HIDROLOGIA II

HIDROLOGIA II

PROF. CARLOS RUBERTO FRAGOSO JR.PROF. MARLLUS GUSTAVO F. P. DAS NEVES

HIDROLOGIA II

Unidade 1: Introdução à Hidrologia Aplicada

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

• CÓDIGO:• TIPO: ELETIVA• CURSO: MESTRADO – PPGRHS• CH: 3 HORAS SEMANAIS E 45 SEMESTRAIS• EMENTA:

– Hidrologia Aplicada. Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto. Controle de cheias através de medidas estruturais e não estruturais. Disponibilidade Hídrica. Regionalização de vazões. Sedimentos.


• OBJETIVO– dar aos alunos os conceitos avançados da ciência

hidrológica

• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO– Unidade 1: Introdução à Hidrologia Aplicada (0,5

aula)• Apresentação da disciplina• Definições• Aplicações da hidrologia Aplicada


• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO– Unidade 2: Vazão Máxima e Hidrograma de

Projeto (1,5 aula acumuladas – 2 aulas)• Conceitos • Vazões máximas com base na série histórica• Vazões máximas com base na precipitação• Hidrograma de projeto com base na série histórica• Hidrograma de projeto com base na precipitação

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

– Unidade 3: Controles de cheias (2 aulas acumuladas – 4 aulas)

• Enchentes e avaliação de enchentes • Medidas de controle estruturais • Medidas de controle não estruturais

– Unidade 4: Disponibilidade Hídrica (1 aula acum – 5 aulas)

• Vazões de estiagem• Regularização de vazões


• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO– Unidade 5: Regionalização de vazões (5 aulas

acumuladas – 10 aulas)• Introdução• Regionalização da vazão média• Regionalização da vazão máxima• Regionalização da vazão mínima• Regionalização da curva de regularização


• CONTEÚDO PROGRAMÁTICO– Unidade 6: Sedimentos (2 aulas acumuladas–

12 aulas)• Ciclo hidrossedimentológico• Erosão e deposição• Transporte fluvial• Morfologia fluvial

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINAAula Data Detalhamento

112/09/2013

Unidade 1 - Introdução à hidrologia aplicada: apresentação da disciplina, definições, aplicações da hidrologia Aplicada. Unidade 2 - Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto: conceitos.

2

19/09/2013

Unidade 2 - Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto: vazões máximas com base na série histórica, vazões máximas com base na precipitação, Hidrograma de projeto com base na série histórica, Hidrograma de projeto com base na precipitação

326/09/2013

Unidade 3 - controles de cheias: enchentes e avaliação de enchentes, medidas de controle estruturais, medidas de controle não estruturais

4 03/10/2013 Unidade 3 - controles de cheias

510/10/2013

Unidade 4 - disponibilidade Hídrica: vazões de estiagem, regularização de vazões

6 17/10/2013 Prova de conceitos7 24/10/2013 Unidade 5 - Regionalização de vazões: introdução8 31/10/2013 Unidade 5 - Regionalização de vazões: regionalização da vazão média9 07/11/2013 Unidade 5 - Regionalização de vazões: regionalização da vazão máxima

10 14/11/2013 Unidade 5 - Regionalização de vazões: regionalização da vazão mínima 21/11/2013 Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos

1128/11/2013

Unidade 5 - Regionalização de vazões: regionalização da curva de regularização

12 05/12/2013 Unidade 6 - Sedimentos: ciclo hidrossedimentológico, erosão e deposição13 12/12/2013 Unidade 6 - Sedimentos: transporte fluvial, morfologia fluvial14 19/12/2013 Prova prática15 09/01/2014 Recuperação


• AVALIAÇÃO– Trabalhos, provas de conceitos, 1 prova prática

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA• BIBLIOGRAFIA

– SANCHEZ, J. l988. Fundamentos de Hidrologia. Apostila. Instituto de Pesquisas Hidrálicas - UFRGS, 350p

– TUCCI, C. E.M. (Org.). Hidrologia. Ciências e aplicação. Porto Alegre: Ed. da Universidade: ABRH: EDUSP, 1993. 943p

– COLLISCHONN, W.; TASSI, R. Introduzindo Hidrologia. Apostila. Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS

– LINSLEY, R.; KOHLER, M. e PAULHUS, I. l967 . Hidrologia para Ingenieros. McGraw-Hill, Madrid. 350p.

