LISTA PARA ESTUDO DE HIDROLOGIA 2 – Defina precipitação. Entende-se por precipitação a água proveniente do vapor de água da atmosfera depositada na superfície terrestre sob qualquer forma: chuva, granizo, neblina, neve, orvalho ou geada. Representa o elo de ligação entre os demais fenômenos hidrológicos e fenômeno de escoamento escoamento superficial, sendo este o que mais interessa ao engenheiro. 3 – Quais são os elementos necessários necessários para a formação da precipitação? Umidade atmosférica: devido a evapotranspiração evapotranspiração Mecanismo de resfriamento do ar: (ascenção do ar úmido): quanto mais frio o ar, menor sua capacidade de suportar a água em forma de vapor, o que culmina com a sua condensação. Pode-se dizer que o ar se resfria na razão de 1°C por 100m, até atingir a condição de saturação. Presença de núcleos higroscópios Mecanismo de crescimento das gotas: -coalescência: processo de crescimento devido ao choque de gotas pequenas originando outra maior. -difusão de vapor: condensação do vapor d’água sobre a superfíc ie de uma gota pequena. 4- Quais são os fatores que geram a ascensão do ar úmido, para que ocorra assim seu resfriamento? Ação frontal de massas massas de ar; convecção térmica térmica e relevo. 5 – O que caracteriza o tipo de precipitação? A maneira com que o ar úmido úmido ascende. 6 – A que estão associadas às precipitações ciclônicas, e quais são suas características? Estão associadas com o movimento de massas de ar de regiões de alta pressão para regiões de baixa pressão. Essas diferenças de pressão são causadas por aquecimento desigual na superfície terrestre. Elas são de longa duração e apresentam intensidades de baixa a moderada, espalhando-se por grandes áreas. Por isso são importantes, principalmente no desenvolvimento e manejo de projetos em grandes bacias hidrográficas. 7 – Explique os dois tipos de precipitação ciclônica. Frontal: tipo mais comum resulta da ascensão do ar quente sobre o ar frio na zona de contato entre duas massas de ar de características diferentes. Se a massa de ar se move de tal forma que o ar frio é substituído por ar mais quente, a frente é conhecida como frente quente, e se por outro lado, o ar quente é substituído por ar frio, a frente é fria. Não frontal: é resultado de uma baixa barométrica, baro métrica, neste caso o ar é elevado em consequência de uma convergência horizontal em áreas de baixa pressão. 8 – Como surgem as precipitações convectivas? convectivas? Onde elas são comuns? O aquecimento desigual da superfície terrestre provoca o aparecimento de camadas de ar com densidades diferentes, o que gera uma estratificação térmica da atmosfera em equilíbrio instável. Se esse equilíbrio, por qualquer motivo (vento, superaquecimento), for quebrado, provoca uma ascensão brusca e violenta do ar menos denso, capaz de atingir grandes altitudes. Elas são comuns em regiões tropicais.
9 – Quais são as características da precipitação convectiva? Grande intensidade e curta duração, concentradas em pequenas áreas (chuvas de verão). São importantes em projetos em pequenas bacias. 10 – Como surgem as precipitações orográficas? Resultam da ascensão mecânica de correntes de ar úmido horizontal sobre barreiras naturais, tais como montanhas. As precipitações da Serra do Mar são exemplos típicos. 11 – Como é expressa a quantidade de chuva? E como ela é avaliada? A quantidade de chuva é expressa pela altura (h) de água caída acumulada sobre uma superfície plana e impermeável. As medidas são executadas à partir em pontos previamente escolhidos, utilizando-se aparelhos denominados pluviômetros ou pluviógrafos, conforme sejam simples receptáculos de água precipitada ou registrem essas alturas no decorrer do tempo. 12 – Quais são as grandezas que caracterizam a precipitação? - Altura pluviométrica: lâmina d’água precipitada sobre uma área. As medidas realizadas nos pluviômetros são expressas em mm; - Intensidade da precipitação: é a relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação expressa, geralmente em mm/h ou mm/min. - Duração: período de tempo contado desde o início até o fim da precipitação (h ou min). 