Perodo de retornoPerodo de retorno (Tr) o perodo de tempo mdio que um determinado evento hidrolgico igualado ou superado pelo menos uma vez. Na prtica em microdrenagem o perodo de retorno maior ou igual a 25 anos. Na Inglaterra est sendo usado para microdrenagem perodo de retorno de30anos. Em bueiros e rios adotar Tr=100anos.

Intensidade da chuva

Intensidade (I ou i) a precipitao por unidade de tempo, obtida como a relao I= P / t, se expressa normalmente em mm/hora ou mm/minuto.Equao geral

in=intensidade de precipitao (mm/h);t=durao do evento (h)TR=perodo de retorno (anos);K, a, b, c = parmetros relativos localidade.

Tempo de concentraoO tempo de concentrao o tempo que leva uma gota de gua mais distante at o trecho considerado na bacia.Existem trs maneiras em que a gua transportada em uma bacia: a primeira o escoamento superficial, a segunda o escoamento em tubos e a terceira o escoamento em canais, incluso sarjetas.Existem vrias frmulas empricas para determinar o valor do tempo de concentrao, mas sem dvida o melhor usar a Equao de Kirpich

em que:tc = tempo de concentrao, em h;L = comprimento do talvegue principal, em km; eH = desnvel entre a parte mais elevada e a seo de controle, em m.

A obteno do tempo de concentrao uma informao importante, porm difcil de ser obtida. Enfim como diz (McCuen,1993), o projetista deve saber que no possvel obter o valor do tempo de concentrao por um simples mtodo.

Coeficiente C da frmula RacionalO coeficiente C de escoamento superficial e tambem conhecido como coeficiente de runoff ou coeficiente de deflvio.Por definio coeficiente de runoff a razo entre o volume total de escoamento superficial no evento e o volume total precipitado (Tucci, RBRH,2000).Para a determinao de C recomendamos no usar tabelas em sim a equao de Schueler, 1987.

Rv= 0,05+ 0,009 x AI

Sendo:Rv= coeficiente volumtricoAI= area impermeavel (%)

Fazemos C = Rv e temos:C= 0,05+ 0,009 x AI

Deve-se ter o cuidado em adotar a area impermeavel AI (%). Quando em uma rea no pr-desenvolvimento temos somente terra temos que pensar que h o pisoteio de animais, uma estrada de terra, uma pequena casa, enfim pode se adotar cerca de 5% a 10% de area impermeavel.

Exemplo 2.1

Dada rea da bacia A= 5ha, com rea impermeavel de 60% no ps-desenvolvimento e intensidade da chuva I= 200mm/h. Calcular a vazo de pico Q no pr-desenvolvimento e ps-desenvolvimento.

Para o pr-desenvolvimentoAdotamos AI= 10%

C= 0,05+ 0,009 x AIC= 0,05+ 0,009 x 10= 0,14

Qpr= C . I . A /360 = 0,14 x 200mm/h x 5ha/360= 0,39 m3/s

Para o ps-desenvolvimentoAI=60%

C= 0,05+ 0,009 x AIC= 0,05+ 0,009 x 60= 0,59

Qps= C . I . A /360 = 0,59 x 200mm/h x 5ha/360= 16,39 m3/s

Quando a bacia apresenta ocupao muito variada deve ser usada a mdia ponderada:

C1 . A1+C2 . A2 + C3 . A3 +...+ Ci . AiC= --------------------------------------------------------A1+A2+ A3 +...+ Ai

Sendo:C1 ,C2 ,C3 ,...Ci = coeficientes de escoamento superficial para as reas A1+A2+ A3 +...+ Ai, respectivamente; A1,A2, A3,...Ai = reas que possuem coeficientes C1 ,C2 ,C3 ,....Ci.

C=coeficiente de escoamento superficial obtido pela mdia ponderada efetuada.

Quando se tratar de rea impermevel e rea permevel necessrio muito cuidado na aplicao da mdia ponderada, podendo a mesma nos levar a erros, pois muitas vezes somente a rea impermevel fornece um valor bem superior a rea permevel e a mdia enganar os resultados.

O Exemplo (2.2) esclarecer melhor.

Area impermevel diretamente conectada:

Dizemos que uma rea impermevel diretamente conectada quando o lanamento das guas pluviais se d diretamente em galerias de guas pluviais.Akan e Bedient, 2008 ressaltam que quando a area impermeavel for diretamente conectada necessario fazer um clculo com ela separada da area a montante. O Exemplo (2.2) mostrar o que pode acontecer.

Exemplo 2.2- O objetivo deste exerccio esclarecer como funciona o mtodo racional.

Calcular a vazo mxima para perodo de retorno Tr=10anos, usando o mtodo racional para uma bacia com 12ha. A bacia superior permevel e tem rea de 5ha e C=0,2. A bacia inferior mais desenvolvida e tem rea de 7ha e C=0,6. O tempo de concentrao at o ponto de controle considerando as duas bacias de 30min. Considerando a existncia de somente a bacia inferior com 7ha, C=0,6 e tempo de concentrao de 10min.