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA• BIBLIOGRAFIA

– PINTO, N.; HOLTZ, A.C.; MARTINS, J. e GOMIDE, F.L. l976. Hidrologia Básica. Edgard Blucher. Sao Paulo. 278p

– WISLER, C. O. e BRATER, E.F. l964. Hidrologia. Livro Técnico. Rio de Janeiro. 484p.

– GARCEZ, L.N. l967. Hidrologia. Edgard Blucher. Sao Paulo. 249p.

– CHOW, V.T. l964. Handbook of Applical Hydrology. McGraw-Hill. New York, n.p

– NAGHETTINI, M; PINTO, E. J. A. 2007. Hidrologia estatística. CPRM. Belo Horizonte. 552p.

http://www.cprm.gov.br/ clique em Dados & Produtos

http://www.cprm.gov.br/

DEFINIÇÕES E APLICAÇÕES DA HIDROLOGIA APLICADA

• Hidrologia aplicada utiliza os princípios da hidrologia para planejar, projetar e operar sistemas de aproveitamento e controle de recursos hídricos– a consecução desses objetivos requer a quantificação

confiável das variabilidades espaciais e/ou temporais presentes em fenômenos hidrológicos: precipitação, escoamento e armazenamento superficiais e sub-superficiais, evapotranspiração, infiltração, armazenamento, propriedades físico-químicas e biológicas da água, conformações geomorfológicas, transporte de sedimentos, etc.


• estuda os diferentes fatores relevantes ao provimento de água para a saúde e para a produção de alimentos no mundo

• voltada para os diferentes problemas que envolvem a utilização dos recursos hídricos, preservação do meio ambiente e ocupação da bacia


• Principais áreas de desenvolvimento no Brasil:– Planejamento e gerenciamento da BH– Drenagem urbana e manejo de águas pluviais– Geração de energia– uso do solo rural– Qualidade da água– Abastecimento de água– Irrigação– Navegação– Estudo de regime de vazões (meio ambiente)– Efeitos de uso e ocupação do solo

HIDROLOGIA II

Unidade 2: Vazão Máxima e Hidrograma de Projeto

CONCEITOS

• Vazão máxima– maior vazão que ocorre numa seção do rio, num

período definido representa as condições de inundação do local

– o valor de vazão associado a um risco de ser igualado ou ultrapassado

• Hidrograma de projeto– sequência temporal de vazões relacionadas a um

risco de ocorrência caracteriza-se pelo seu volume, distribuição temporal e valor máximo (pico do hidrograma)

Vazões máximas

anuais

Ano civil 1 Ano civil 2 Ano civil 3

Hidrograma de projeto

Vazão máxima

Volume

CONCEITOS

Rio Mundaú estação fluviométrica Fazenda Boa Fortuna (código 39770000), anos de 1974 e 2006 Siscah

Toda a série

CONCEITOS

Vazões máximas anuais

Siscah

CONCEITOS

• Vazão máxima– previsão de enchentes e no projeto de obras

hidráulicas tais como condutos, canais, bueiros, entre outras

• Hidrograma de projeto– necessário quando o volume, a distribuição

temporal e o pico são importantes no funcionamento da obra hidráulica, como no caso de reservatórios e ensecadeiras

CONCEITOS

• Hidrograma de projeto: exemplo de aplicação– Determinação do volume a armazenar após efeitos da

urbanização

Trecho (canal, bacia, ...) Volume armazenado

CONCEITOS

• A determinação da vazão e o hidrograma, resultante de precipitações ocorridas ou com possibilidade de ocorrer, podem ser divididas em 2 classes– representação de um evento específico– Dimensionamento risco

• Tempo de retorno Probabilidade de que um valor seja ultrapassado

CONCEITOS

• O risco que uma vazão, com uma probabilidade associada, ocorra nos próximos anos é obtido pela expressão – RP = 1 - ( 1 - 1/Tr)N N é o número de anos

– expressão utilizada para verificar o risco de uma obra dentro de sua vida útil

• Um bueiro projetado para uma vazão máxima de 10 anos de tempo de retorno, tem o risco de falhar, nos próximos 5 anos, de 41%

CONCEITOS

• Obtenção da vazão máxima– Com base em série histórica: com dados históricos

no local de interesse e as condições da bacia não se modificaram ajustada uma distribuição estatística estimativa da vazão máxima para um Tr. Quando não existem dados ou a série é pequena precipitações ou regionalização de vazões máximas