13 – De quanto em quanto tempo são realizadas mediadas nos pluviômetros? E quais são os pluviômetros mais comuns no Brasil? As medidas nos pluviômetros são periódicas, geralmente em intervalos de 24 horas(sempre às 7 da manhã). Os mais comuns são o Ville de Paris, com uma superfície receptora de 400 cm 2, e o Ville de Paris modificado, com uma área receptora de 500 cm 2. No Ville de Paris, uma lâmina de 1mm corresponde a: 400 x 0,1 = 40cm 3 = 40mL. 14 – Quais características da chuva são possíveis registrar a partir de pluviógrafos? Qual o modelo mais comum no Brasil? Registram a relação intensidade-duração-frequência, tão importantes para projetos de galerias pluviais e de enchentes em pequenas bacias hidrográficas, possuem uma superfície receptora de 200cm2. O modelo mais usado no Brasil é o de sifão de fabricação Fuess. 15 – Qual a diferença entre pluviômetro e pluviógrafo? O pluviógrafo tem as mesmas características do pluviômetro, porém tem a capacidade de registrar o tempo Exercicios Apostila ( V ou F) a) (V) As três principais grandezas que caracterizam a precipitação pontual são altura, duração e intensidade. b) (F) As chuvas convectivas só ocorrem nas proximidades de grandes montanhas. c) (V) Se um pluviograma registrar a ocorrência de 78,6 mm de precipitação no intervalo das 15 h 35 min às 17 h 55 min, a intensidade dessa precipitação estará no intervalo entre 33mm/h e 35mm/h e o volume precipitado sobre uma bacia com 36,4 km² estará entre 2,5 x 10 6 m³ e 3,0 x 10 6 m³. d) (F) Ao realizar a medição da precipitação por meio de pluviômetros obtem-se apenas o valor totalizado da precipitação no intervalo entre medições – usualmente 24 h - , enquanto que a utilização de pluviógrafos permite determinar intensidades de precipitação para pequenos intervalos de tempo.
16 – Defina Infiltração Infiltração é o nome dado ao processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo. 17 – A Infiltração tem alguma importância prática? Tem grande importância prática, pois está diretamente ligada ao escoamento superficial, que é o componente do ciclo hidrológico que é responsável por fenômenos como erosão e inundações. 18 – O que acontece no solo pouco tempo depois da infiltração? E depois de um certo tempo? Logo depois de acontecer a infiltração, a camada superior do solo fica com alto teor de umidade, enquanto as camadas inferiores permanecem com baixo teor de umidade. Com o passar do tempo, esta água infiltrada tem um movimento descendente, aumentando a umidade das camadas inferiores, a esse fenômeno é dado o nome de redistribuição. 19 – O que é Capacidade de Infiltração (CI)? A capacidade de infiltração é a quantidade de água máxima possível que pode infiltrar no solo em um certo tempo, sendo dada normalmente em mm/h. 20- Quando a capacidade de infiltração é atingida? Normalmente ocorre quando há fortes precipitações, pois, caso contrário, a taxa de infiltração não será máxima, e consequentemente não se iguala a capacidade de infiltração. 21 – Como varia a capacidade de infiltração durante uma precipitação? Ela é inicialmente alta, e após um período de tempo ela atinge um valor aproximadamente constante. Este valor é definido como taxa de infiltração estável, conhecido como VIB. 22 – Defina Taxa de Infiltração, como ela pode ser expressa e a equação que representa a taxa de infiltração no solo. A taxa de infiltração é definida como a lâmina de água que atravessa a superfície do solo, por unidade de tempo. Pode ser expressa em termos de altura d a lamina d’água ou volume d’água por unidade de tempo (mm.h-1). A equação que representa a taxa de infiltração no solo, correspondendo a variação da infiltração acumulada ao longo do tempo é a razão entre a infiltração acumulada (mm) e o tempo (h). 23 – O que acontecera se em um solo com baixa capacidade de infiltração a água for aplicada a uma taxa de infiltração elevada ? A taxa de infiltração será correspondente a capacidade de infiltração, sendo que a taxa de infiltração excedente provavelmente irá gerar empoçamento de água na superfície do solo e o escoamento superficial. 24 – Quais fatores influenciam na Taxa de Infiltração ? A taxa de infiltração depende diretamente da textura e estrutura do solo e, para um mesmo solo, depende do teor de umidade na época da chuva ou irrigação, da sua porosidade e da existência de camada menos permeável (camada compactada) ao longo do perfil. 25 – Explique o processo de infiltração do solo quando há uma precipitação com intensidade menor que a capacidade de infiltração. Toda a água penetrará no solo, provocando progressiva diminuição da capacidade de infiltração. Persistindo a precipitação, a partir de um tempo, a taxa de infiltração se igualará á capacidade de infiltração, passando a decrescer com o tempo e tendendo a um valor constante após grande período de tempo, este valor constante é caracterizado como a condutividade hidráulica do solo saturado (K 0).