Vamos calcular o coeficiente de escoamento superficial composto que ser:C1 . A1+C2 . A2C= ---------------------------A1+A2Sendo: C1=0,20 C2=0,6 A1=5ha A2=7ha

0,20 . 5 + 0,6. 7C= -------------------------- = 0,435+7

Q= C . I . A/ 360

A=12ha

Supondo para tc=30min, Tr=10anos obtemos I= 92,0mm/h

Q= 0,43x 92,0x 12 /360 = 1,31 m3/s

Obtemos ento a vazo de pico da bacia de 12ha, que de 1,31 m3/s

Akan,1995 recomenda que quando a bacia inferior desenvolvida, isto , quando a mesma mais impermevel que a superior, tem que ser feita verificao.

Assim usando somente a bacia inferior com 6ha, C=0,6, tc=10min, Tr=10anos obtemos:

I=146,4mm/h e A=6ha

Q= C . I . A/360 = 0,6 x 146,4 x6 /360 = 1,45 m3/s

Portanto, usando somente a bacia inferior mais desenvolvida achamos uma vazo de pico de 1,45m3/s que maior que a vazo achada da bacia toda usando o coeficiente C ponderado que resultou em vazo de 1,31m3/s.

A interpretao segundo Akan, que o pico de vazo se d a 10min com vazo de 1,45m3/s e o tempo em que toda a bacia contribuir na seo de controle de 30min.

Obs.: Limitaes e premissas da frmula racional.

1) No considera o tempo para as perdas iniciais.2) No considera a distribuio espacial da chuva.3) No considera a distribuio temporal da chuva.4) No considera o efeito da intensidade da chuva no coeficiente C.5) No considera o efeito da variao do armazenamento da chuva.6) No considera a umidade antecedente no solo.7) No considera que as chuvas mais curtas eventualmente podem dar maior pico.8) A frmula racional s pode ser aplicada para reas at 80 ha.

Mtodo Racional Modificado

Este mtodo deve ser utilizado para reas maiores que 80 ha at 200 ha.

Mtodo de I - Pai Wu

Mtodo desenvolvido em 1963 sendo aplicado a reas maiores que 200 ha at 20.000 ha.

em que :

F = fator de ajuste relacionado com a forma da bacia;L = comprimento axial da bacia, em km;A = rea da bacia, em ha; eK = coeficiente de distribuio espacial da chuva

Exerccios

1) Calcular o tempo de concentrao pela Equao de Kirpich:

- rea da bacia: 38,8 km2;- Comprimento do talvegue: 15 km;- Altitude mdia: 1133 m;- Altitude da seo de controle: 809 m;- Declividade mdia da bacia: 0,022 m/m;- Elevao mxima: 1480 m.

2) Estimar a vazo de um extravasor para uma barragem de terra, sobre um crrego cuja rea de drenagem 0,7 km2, sabendo-se que, o talvegue principal possui 4,5 km de extenso e o desnvel entre a cabeceira e a seo da barragem de 60 m. A rea est ocupada da seguinte forma: 50% com pastagem, 30% com culturas anuais e 20% com florestas. A declividade mdia da bacia de 9,5% e o solo de textura mdia.A barragem ter uma vida til estimada em 30 anos e admite-se um risco de colapso de 10%. A equao da chuva intensa para a regio :

3) (Questo 19 do Concurso Pblico da ANA 2002) Considerando a cobertura vegetal em uma bacia hidrogrfica, indique a afirmativa INCORRETA:

a) O reflorestamento das encostas de uma bacia hidrogrfica tende a aumentar o tempo de concentrao da bacia.b) O reflorestamento dos terrenos tende a diminuir o coeficiente de runoff das chuvas.c) O reflorestamento dos terrenos tende a diminuir a capacidade de infiltrao das bacias e aumentar o potencial erosivo das chuvas.d) A urbanizao dos vales fluviais tende a aumentar a produo de escoamento superficial das chuvas intensas e o tempo de concentrao das bacias.e) A urbanizao de uma bacia hidrogrfica tende a reduzir as taxas naturais de recarga subterrnea por infiltrao de chuva.

4) (Questo 07 do Provo de 1996 de Engenharia Civil) Voc foi chamado para analisar e atualizar um projeto de canalizao de um rio, a jusante de uma regio que se desenvolveu muito nos ltimos 20 anos, em funo da extrao de madeira de suas florestas e da implantao de uma agropecuria intensiva. 0 projeto foi elaborado nos anos 70 e utilizou os dados pluviomtricos e fluviomtricos do perodo de 1950 a 1970. Atualmente, os dados abrangem desde 1950 a 1995. Aps ter analisado estatisticamente os dados pluviomtricos e fluviomtricos disponveis a respeito da bacia, voc observou que:

* tanto os valores pluviomtricos do perodo de 1950 a 1970 (projeto original) como os valores pluviomtricos da atualizao do projeto (1950 a 1995) possuem uma mesma tendncia, ou seja, a probabilidade de ocorrncia de um certo valor continua praticamente a mesma, independente do tamanho da amostra.

* os valores fluviomtricos no tocante s vazes apresentam uma tendncia diferente. Os valores obtidos para um mesmo tempo de recorrncia para o perodo de 1950 a 1970 (projeto original) so inferiores aos obtidos para o perodo de 1950 a 1995 (atualizao do projeto).

a) Quando voc for redigir o relatrio, quais sero os seus argumentos para explicar a diferena de vazo encontrada entre o projeto original e a atualizao do projeto?