– com base na precipitação: determinada com base no Tr escolhido para o projeto. A vazão resultante não necessariamente com o mesmo Tr diferentes fatores que envolve a transformação chuva - vazão

CONCEITOS

VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA SÉRIE HISTÓRICA

• Séries amostrais de vazão podem ser anuais ou parciais– séries anuais vazões máximas ocorridas em cada

ano. Desprezados os outros valores máximos ocorridos dentro do ano o 2º ou 3º maior valor num determinado ano pode ser superior ao maior valor observado num ano menos chuvoso

– séries parciais valores máximos escolhidos a partir de uma determinada vazão selecionada escolhida de tal forma a não incluir vazões pequenas e de existir pelo menos um valor por ano os eventos devem ser independentes entre si

Vazões máximas

anuais

Ano civil 1 Ano civil 2 Ano civil 3

O 2º maior valor do Ano civil 3 é maior que o maior valor do Ano civil 1 e do Ano civil 2

O uso do ano hidrológico ajuda a evitar isto e buscar a independência dos valores


Vazões máximas

Eventos devem ser independentes

O uso de séries parciais pode aproveitar todos os valores máximos


62 65 67 70 72 75 77 80 82 85 87 90 92 95 97 00 02 05 070

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2x 10

4

Tempo (anos)

Vaz

ão (

m3 /s

)

vazões máximas anuais

vazões diárias

valor limitevazões parciais

mediana

10-1

100

101

102

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5x 10

4

TR(anos)

vazã

o(m

3 /s)

séries parciais

séries anuais

10-1

100

101

102

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5x 10

4

TR(anos)

vazã

o(m

3 /s)

séries parciais

séries anuais

O ganho das séries parciais ocorre em tempos de retorno menores


• Algumas recomendações na escolha das vazões– para cada ano hidrológico, com período completo,

selecione a vazão máxima instantânea– na grande maioria dos postos fluviométricos não existe

linígrafo, sendo necessário utilizar a vazão máxima diária ou a maior vazão das leituras diárias

– quando o posto tem linígrafo obter o valor máximo


Máximo instantâneoMáximo de 2 valores diários

• Algumas recomendações na escolha das vazões– havendo um ano de dados incompletos verifique

se a falta de dados ocorre nos meses secos– Compare com postos vizinhos, observando se a maior

enchente na região está contida nos meses de falha– Só utilize este ano e seu valor, se a falha for no período

seco e/ou houver razões fortes para que o pico não tenha ocorrido no período de falha



• Condições da série para a análise estatística Na maioria das aplicações as séries devem ter como pré-requisito: estacionariedade e homogeneidade– Série estacionária certas propriedades estatísticas de

uma série hidrológica não se alteram ao longo do tempo– Independência de vazões um evento não é influenciado

pelo evento que passou e nem influencia o próximo– Série homogênea padrão de variabilidade, em torno de

seu valor médio, é único e idêntico, ao longo do tempo– Amostra representativa seus valores constituintes sejam

representativos da variabilidade presente no fenômeno hidrológico em questão


• Vazões máximas anuais chance de ocorrer dependência é pequena, devido ao tempo que separa cada enchente– Escolha da vazão máxima realizada, em geral, dentro do

ano hidrológico– O ano hidrológico corresponde ao período de 12 meses a

partir do início do período chuvoso e o fim da estação seca• Sudeste do Brasil para a maioria dos rios, inicia em outubro e

termina em setembro• Rio Grande do Sul inicia em maio e termina em abril• Há regiões em que a cheia pode ocorrer em qualquer mês do ano


Será que são independentes?


• Exemplos de não-estacionariedade pode haver mudança numa série provocada pelo aumento da urbanização (mudança gradual das características do escoamento), pela construção de reservatórios ou diques (alterando a série a jusante da barragem), pelo desmatamento, por exploração ou queima, mudando o comportamento do escoamento


O que será que houve?Implantação de reservatório?