26 – Explique o 10 fatores que influenciam na capacidade de infiltração. Condição da superfície: a natureza da superfície considerada é fator determinante no processo de infiltração. Áreas urbanizadas apresentam menores velocidades de infiltração que áreas agrícolas, principalmente quando estas tem cobertura vegetal. Tipo de Solo: a textura e a estrutura são propriedades que influenciam expressivamente a infiltração. Condição do Solo: em geral, o preparo do solo tende a aumentar a capacidade de infiltração. No entanto, se as condições de preparo e de manejo do solo forem inadequadas, a sua capacidade de infiltração poderá tornar-se inferior a de um solo sem preparo, principalmente se a cobertura vegetal presente sobre o solo for removida. Umidade inicial do solo: para um mesmo solo, a capacidade de infiltração será tanto maior quanto mais seco estiver o solo inicialmente. Carga Hidráulica: quanto maior for a carga hidráulica, isto é a espessura da lâmina de água sobre a superfície do solo, maior deverá ser a taxa de infiltração. Temperatura: a velocidade de infiltração aumenta com a temperatura, devido a diminuição da viscosidade da água. Presença de fendas, rachaduras e canais biológicos originados por raízes decompostas ou pela fauna do solo: estas formações atuam como caminhos preferenciais por onde a água se movimenta com pouca resistência, e, portanto, aumenta a cap acidade de infiltração. Compactação do solo por máquinas e/ou por animais: o tráfego intensivo de máquinas sobre a superfície do solo produz uma camada compactada que reduz a capacidade de infiltração do solo. Solos em áreas de pastagem também sofrem intensa compactação pelos cascos dos animais. Compactação do solo pela ação da chuva: as gotas da chuva, ou irrigação, ao atingirem a superfície do solo podem promover uma compactação desta, reduzindo a capacidade de infiltração. A intensidade dessa ação varia com a quantidade de cobertura vegetal, com a energia cinética da precipitação e com a estabilidade dos agregados do solo. Cobertura Vegetal: O sistema radicular das plantas cria caminhos preferenciais para o movimento da água no solo o que, consequentemente, aumenta a taxa de infiltração. A presença de cobertura vegetal reduz ainda o impacto das gotas de chuva e promove o estabelecimento de uma camada de matéria orgânica em decomposição que favorece a atividade microbiana, de insetos e de animais o que contribui para formar caminhos preferenciais para o movimento da água no solo. A cobertura vegetal também age no sentido de reduzir a velocidade do escoamento superficial, e, portanto, contribui para aumentar o volume de água infiltrada. 27 – Quais são os métodos usados para se determinar a capacidade de infiltração de água no solo? Infiltrômetro de anel; e Simuladores de chuva ou infiltrômetro de aspersão. 28 – Explique como é o infiltrômetro de anel. Consiste basicamente de dois cilindros concêntricos e um dispositivo de medir volumes da água aduzida ao cilindro interno. Os cilindros apresentam 25 e 50 cm de diâmetro, ambos com 30 cm de altura. Devem ser instalados concentricamente e enterrados 15 cm no solo. Para isso, as bordas inferiores devem ser em bisel a fim de facilitar a penetração no solo.
