TIM-II MACRODRENAGEM
As principais questões do projeto
1.Qual será o tratamento do fundo de vale?
-concepção do canal: Q. Materiais.
-planejamento de uso do solo e da ocupação do vale
-nível de risco de inundação
-condicionantes sanitárias e ambientais
u , Fr
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2.Qual será a vazão de dimensionamento?
3.Qual será o volume de água a escoar?
4.Qual será o risco aceitável do projeto?
5.Haverá necessidade de armazenamento na
bacia (amortecimento de cheia)?
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TIM-II MACRODRENAGEM
Profundidade X Tempo de Retorno
9
8
P (m)
7
6
5
4
3
2
0
10
20
30
T (anos)
40
50
60
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1

R  1  1  
T

n
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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TIM-II MACRODRENAGEM
TIM-II MACRODRENAGEM
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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]
mT,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 até
o 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 do
talvegue 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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Tabela 7.4 – Quantis adimensionais de freqüência para diversas durações de precipitação e tempos de retorno.
T (anos)
t
10 min
15 min
30 min
45 min
1h
2h
3h
4h
8h
14h
24h
1,05
1,25
2
10
20
50
100
200
500
1000
0,691
0,695
0,707
0,69
0,679
0,683
0,679
0,688
0,674
0,636
0,636
0,828
0,83
0,836
0,827
0,821
0,823
0,821
0,826
0,818
0,797
0,779
1,013
1,013
1,013
1,013
1,014
1,014
1,014
1,013
1,014
1,016
1,017
1,428
1,422
1,406
1,43
1,445
1,439
1,445
1,432
1,451
1,503
1,55
1,586
1,578
1,557
1,589
1,61
1,602
1,61
1,591
1,618
1,69
1,754
1,791
1,78
1,751
1,795
1,823
1,813
1,823
1,798
1,834
1,931
2,017
1,945
1,932
1,897
1,949
1,983
1,97
1,983
1,953
1,996
2,112
2,215
2,098
2,083
2,023
2,103
2,143
2,125
2,143
2,108
2,157
2,292
2,412
2,3
2,282
2,035
2,305
2,353
2,335
2,353
2,311
2,37
2,53
2,672
2,452
2,432
2,38
2,459
2,512
2,492
2,512
2,465
2,531
2,71
2,862
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Distribuição temporal da precipitação
Precipitação de Projeto ( T = 50 anos)
Tempo ( x 10 min )
Bacia do Córrego Engenho Nogueira:
Chuva de Projeto; T = 50 anos
Hietograma adimensional com probabilidade de excedência 50%
Precipitação
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Duração (inferior a 1 hora)
Precipitação
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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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Precipitação de Projeto: Precipitação efetiva
Chuva de Projeto ( T = 60 anos)
Tempo ( x 10 min )
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Precipitação efetiva
Com
S = 25400/CN - 254
e
Ia = 0,2.S
Onde:
Pef:
S:
Ia :
precipitação efetiva (acumulada) [ mm ]
máxima capacidade de absorção da bacia [ mm ]
perdas (absorções) iniciais [ mm ]
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Precipitação efetiva
Cumulative direct runoff P, in inches
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Cumulative rainfall P, in inches
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Precipitação de Projeto:
Precipitação efetiva.Estimativa
de CN em Belo Horizonte
(Ramos, 1998)
Grupo B: Solos Residuais dos
gnaisses. Predominantemente
solos profundos. Solos siltoarenosos 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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AS ETAPAS SIMPLIFICADAS DE ESTUDO
Tabela - Parâmetros de escoamento superficial para o zoneament
Zona de
CN (2)
C1(1)
GH – D”
Imp (3)
Ocupaçao
GH – B'
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%
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Exercício texto SCS – 3.1
Bacia hidrográfica com CN = 80 e condições de umidade antecedente II:
S = 25.400 / 80 - 254 =
Ia = 0,2 . S =
63,5 mm
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.h
P=
Fa =
Pe =
22,9 mm
8,8 mm
1,4 mm
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Tabela - Cálculo da precipitação efetiva:
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TIM-II MACRODRENAGEM
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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Vazão [m3/s.mm]
HU Final
Tempo [ h ]
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Cálculo 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
Dados do Trecho do canal do Arrudas:
Declividade:
Nº de Manning:
Largura:
Altura máxima da calha:
Declividade dos taludes da calha:
Altura máxima da parede vertical:
Solução:
Veja a seguir.
I=
n=
B=
z=
0,0026 m
0,022 m
21,0 m
1,5 m
7,0 m
5,0 m
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