A série não está estacionária e nem homogênea


Reservatório

Simular a cheia antes do reservatório para homogeneizar a série

Posto Flu


Série a montante do reservatório – balanço hídrico

Série a montante do reservatório – simulada a com modelo hidrológico


Série homogeneizada em um ponto a montante do reservatório


• Representatividade a confiabilidade dos parâmetros calculados com base na série histórica depende do no de valores, das incertezas e da sua representatividade. – Incerteza diferença entre as estatísticas da amostra e

os parâmetros da população. Principais fontes: erros de processamento e medição da vazão, a falta de representatividade da amostra e aqueles devidos à não-homogeneidade

• Pode-se utilizar de dados de precipitação para verificar a representatividade as séries são mais longas


• Principais distribuições estatísticas usadas em hidrologia: Empírica, Log-Normal, Gumbel e Log-Pearson III.– Beard (1974) examinou enchentes de 300 estações nos

EEUU comparando diferentes métodos as distribuições Log-Normal e Log-Pearson III foram as únicas que não apresentaram resultados tendenciosos, enquanto que esta última apresentou resultados mais consistentes.

– O autor recomendou o uso da Log-Pearson III com coeficiente de assimetria regionalizado para amostras pequenas. A seguir são apresentadas, de forma resumida, as distribuições Gumbel e Log-Pearson III


• Distribuição de Gumbel

– onde P(Q ≥ Q0) é a prob. da vazão Q ser maior ou igual a Q0, e

– É a variável reduzida µ e são parâmetros da distribuição e estimados com base na média e desvio padrão dos valores da série

– onde e s são a média e o desvio padrão das vazões, respectivamente

yeeQQP 1)( 0

Q

y

s 78,0 5772,0x


– posição de plotagem (Grigorten)

– onde i é a posição das vazões (ordem decrescente) e N é o tamanho da amostra

12,0

44,0)( 0

N

iQQP


• Distribuição Log-Pearson III variante da Gama, possui 3 parâmetros: média, desvio padrão e coeficiente de assimetria dos logaritmos das vazões, estimados por

N

Qx i

log1

)log( 2

N

xQs i

3

3

s )2)(1(

) (log

NN

xQNG


• A estimativa da vazão para um tempo de retorno T é obtida por

– onde K(T,G) é o coeficiente obtido no quadro a seguir

• A equação de posição de plotagem recomendada para a distribuição Log-Pearson III é a seguinte

sGTKxQT ,log

1,0

4,0

N

iP


PROBABILIDADESG

0.50 0.20 0.10 0.04 0.02 0.013.0 -0.396 0.420 1.180 2.278 3.152 4.0512.6 -0.368 0.499 1.238 2.267 3.071 3.8892.2 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.7051.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.4991.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.2711.0 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.0220.6 -0.099 0.800 1.328 1.939 2.359 2.7550.2 -0.333 0.830 1.301 1.818 2.159 2.4720.0 0.0 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326-0.2 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178-0.6 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880-0.1 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.270 1.318-1.8 0.282 0.799 0.945 1.035 1.069 1.087-2.2 0.330 0.752 0.844 0.888 0.900 0.905-2.6 0.368 0.696 0.747 0.764 0.768 0.769-3.0 0.396 0.636 0.660 0.666 0.666 0.667

Valor de K para a distribuição Log-Pearson Tipo III

É interessante que tenhamos, no mínimo, 10 a 15 anos de dados


• Para valores de G entre -1 e 1, o valor de K pode ser estimado por

– onde Kn é o coeficiente para G = 0 do Quadro anterior

11

66

23

GGK

GK n


• Limites de confiança medir o grau de incerteza para cada estimativa pontual de vazão, estimam-se os limites inferior e superior

• Para a distribuição Log-Pearson III, temos

– onde (logQ) é o logaritmo da vazão no limite de confiança, com nível de significância ; K é o parâmetro para o limite de confiança de nível de significância

sKxQ log


• Cálculo de K e K1-

– Limite superior

– Limite inferior

– onde p é a probabilidade, Zp valor de K para a probabildade p (retira-se do anexo A.7 – Tucci), Z é o valor de K para o nível de significância (Z da curva normal) e G = 0 e N é o tamanho da amostra

a

baZZK

pp

2

a

baZZK

pp

2

1

121

2

N

Za

N

ZZb p

22


Q

Tr = 1/p


Máximos anuais: rio Paraopeba, na estação Ponte Nova do Paraopeba (código 40800001), localizada na região centro sul de MGentre os anosde1938 e 1999