29 – Como é o funcionamento do infiltrômetro de anel? A água é colocada, ao mesmo tempo nos dois anéis e, com uma régua graduada, faz-se a leitura da lâmina d’água no cilindro interno ou anota -se o volume de água colocado no anel, com intervalos de tempo pré-determinados. A diferença de leitura entre dois intervalos de tempo, representa a infiltração vertical neste período. A altura máxima da lâmina d’água nos dois anéis deve ser de 15 cm, permitindo -se uma variação máxima de 2 cm. No início do teste, essa altura pode influenciar nos resultados, entretanto, com o decorrer do tempo, ela passa a não ter efeito. O teste termina quando a taxa de infiltração permanecer constante. Na prática, considera-se que isto ocorra quando a taxa de infiltração variar menos que 10% no período de uma hora. Neste momento, considera-se que o solo atingiu a chamada taxa de infiltração estável. 30 – Qual alternativa pode-se tomar quando não se dispuser de um cilindro externo no infiltrômetro de anel? Quando não se dispuser do cilindro externo, pode-se fazer uma bacia em volta do cilindro menor e mantê-la cheia de água enquanto durar o teste. A finalidade do anel externo ou da bacia é evitar que a água do anel interno infiltre lateralmente, mascarando o resultado do teste. 31 – O que são simuladores de chuva? Como é seu funcionamento? São equipamentos nos quais a água é aplicada por aspersão, com intensidade de precipitação superior à capacidade de infiltração no solo. O objetivo deste teste, portanto, é coletar a lâmina de escoamento superficial originada pela aplicação de uma chuva com intensidade superior à capacidade de infiltração do solo. Para isso, a aplicação de água é realizada sobre uma área delimitada com chapas metálicas tendo, em um dos seus lados, uma abertura a fim de ser possível a coleta do escoamento superficial. 32- Como é obtida a taxa de infiltração a partir dos simuladores de chuva? É obtida pela diferença entre a intensidade de precipitação e a taxa de escoamento resul tante. 33 – Por quê as medidas de taxa de infiltração entre o método de infiltrômetro de anél e o de simuladores de chuva são diferentes? Porque no método do infiltrômetro do anel não existe o impacto das gotas de chuva contra a superfície do solo, que provoca o selamento superficial, por isso neste método o valor da taxa de infiltração é superestimado. Outro fator que contribui para a divergência de valores é a presença de lâmina d’água no infiltrômetro de anel, que provoca um aumento no gradiente de potencial , favorecendo o processo de infiltração. 34 – Quais são as duas equações mais utilizadas para representar a infiltração acumulada? Equação Potencial (Kostiakov) e Equação Potenclai Modificada (Kostiakov-Lewis). 35 – Para que situação é utilizada a Equação Potencial e qual sua limitação? Ela é comum para descrever a infiltração para períodos curtos, comuns na precipitação de lâminas d’água médias e pequenas. ela possui limitações para períodos longos de infiltração pois neste caso a taxa de infiltração tende a zero. 36 – Por que foi criada a Equação Potencial Modificada? Foi criada com o objetivo de resolver o problema da taxa de infiltração tender a zero. 37 – Para se realizar o teste de infiltração , qual devem ser as condições do solo? O solo deve possuir um teor de umidade médio, pois as equações de infiltração não levam em consideração o teor de umidade inicial do solo. Dessa forma, se o solo possuir teor de umidade médio resolvera parcialmente este problema.
38 – Quais são as classificações de solo quanto ao seu VIB (Velocidade de infiltração básica/estável)? VIB < 5 mm/h = Solo de VIB baixa VIB entre 5 mm/h e 15 mm/h = Solo de VIB média VIB entre 15 mm/h e 30 mm/h =Solo de VIB alta VIB > 30 mm/h = Solo de VIB muito alta Exercicio Apostila 1- Explique como se pode determinar a capacidade de infiltração da água em um solo. Os métodos usados para se determinar a capacidade de infiltração da água no solo são: - infiltrômetro de anel e; - Simulares de chuva ou infiltrômetro de anel ____________________________________________________________________________ 39 – O que é Hidrostática? É a parte da Hidráulica que estuda os líquidos em repouso, bem como as forças que podem ser aplicadas em corpos neles submersos. 40 – Defina pressão. É a força que atua em uma superfície por uma unidade de área. 41 – O que anuncia a Lei de Pascal? Dê um exemplo. Em qualquer ponto no interior de uma massa líquida em repouso e homogênea, a pressão é a mesma em todas as direções. Exemplo: Prensa Hidráulica 42 – Qual é a Lei de Steven? A diferença de pressão entre dois pontos da massa de um líquido em equilíbrio é igual à diferença de nível entre os pontos, multiplicada pelo peso específico do líquido. 43 – Qual é a variação da pressão atmosférica com a altitude? Para cada 100 metros de elevação de altitude, ocorre um decréscimo na pressão atmosférica de 0,012 atm. 44 – O que são Manômetros de líquido? Quais Manômetros são desta categoria? São aqueles que medem as pressões em função das alturas das colunas dos líquidos que se elevam ou descem em tubos apropriados. Nesta categoria se agrupam: Piezômetro Simples, Manômetro em U e Manômetro diferencial. 45 – Explique o Piezômetro Simples (Tubo Piezométrico ou Manômetro aberto). É o tipo mais simples. Consiste em um tubo transparente inserido no interior do ambiente onde se deseja medir a pressão. O líquido circulante no conduto se elevará no tubo piezométrico a uma altura h, que corrigida do efeito da capilaridade, dá diretamente a pressão em altura da coluna líquida. A pressão no ponto h será dada pelo produto entre altura e peso específico do líquido. 46 – Qual cuidado deve ser tomado no Piezômetro Simples caso o efeito da capilaridade seja desprezível? Neste caso, o diâmetro do tubo piezométrico deve ser maior que 1cm.
