UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI – CAMPUS ALTO PARAOPEBA CURSO ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA HIDROLOGIA
CURSO DE HIDROLOGIA, LISTA DE EXERCÍCIOS – 2ª PROVA INTERCEPTAÇÃO E INFILTRAÇÃO
Eliane Prado Cunha dos Santos
[email protected]
Ouro Branco – MG, 2016.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI – CAMPUS ALTO PARAOPEBA Curso: Engenharia Civil Disciplina: Hidrologia Professor (a): Eliane Prado Cunha dos Santos Data: ___/____/____ Nome:_________________________________________ Matrícula: _________________
Estudo Dirigido – Interceptação e Infiltração 1) Defina infiltração. 2) Qual a importância prática da infiltração? 3) O que acontece no solo pouco tempo depois da infiltração? E depois de certo tempo? 4) O que é Capacidade de Infiltração (CI)? 5) Quando a capacidade de infiltração é atingida? 6) Como varia a capacidade de infiltração durante uma precipitação? 7) Qual é o efeito esperado do pisoteamento do solo pelo gado sobre a capacidade de infiltração? 8) Defina Taxa de Infiltração, como ela pode ser expressa e a equação que representa a taxa de infiltração no solo. 9) O que acontecerá se em um solo com baixa capacidade de infiltração a água for aplicada a uma taxa de infiltração elevada? 10) Quais fatores influenciam na Taxa de Infiltração? 11) Explique o processo de infiltração do solo quando há uma precipitação com intensidade menor e maior que a capacidade de infiltração. 12) Explique alguns fatores (pelo menos 5) que influenciam na capacidade de infiltração. 13) Quais são os métodos usados para se determinar a capacidade de infiltração de água no solo? 14) Explique como é o infiltrômetro de anel. Como é o funcionamento do infiltrômetro de anel?
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Questões – Interceptação e Infiltração 1) Suponha que em um dado local foram determinados os seguintes parâmetros da equação de Horton: K = 0,9 h-1
f o= 3,5 mm/h (capacidade de infiltração no tempo 0);
f c= 0,5 mm/h (capacidade de infiltração mínima ou taxa mínima de infiltração);
K = constante característica do solo;
t= tempo;
F = capacidade de infiltração.
Pede-se: a) Calcular a capacidade de infiltração 2 horas depois do início da chuva. b) O total infiltrado depois de seis horas de chuva. c) Estimar o volume escoado em m³ se a chuva de 6 horas foi de 10 mm, sobre uma bacia de 10 km² cujas características de infiltração são homogêneas e idênticas às descritas acima. 2) Uma precipitação de duração de 6 horas teve a distribuição espacial apresentada abaixo. Se o volume observado de escoamento superficial foi de S=20 mm, calcule o índice index. T (h)
0-1
I (mm/h) 4
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
16
13
2
11
4
3) A taxa de precipitação para intervalos sucessivos de 30 minutos durante um período de 3 horas está apresentada a seguir. E o escoamento foi de 3.6 cm. Encontre o coeficiente index e . I (cm/h)
1.6
3.6
5.0
2.8
2.2
1.0
4) Uma medição de infiltração utilizando o método dos anéis concêntricos apresentou o seguinte resultado. Utilize esses dados para estimar os parâmetros f c,f 0 e da Equação de Horton.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI – CAMPUS ALTO PARAOPEBA Curso: Engenharia Civil Disciplina: Hidrologia Professor (a): Eliane Prado Cunha dos Santos Data: ___/____/____ Nome:_________________________________________ Matrícula: _________________ Tempo (minutos)
Total infiltrado
0
0.0
1
41.5
2
60.4
3
70.4
4
76.0
5
82.6
6
90.8
7
97.1
8
104.0
9
111.7
10
115.1
15
138.1
20
163.3
24
180.8
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Lista de Exercícios – Infiltração (Apostila Elementos de Hidrologia Aplicada - Prof. Antenor Rodrigues Barbosa Júnior)
1) Um solo tem equação de infiltração de Horton dada por = 9,1 7,5 × −0, ,
sendo f medido em mm/h e t em h. Sabendo-se que, para a região, a equação de chuvas intensas é do tipo: =
00× , (2+),8
,
com i em mm/h, Tr em anos e t d em minutos, pede-se: a) a probabilidade de que este solo seja inundado em um ano qualquer por uma chuva de duração t d = 12h; b) a duração de uma chuva de 10 anos de recorrência, capaz de inundar o solo em questão. 2) Durante certo ano, os seguintes dados hidrológicos foram coletados numa bacia hidrográfica de 350 km² de área de drenagem: precipitação total de 850 mm, evapotranspiração total de 420 mm e escoamento superficial de 225 mm. Calcule o volume de infiltração, em metros cúbicos, desprezando as variações no armazenamento superficial da água. 3) A capacidade de infiltração de uma pequena área de solo no início de uma chuva era de 4,5 mm/h, e decresceu exponencialmente, seguindo a lei de Horton, até praticamente atingir o equilíbrio no valor de 0,5mm/h depois de 10h. Sabendo-se que um total de 30 mm de água infiltrou-se durante o intervalo de 10 h, estimar o valor do parâmetro k de Horton. 4) Para o estudo da infiltração em um solo foi realizado um experimento em que se utilizou de um simulador de chuva em uma área retangular de 4m x 12,5m. A duração desta chuva foi tal que gerou um escoamento superficial praticamente constante de 0,5 L/s. Sabendo-se que a intensidade da chuva artificial era de 50 mm/h, pede-se: a) o escoamento superficial, em mm/h, e a capacidade de infiltração mínima encontrada no experimento; b) o valor da constante de Horton, considerando que 10 horas após o início da produção do escoamento superficial a capacidade de infiltração era de 27,2mm/h.
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Exercícios sobre infiltração 1) A capacidade de infiltração f 0 da bacia hidrográfica é estimada em 4,5mm/h, a constante de tempo relacionada com a característica do solo k é de 0,35/h e a capacidade final de infiltração é de 0,4mm/h. Considerando a equação de Horton determine: a) a capacidade de infiltração para 10 min, 30min, 1 hora, 2 horas e 6 horas; b) o volume total infiltrado após um período de 6 horas. 2) A área de uma bacia de 0,25Km 2 recebe uma precipitação conforme a tabela abaixo. Se o volume de escoamento na bacia é de 8.250m 3, estime o coeficiente de infiltração Φ.
Tempo (h)
1
2
3
4
5
6
Precipitação (mm)
7
18
25
12
10
3
3) Uma medição de infiltração utilizando o método de anéis concêntricos apresentou o seguinte resultado. Utilize estes dados para estimar os parâmetros f c, f 0 e k da equação de Horton. Tempo (minutos) 0 1 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 32 36
Total infiltrado (mm) 0 25 35 50 58 65 74 83 96 102 110 117 125 132 140 145 149 151 160