• Marcas históricas– Informações históricas de marcas d’água que

ocorreram antes da instalação do posto que gerou a série contínua

H anosN anos

z valores

marcas


H anosN anos

z valores

marcas

Dos z valores n vieram da série contínua de tamanho N (laranjas da série contínua)De N valores sobraram N* = N – n na série contínua (azuis na série contínua)z valores peso 1, para os demais N* valores peso *N

zHw


N

Qx i

log

1

)log( 2

N

xQs i

3

3

s )2)(1(

) (log

NN

xQNG

H

QQwx z

loglog

1

)log()log( 22

H

xQxQws z

3

33

s )2)(1(

) (log) (log

HH

xQxQwHG z

Mudam as fórmulas um pouco cap. 14 do Tucci

• A vazão máxima pode ser estimada com base na precipitação– por métodos que representam os principais processos

da transformação chuva- vazão– pelo método racional, que engloba todos os processos

em apenas um coeficiente

• O método racional é largamente utilizado na determinação da vazão máxima de projeto para bacias pequenas ( 2 km2)

VAZÕES MÁXIMAS COM BASE NA PRECIPITAÇÃO

i bacia iImpermeável

áreavazão

tempoárea

volume

tempolâmina

i

i baciaAQ


Método racional

Permeável

i baciaAQ

iC

Considerando agora a bacia com suas isócronas (linhas de iguais tempos de viagem)


Método racional

Considerar chuva de intensidade i, começando no tempo t = 01.t = 1h área a contribui com a vazão por unidade de área no exutório = C.i.a2.t = 2h área a+b contribui com a vazão por unidade de área no exutório = C.i.(a+b)3.t = 3h área a+b+c contribui com a vazão por unidade de área no exutório = C.i.(a+b+c)4.t = 4h área a+b+c+d contribui com a vazão por unidade de área no exutório = C.i.(a+b+c+d)5.t = 5h ... área a+b+c+d contribui com a vazão por unidade de área no exutório = C.i.(a+b+c+d)


Método racional

• Princípios básicos – Modelo aproximadamente determinístico

Coeficiente C é a razão entre a vazão de pico do escoamento superficial e a intensidade de chuva

– O método assume que não há armazenamento temporário de água na superfície da bacia de drenagem

– Duração da chuva intensa igual à duração crítica da chuva, normalmente tomada igual ao ao tc

– Em bacias pequenas piores condições devido a chuvas convectivas que possuem pequena duração e grande intensidade



• Princípios básicos – adota um coeficiente único de perdas, denominado C,

estimado com base nas características da bacia– não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal

das vazõesQmax = 0,278 . C . I . A

– onde I é a intensidade da precipitação em mm/h; A é a área da bacia em km2 e; C é o coeficiente de perdas ou coeficiente de escoamento. A vazão máxima Qmax é dada em m3/s

• Como estimar o coeficiente C?– baseada em tabelas em função do uso e cobertura do

solo, para áreas rurais e áreas urbanas– a é de se esperar que C varie com o Tr com a

magnitude da enchente aumento da intensidade mudam as perdas é utilizado um multiplicador para o valor de C de acordo com o tempo de retorno

– Se eu quiser estimar C em uma bacia com vários tipos de solo, vários tipos de uso e cobertura do solo?


• Como estimar o I?– Curvas IDF

onde a, b e d são coeficientes ajustados ao local de interesse

– Tempo de concentração tc diversas equações empíricas e semi-empíricas Livro Drenagem Urbana ou Artigo da RBRH (interessante)

• SILVEIRA, A. L. L. Desempenho de fórmulas de tempo de concentração em bacias urbanas e rurais. In: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v 10 n. 1 Jan/Mar 2005, 05-24.

dc

br

)t(cTa

I


• Quais as limitações do método racional?– Aplicável a pequenas bacias afluentes a pequenas estrutura de

drenagem, por exemplo– As características da superfície da bacia devem ser

homogêneas. Na prática, isto é incomum, o que leva ao calculo do C composto

– Tipos e superfície excessivamente proporcional devem ser evitadas (exemplo 95% pavimentada e 5% mata se a vertente da bacia para pela mata, o tc é majorado e não representativo da bacia intensidade baixa)

– Bacia que alaga demais afeta a vazão máxima efeito de jusante

– O método não calcula hidrogramas


HIDROGRAMA DE PROJETO• Não há o compromisso de representar fielmente o

fenômeno. Ele deve permitir o dimensionamento em uma situação limite

• Obtenção do hidrograma de projeto (HP)– Com base na vazão

• Hidrograma crítico• Estatísticas dos hidrogramas

– Com base na precipitação Maneira mais comum hidrograma associado a• Precipitações associadas à probabilidade de

ocorrência (mais comum)• Precipitação máxima provável: grandes obras

HP COM BASE NA PRECIPITAÇÃO• Como obter o HP?