47 – Descreva o Manômetro de tubo em U. É usado quando a pressão a ser medida tem um valor grande ou muito pequeno. Para tanto é necessário o uso de líquidos manométricos que permitam reduzir ou ampliar as alturas da coluna líquida. Esta redução ou ampliação da coluna é obtida utilizando-se um outro líquido que tenha maior ou menor peso específico, em relação ao líquido escoante. Este líquido é denominado líquido manométrico. 48 – Quais características deve possuir o líquido manométrico? Não ser miscível com o líquido escoante; formar meniscos bem definidos; ter densidade bem determinada. 49 – Quais são os líquidos manométricos mais comuns para pequenas pressões e grandes pressões? Para pequenas: Água, cloreto de carbono, tetracloreto de carbono, tetrabrometo de acetileno e benzina. Para grandes pressões: mercúrio. 50 – Qual o procedimento para se conhecer a pressão em um ponto do Manômetro de tubo em U? 1. Demarque os meniscos separando assim as diferentes colunas líquidas e cancele as colunas equivalentes. 2. Começando em uma das extremidades, escreva o valor da pressão nesse ponto; sendo incógnita use um símbolo. 3. Escreva em continuação o valor da pressão representada por uma a uma das colunas líquidas; para isto , multiplique a altura da coluna pelo peso específico do fluido; cada parcela será precedida do sinal (+). Se a coluna tender a escoar para adiante sob a ação da gravidade e (-) em caso contrário. 4. Atingindo-se o último menisco a expressão será igualada a pressão nesse ponto, seja ela conhecida ou incógnita Obs: Quando o manômetro é em forma de duplo U ou mais (triplo U), é preferível começar por um dos ramos até chegar a outro.
51 – Defina manômetro diferencial É o aparelho usado para medir a diferença de pressão entre dois pontos. 52 – Quais são as características de infiltração das áreas impermeáveis? Dê exemplos. A geração de escoamento superficial é quase imediata e a infiltração é quase nula. Exemplos: Ruas, telhados e calçadas. 53 – Quais são as características de infiltração das áreas permeáveis? Dê exemplos. A capacidade de infiltração é baixa. Exemplo: Gramados, Solos compactados, solos muito argilosos. 54 – Quais são as características da chuva com intensidade constante quanto a infiltração? Infiltra completamente no início e gera escoamento no fim. 55 – Defina Vazão. Vazão: é o volume de água escoado por unidade de tempo em uma determinada seção do curso de água. É comumente expressa em litros por segundo ou metros cúbicos por segundo.
