

m m

m

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Precipitação efetiva

Com S = 25400/CN - 254 e Ia = 0,2.S  Onde:

Pef: precipitação efetiva (acumulada) [ mm ]S: máxima capacidade de absorção da bacia [ mm ]Ia: perdas (absorções) iniciais [ mm ]

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Precipitação efetiva

TIM-II MACRODRENAGEMC

um

ula

tive

dir

ect

run

off

P, i

n in

ches

Cumulative rainfall P, in inches

TIM-II MACRODRENAGEMPrecipitação de Projeto:

Precipitação efetiva.Estimativa de CN em Belo Horizonte

(Ramos, 1998)

Grupo B: Solos Residuais dos gnaisses. Predominantemente solos profundos. Solos silto-arenosos ou areno-argilosos

 Grupo D: Filitos alterados,

formando camadas impermeáveis ou solos muito

delgados sobre a rocha intemperizada ou a rocha sã.

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Relação entre zoneamento, densidade populacional e impermeabilização

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Relação entre impermeabilização e coeficiente de escoamento superficial

Onde:

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Tabela - Parâmetros de escoamento superficial para o zoneamentoZona de

OcupaçaoC1(1)

CN (2)GH – B'

GH – D” Imp (3)

ZPAM 0,20 – 0,90 55 – 73 77 – 86 5%ZP-1 0,30 – 0,50 60 – 75 80 – 87 30%ZP-2 0,5 72 82 70%ZA-3 0,6 78 85 70%

ZAR-1 0,7 86 88 80%ZAR-2 0,75 87 89 80%

ZA 0,8 88 90 80%ZAP 0,8 88 90 80%ZHIP 0,9 92 94 80%ZCBA 0,9 92 94 80%ZCBA 0,9 92 94 80%ZCVN 0,9 92 94 80%ZEIS 0,7 85 90 70%ZE 0,30 – 0,90 60 – 90 80 – 94 30% – 80%

AS ETAPAS SIMPLIFICADAS DE ESTUDO

TIM-II MACRODRENAGEMExercício texto SCS – 3.1

 Bacia hidrográfica com CN = 80 e condições de umidade antecedente II: S = 25.400 / 80 - 254 = 63,5 mmIa = 0,2 . S = 12,7 mm Fa = [ S . ( P – Ia ) / ( P – Ia + S ) Para P > 12,7 mm, Fa = [ 63,5 . (P-12,7) / (P + 50,8) ] Pe = P – Ia – Fa Exemplo:t = 2 . hP = 22,9 mmFa = 8,8 mmPe = 1,4 mm

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Tabela - Cálculo da precipitação efetiva:

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Cheia de projeto

•Área da bacia•Declividade da bacia•Outros fatores morfológicos•Tipo de solo•Cobertura vegetal•Uso do solo•Estado inicial

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Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 1

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Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 2

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Cálculo do Hidrograma de Cheia: método do HU 3

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Hidrograma Unitário do SCS(Natural Resources Conservation Service)

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Hidrograma Unitário Triangular do SCS

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HUT do SCS: Formulação / Volume de escoamento superficial

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HUT do SCS: Formulação Relações entre tempos característicos do HUT ( tc, D, tp, trp)

•Segundo o SCS, o tempo de resposta pode ser calculado por:

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HUT do SCS: Formulação 

•Relações entre tempos característicos do HUT ( tc, D, tp, trp )

•Formulação final da vazão de pico:

•Formulação final da vazão de pico:

Qp = 0,208 . ( Ape / tp )  Qp = 0,208 . A . Pe / ( tp )

•A: área da bacia [ km2 ];

•Pe: precipitação efetiva [ mm ];

•tp: tempo de pico [ h ].

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Precipitação efetiva para o cálculo da convolução

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HU Final

Tempo [ h ]

Vaz

ão [

m3 /

s.m

m]

TIM-II MACRODRENAGEMCálculo da convolução

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Escoamento Superficial Direto

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Curva característica de um canal:exemplo Ribeirão Arrudas, área central

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Curva característica de um canal:exemplo Ribeirão Arrudas, área central

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Curva característica de um canal:exemplo Ribeirão Arrudas, área central

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Curva característica de um canal:Exemplo Ribeirão Arrudas, área central

Declividade: I = 0,0026 mNº de Manning: n = 0,022 mLargura: B = 21,0 mAltura máxima da calha: 1,5 mDeclividade dos taludes da calha: z = 7,0 mAltura máxima da parede vertical: 5,0 m Solução: Veja a seguir.

Dados do Trecho do canal do Arrudas:

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