– é obtido pela transformação da chuva de projeto (hietograma de projeto) na bacia ou sub-bacia e a propagação da mesma através da superfície da bacia, canais e reservatórios, até a seção de interesse

• Passos1.Discretização da bacia sub-bacias2.Precipitação de projeto Duração (tc), TR PDF ou

IDF P ou I distribuição temporal (hietograma de projeto)

3....

• Passos

3. Perdas e condições iniciais: Hietograma de projeto algoritmo de perdas e infiltração Pef em cada sub-bacia

4. Escoamento superficial e subterrâneo: Pef em cada sub-bacia propagação (HU, reservatório linear ou não linear, etc) hidrogramas em cada sub-bacia

5. Escoamento em rios e reservatórios: Hidrogramas a montante de rios ou reservatórios Método de Puz (reservatório), onda cinemática, difusão, método de Muskingun, equações completas de Saint Venant (rios, galerias, etc.)

HP COM BASE NA PRECIPITAÇÃO

HUPef

hidrogramas

Esc.superficial

Esc. em rio

Esc. emreservatório


• Discretização da bacia Leva-se em conta– uniformidade espacial da precipitação – Homogeneidade da cobertura vegetal– Tipo de solo– Relevo– Locais de interesse onde quero saber o

hidrograma?– Onde há obras hidráulicas e outras interferências no

escoamento?


Bacia do riacho do Sapo

1

2

3 4

65

7

89

1011

12

1314

1516

17

18


• Precipitação de projeto– A precipitação de projeto ou chuva de projeto traz o

risco, que é admitido ser o mesmo do hidrograma resultante

• Caracterização da chuva de projeto– Chuva total na duração escolhida a duração é

maior ou igual ao tc geralmente obtida pela curva PDF ou IDF

– Distribuição espacial o dado de precipitação é pontual (A = 25 ≤ km2) precipitação máxima pontual


• Caracterização da chuva de projeto– o ideal é que tenhamos vários postos pluviométricos

para construirmos: curvas altura-área-duração e isoietas

– e/ou para determinar precipitação máxima média pontual (método de Thiessen)

– A distribuição espacial em cada sub-bacia é realizada com base, por exemplo, nas isoietas que abrangem a mesma


• Caracterização da chuva de projeto– Menezes polígonos de Thiessen para 3

pluviômetros do Reginaldo HP para a Pmédia


• Caracterização da chuva de projeto– Distribuição temporal deve-se

• Definir o intervalo de tempo: máximo 1/5.tc e 1/3.tp (tempo de pico)

• Atenção: sub-bacias diferentes tc diferentes

• Métodos: baseados em estatísticas da distribuição temporal (método de Huff), baseados na IDF (método Chicago), método dos blocos alternados, baseado num evento histórico escolhido


• Caracterização da chuva de projeto– A distribuição temporal em cada sub-bacia é obtida

com base no posto mais próximo– Se tivermos vários pluviômetros na bacia, e em cada

um uma curva IDF, a chuva de projeto em cada sub-bacia, para cada Tr, pode ser obtida pela interpolação do inverso do quadrado da distância


• Caracterização da chuva de projeto– Livro do Tucci cap. 5– Livro Drenagem Urbana cap. 2– BEMFICA, Daniela C. Analise da aplicabilidade de

padrões de chuva de projeto a Porto Alegre. 1999. xii,109,13 f. : il. ; 30cm. Dissertação (mestrado)-UFRGS. IPH. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental. Porto Alegre, 1999

– TCC Eng. Civil: Estudo da distribuição espacial e temporal da precipitação na bacia do riacho Reginaldo, Maceió-AL. Danilo José B. Menezes. 2009


Método de Huff aplicado a dados da bacia do Reginaldo

precipitação / duração (%) – eventos Grupo I

precipitação / duração (%) – eventos Grupo II

Classifica os eventos em 4 grupos de acordo com oquartil onde caiu a precipitação máxima


Método de Huff aplicado a dados da bacia do Reginaldo

precipitação / duração (%) – eventos Grupo I

precipitação / duração (%) – eventos Grupo II

Classifica os eventos em 4 grupos de acordo com oquartil onde caiu a precipitação máxima


• Perdas e condições iniciais

– As perdas compreendem a abstração inicial (armazenamentos na interceptação, em depressões), a infiltração e as perdas por evaporação e evapotranspiração (geralmente desprezadas)