56 – Defina Frequência. É número de ocorrências de uma mesma vazão em um dado intervalo de tempo. 57 – Defina coeficiente de deflúvio. É a relação entre a quantidade total de água escoada pela seção e a quantidade total de água precipitada na bacia hidrográfica. Pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas que ocorreram em um determinado intervalo de tempo. 58 – Defina tempo de concentração. É o intervalo de tempo contado a partir do início da precipitação para que toda a bacia hidrográfica correspondente passe a contribuir na seção em estudo. Co rresponde à duração da trajetória da partícula de água que demore mais tempo para atingir a seção. 59 – Defina Nível de água. È a altura atingida pela água na seção em relação a uma determinada referência. Pode ser instantâneo ou a média em um determinado intervalo de tempo (dia, mês, ano). 60 – O que é chuva efetiva? É a parcela da chuva que se transforma em escoamento superficial. 61 – O que é hidrograma e a que se associa? O hidrograma é o gráfico que relaciona a vazão ao tempo e é o resultado da i nteração de todos os componentes do ciclo hidrológico. Associa-se a: – Heterogeneidade da bacia – Caminhos que a água percorre 62 – Quais são as características de um hidrograma típico? • Um hidrograma típico produzido por uma chuva intensa a presenta uma curva com um único pico. • Picos múltiplos ocorrem se houver variações abruptas na intensidade da chuva, uma sequencia de chuvas intensas ou uma recessão anormal no escoamento subterrâneo. • Na seção do curso d’água, onde ocorre a vazão, após o início da precipitação, o nível da água começa a elevar-se decorrido certo tempo (t0) do início da precipitação. • A vazão cresce desde o instante correspondente ao ponto A até o instante correspondente ao ponto C, quando atinge seu valor máximo • Terminada a precipitação, o escoamento superficial prossegue durante certo tempo e a curva da vazão vai decrescendo (trecho CB). • A vazão neste trecho se deve principalmente à diminuição da espessura da lâmina d’água sobre a superfície do solo. A este trecho denomina-se curva de depleção do escoamento superficial. • A depleção termina quando o escoamento superficial acaba (fim da lâmina d’água), restando somente o escoamento subterrâneo. • Na fase de recessão, somente o escoamento subterrâneo contribui para a va zão. 63 – Quais são os componentes da formação do hidrograma? 1 – Início do escoamento superficial 2 – Ascensão do hidrograma 3 – Pico do hidrograma 4 – Recessão do hidrograma 5 – Fim do escoamento superficial 6 – Recessão do escoamento subterrâneo
65 – Quais são os elementos do hidrograma? • Tempo Zero (t0) (tempo de início) – Representa o início do hidrograma e do processo natural de escoamento. • Tempo de Pico (tp) – tempo medido entre t0 e o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento; • Tempo de Inflexão da recessão (ti) – tempo entre t0 e o ponto de inflexão do flanco recessivo do hidrograma, indica início da contribuição maior dos escoamento subterrâneo. • Tempo de Base (tb) – corresponde ao tempo decorrente entre o t0 e o fin al do processo. • Tempo do Centróide (tg) – Tempo medido entre o T 0 e o que separa o hidrograma em duas porções de volumes iguais. 66 – Quais são os fatores que influenciam o hidrograma. • Relevo (densidade de drenagem, declividade da bacia, capacidade d e armazenamento e forma). Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com pouco escoamento de base. Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o escoamento e reduzir o pico. Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que bacias alongadas. • Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as perdas por evapotranspiração. • Modificações artificiais no rio: reservatórios reduzem os picos e canalizações as aumentam. • Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores. • Solo: interfere na quantidade de chuva que é transformada em chuva efetiva. 67 – Qual a diferença entre um projeto de apartamento e um projeto de reservatório de águas superficiais? A diferença entre estes dois projetos é imensa. No primeiro caso, o projetista trabalha com material homogêneo cujo comportamento é conhecido, as cargas também são conhecidas (pessoas). O hidrologista, por outro lado, trabalha quase que exclusivamente com eventos naturais: ocorrência das precipitações, evaporação, etc., eventos que são normalmente aleatórios. O hidrologista sempre quer saber qual a cheia máxima possível de um certo rio. Isto não pode ser respondido. O que se pode dizer é que, com base nos dados existentes e fazendo algumas suposições, parece que um certo valor não será excedido ou igualado em um certo números de anos. 68 – Defina “Cheia de Projeto”. É um valor de vazão que tenha pouca probabilidade de ser igualado ou superado pelo menos uma vez dentro da vida útil da obra, já que a construção de obras que suporte qualquer valor de cheia não é economicamente viável. 69 – A que está associada a cheia de projeto? Está associada ao período de retorno (Tr), que é o tempo médio em anos que evento é igualado ou superado pelo menos uma vez. 70 – Quais são os critérios para adoção do Tr das enchentes? Vida útil da obra Tipo de Estrutura Facilidade de reparação e ampliação Perigo de perda de vida.
Outro critério para a escolha do Tr é a fixação do risco que se deseja correr da obra falhar dentro de sua vida útil .
70.1 – Indique as formulas para calcular a probabilidade de ocorrência ou não ocorrência do evento. Probabilidade de o evento ocorrer no período de retorno
Probabilidade de o evento não ocorrer no período de retorno P=1-P
Probabilidade de o evento não ocorrer dentro de (n) quaisquer anos do período de retorno. J = Pn Probabilidade de evento ocorrer dentro de (n) quaisquer anos do período de retorno (RISCO PERMISSÍVEL)
K= 1- Pn K= 1-(1- Pn)
(tabelado)
71 – Quais são os métodos para determinação da cheia de projeto? Embora uma infinidade de processos tenham sido propostos para a obtenção de cheia máxima de projeto, podemos agrupá-los em quatro classes: Fórmulas Empíricas, Métodos Estatísticos, Método racional e Métodos chuva x deflúvio. 72 – O que são as fórmulas empíricas para determinação de cheia de projeto? Fórmulas que relacionam a vazão com características físicas ou climáticas da bacia. Os parâmetros e coeficientes estabelecidos são de caráter experimental, normalmente baseados em poucos dados de observação, não se adequando, necessariamente, a uma região distinta daquela onde foram gerados. 73 – Explique o Método de Fuller para determinação de cheia de projeto. É Baseado nas cheias do rio Tohickson, EUA, foi desenvolvido um método de extrapolação de dados históricos de vazão, o qual determinava uma equação geral do tipo: Q = Q (a + b log Tr) onde, Q = vazão média diária mais provável com o período de retorno Tr. Q = média das vazões de enchentes consideradas. a e b = constantes que se determinam com dados de vazão. Tr = período de retorno em anos.
74 – Explique a fórmula de Aguiar para determinação de cheia de projeto. Um exemplo brasileiro da fórmula empírica é a proposta pelo Engenheiro Aguiar, onde os parâmetros correspondentes ás características locais do Nordeste Brasileiro já se encontram embutidas:
Onde: Q = vazão (m3/s) A = área da bacia (Km²) L = linha do talvegue (Km) K, C = coeficientes que dependem do tipo da bacia. Esta fórmula tem sido largamente utilizada para o dimensionamento vertedouros de pequenas barragens em nossa região.
75 – O que são métodos estatísticos para determinação de cheia de projeto? O modo mais apropriado para de se determinar a vazão de projeto para um dado rio é basearse em seus registros de vazão anteriores e aplicá-los em métodos estatísticos. A eficácia deste método depende em grande parte da estabilidade das características principais do regime do curso d'água, ou seja, quando da utilização destes dados o rio não deve Ter sofrido nenhuma modificação hidrológica importante (desvio, construção de barragem, urbanização das margens etc.). A insuficiência de medição sistemática de defluxo, notadamente em pequenas áreas de drenagem, constitui limitação no emprego de tais métodos. Isso conduz, freqüentemente, à utilização de dados de precipitação, estes mais abundantes. Este método ainda é pouco utilizado em nossa região. 76 – Defina método racional de obtenção de cheias de projeto. O Método Racional, a despeito da denominação, envolve simplificações e coeficientes de aceitação discutível, não se levando em conta, por exemplo, a natureza real e complexa como se processa o deflúvio. Em vista disso, seu emprego deve vir acompanhado de cautela; para bacia de grande extensão o método se mostra improvavelmente adequado. Seu mérito esta na simplicidade da aplicação e facilidade de obtenção dos elementos envolvidos; resulta aí sua larga utilização no estudo de enchentes de bacias de pequena área (abaixo de 500 ha)². 77 – O que é o método Chuva X Deflúvio Dada a maior facilidade de obtenção de dados de precipitação procurou-se desenvolver métodos para obtenção de valores de vazão a partir de informações pluviométricas. Os modelos propostos, denominados de chuva x deflúvio, abrangem desde aplicação de chuvas intensas ao hidrograma unitário até modelos mais elaborados e de maior complexidade como o HEC-1. 78 – O que é HEC-1? Este modelo matemático, desenvolvido pelo Hydrologic Engineering Center (Davis, Calirfornia). utiliza dados característicos da bacia hidrológica, tais como curva de infiltração do solo, evaporação, declividade e cobertura vegetal, entre outros. Necessita ainda de observações simultâneas de chuva e deflúvio correspondente para a devida calibração do modelo e o posterior ajuste dos parâmetros, que por sua vez são usados para derivar vazões a partir de precipitações observadas.