– Alguns métodos permitem estimar o hidrograma de projeto em condições anteriores de umidade baixa, média ou alta, como o SCS


• Escoamento superficial e subterrâneo– abstração diferença entre o aporte de precipitação e

a Pef (também chamada de escoamento superficial direto ou ainda precipitação ou chuva excedente ) é aquela disponível para o escoamento

– Para Pef algortimo de infiltração vários métodos: mais complexos (equação de Richards); mais empíricos (Green e Ampt). Há 2 métodos índices simplificados de bastante uso: o método do índice e o método já citado do SCS

– Usa-se também a equação de Horton algoritmo IPH II


• Escoamento superficial e subterrâneo– Livro Maidment (1992): 5 abordagens para se estimar o

escoamento superficial1. Perda fração constante da chuva em cada período de

tempo. Se a chuva tem uma intensidade constante, uma proporção simples do total de chuva. Este é o conceito do coeficiente de escoamento


Ver método racional


escoamento superficial2. Perda taxa constante o excesso de chuva é um

resíduo ou não há excesso, pois a capacidade de infiltração foi satisfeita



escoamento superficial3. Perda inicial, seguida de uma taxa de perda contínua

constante. Similar ao modelo 2, exceto que nenhum escoamento superficial ocorre até que uma dada capacidade de perda inicial for

satisfeita, independentemente da taxa de chuva



escoamento superficial4. Perda Curva de infiltração ou equação representando

taxas (capacidades) decrescentes com o tempo. Pode ser uma curva empírica ou um modelo fisicamente



escoamento superficial5. Perda Relação chuva-vazão padrão tal como a relação

do SCS


• Escoamento superficial e subterrâneo– O método cada vez mais comum SCS, sendo vários

os pacotes computacionais: SWAT, SWMM, IPHS1, etc.– propagação HU, reservatórios lineares (IPH II) e não

lineares– Geralmente, os métodos de HP são utilizados para

eventos associados a um TR e desconsideram o escoamento de base

– O algormito IPH II propaga o escoamento subterrâneo com o reservatório linear simples


• Hidrograma crítico escolher um hidrograma crítico para definir a forma do HP (SOKOLOV, 1975)

• Estatística dos hidrogramas estatística das vazões máximas de diferentes durações para construir um HP (PFASTETTER, 1976)

HP COM BASE NA VAZÃO

• Passos - Hidrograma crítico 1. Dentre vários hidrogramas, selecione o hidrograma

histórico mais crítico quanto à distribuição temporal;2. Ajuste uma distribuição estatística às vazões (de todos

os hidr.) máximas instantâneas (Qp) e para as vazões Qm = Qp/td, onde td é a duração;

3. Determine a vazão instantânea (Qp) e a vazão Qm, para o TR escolhido;

4. Calcule o coeficiente K = Qp/Qx, onde Qx é a vazão máxima do hidrograma observado;

5. Calcule as ordenadas do HP por Qt = K.Qi, onde Qi são as vazões do hidrograma observado;


• Passos7. As vazões resultantes devem ser ajustadas para que o

somatório resultante apresente volume igual e V = Qm

.td.

• Limitações– O volume o pico não ocorrem necessariamente no

mesmo evento, para o mesmo TR, o que pode tornar difícil o ajuste mencionado;

– Nada indica que as condições de cheia se repetirão para a combinação prevista fazer este procedimento para diferentes padrões de hidrogramas observados



V1

V2

Qp1

Qp2

td1

td2

Qp = f (TR)

TR

Qp e Qm

Qm = f (TR)

,...,d2

p2m2

d1

p1m1 t

QQ

t

QQ


V2

Qp2

td2

Supor que este foi o escolhido como crítico

Qp = f (TR)

TR

Qp e Qm

Qm = f (TR)

TR = 50

Qp50

Qm50

p2

p50

x

p50

Q

Q

Q

QK

it QKQ


p2

p50

x

p50

Q

Q

Q

QK

it QKQ

iQ 1iQ

Admitimos ser válida a proporcionalidade p2

p50

i

t

Q

Q

Q

Q

Verificar se d2m5050 tQV

• Tomar uma série de vazões pode ser alguma já trabalhada de algum aluno

• Utilizar o método do hidrograma crítico para estabelecer um HP, sendo

TRABALHO

Documents

HIDROLOGIA II