79 – O que é método hidrometeorológico? Em se tratando de obra de grande porte, como grandes barragens e usinas nucleares, cuja falha pode acarretar sérios prejuízos econômicos, bem como provocar perda de vida humana, os critérios estabelecidos em projeto conduzem à adoção de condições críticas de vazão. Isso significa que, dentro de limites tecnicamente aceitáveis a obra teria probabilidade mínima de colapso. É evidente a impossibilidade de, a partir de dados históricos e abordagem física do fenômeno pluviométrico, indicar o deflúvio máximo possível, mas é do senso comum a existência de limite fisicamente compatível com as condições climáticas e a área de drenagem. A vazão do projeto é tomada, então, como a vazão máxima provável3, estando esta associada a precipitação máxima provável – PMP. 80 – Explique as etapas para a determinação da precipitação máxima provável – PMP. Etapa 1: Seleção de dados Para cada duração de chuva, catalogar os maiores eventos registrados na região ou em zonas próximas meteorologicamente homogêneas. Etapa 2: Maximização Maximizar as precipitações selecionadas, considerando-se a possibilidade de ocorrência, na região, de condições meteorológicas críticas. Para isso, determina-se o fator de maximização F. F = Mm/Ms Onde: Mm = “água precipitável” para o local da tempestade e para a temperatura máxima de ponto de orvalho persistente por 12 horas (Tm). Ms = “água precipitável” para a temperatura do ponto de orvalho por ocasião da precipitação (Ts). “Água precipitável” = total de massa de vapor d’água em uma coluna vertical da atmosfera. As tabelas 9.7 e 9.8 apresentam alturas de “água precipitável” medidas a partir da superfície (1000mb) até diversas altitudes e níveis de pressão como função da temperatura de ponto de orvalho a 1000mb. A temperatura máxima de ponto de orvalho (Tm) é o maior valor abaixo do qual o ponto de orvalho não desce durante o período de 12 horas de máxima intensidade de precipitação. Etapa 3 – Transposição Muitas vezes a precipitação em análise não ocorre na região estudada, necessitando, deste modo, que se efetue a transposição dessa chuva. Tal procedimento, só pode ser seguido caso as regiões sejam meteorologicamentes homogêneas, e devem ser consideradas as características topográficas e modificações resultantes. Nesta fase, procede-se à maximização da chuva em seu local de origem, bem como a ajustes para levar em consideração a diferença de umidade disponível, a variação de altitude e a configuração das isoietas relativamente a bacia hidrográfica. Em síntese, computa-se a favor de transposição, como a relação entre a umidade associada à altitude no novo local e ao ponto de orvalho máximo persistente por 12 horas e a umidade observada quando dá ocorrência da precipitação. Etapa 4 – Representar, graficamente, as diversas precipitações analisadas (transpostas e maximizadas), dispondo-as em curvas altura x duração.
1 – O que provocou o rompimento das barragens em Mariana - MG? A falta de coxão drenante na barragem e a falta de vegetação nos seus arredores pode ter favorecido o rompimento As causas ainda estão sendo analisadas. Por enquanto, existem algumas hipóteses para o que tenha causado o rompimento, uma delas é que tenha sido provocado por 2 tremores que ocorreram na área duas horas antes do rompimento, porém, não se sabe se esses tremores foram um evento natural ou foram provocados pelos reservatórios. Outra possível causa é que este rompimento tenha ocorrido por negligência da empresa responsável, pois um lado obtido pelo Jornal da Globo mostra que já s e sabia do risco, já que o contato entre a pilha de dejetos e a barragem não é recomendado por causa do risco de desestabilização do maciço da pilha e da potencialização dos processos erosivos.
EXERCÍCIOS DO CADERNO 1 – Um time de futebol do Brasil com pressão 1,034 atm, terá uma partida no Peru, na cidade de Lima com altitude de 2300 metros acima do nível do mar. Visando o bem estar dos atletas a equipe ficou 2 dias a mais na cidade antes do jogo, por causa da altitude. Durante a partida vários jogadores sentiram náuseas. Qual foi o motivo? Qual pressão eles estão sujeitos? O motivo foi devido aos jogadores estarem submetidos a uma pressão menor do que a que estavam acostumados. Patm = 1,034 – (0,012 x 23) Patm = 0,758atm Estavam sujeitos a uma pressão de 0,758atm
2- Tem se um copo de gelo com coca-cola. O gelo está metade submerso e outra metade fora da coca-cola. Que lei da hidrostática posso aplicar nesse caso? Explique.