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MAPA – HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA – 2023

O CICLO DA ÁGUA: DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA E DRENAGEM

CONCEITOS BÁSICOS DE HIDROLOGIA E DRENAGEM URBANA Hidrologia é a ciência que trata da água no nosso planeta, levando e consideração sua ocorrência, circulação e distribuição pela superfície terrestre, além de tratar sobre suas propriedades físicas e químicas, relação com o meio ambiente e com a vida (CHOW, 1959).

Segundo o DAEE (2005), a área da bacia hidrográfica é a região natural de captação de toda água que precipita na região e é convergida para o escoamento superficial e escoamento subsuperficial, até um único ponto de saída, são delimitadas por uma linha imaginária chamada de linha do divisor de águas que topograficamente passa pelos pontos altos, e que corta um curso de água somente no seu limite.

A água, existente em praticamente todo o planeta, na atmosfera, na superfície dos continentes, nos mares, oceanos e subsolo, encontra-se, nos seus diferentes estados físicos, em permanente circulação, desenvolvendo um processo denominado ciclo hidrológico (SANTOS et al., 2001).

O ciclo hidrológico é um fenômeno global e fechado, a água precipita, escoa, infiltra e evapora, mas a quantidade de água é sempre a mesma. Quando analisamos o ciclo hidrológico de forma pontual, em uma bacia hidrográfica a água que precipita provavelmente escoou, infiltrou e evaporou em outra bacia, portanto temos um ciclo aberto, com diferentes quantidades de água em cada um dos processos.

O OBJETIVO DESSA ATIVIDADE: exercitar o conhecimento adquirido no livro e durante as aulas resolvendo questões relacionadas a Hidrologia e a Drenagem Urbana. Esta M.A.P.A. é dividido em três ETAPAS, são elas:

ETAPA 1 – Classificação da ordem do rio e Delimitação a bacia hidrográfica.

ETAPA 2 – Cálculo da vazão de projeto da bacia hidrográfica utilizando o método racional.

ETAPA 3 – Cálculo da vazão pela equação de Manning.

ETAPA 1 – CLASSIFICAÇÃO DA ORDEM DO RIO E DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA

“A bacia hidrográfica compõe-se basicamente de um conjunto de superfície vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de água que confluem até resultar um leito único no exutório” (TUCCI, 2001, p. 40).

Você como estudante de Engenharia Civil ao observar a Figura 1, pôde verificar várias nascentes próximas ao exutório de um rio, com o conhecimento adquirido em Hidrologia e Drenagem urbana, deverá fazer a classificação das ordens dos rios pelo método Horton-Strahler e no quadro vermelho apresentar qual a classificação no exutório da ordem do rio. E na Figura 2 delimitar a bacia hidrográfica no exutório.

FIGURA 1 – CLASSIFICAR A ORDEM DOS RIOS

Fonte: o autor

FIGURA 2 – DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA

Fonte: o autor

ETAPA 2 – CÁLCULO DA VAZÃO DE PROJETO DA BACIA HIDROGRÁFICA UTILIZANDO O MÉTODO RACIONAL

No ciclo hidrológico é o fenômeno de circulação da água, em uma bacia hidrográfica temos a água que precipita, parte desta água irá infiltrar, parte ficará retida nas folhas e parte irá escoar pela superfície do solo em direção ao exutório da bacia.

Para o cálculo da vazão de projeto em uma bacia hidrográfica de pequeno tamanho, podemos utilizar o método racional (área de até 0,5 km²) ou o método racional modificado (área maior que 0,5 km²) onde utilizamos um coeficiente redutor (D) igual a 0,9.

Portanto, sabendo que a bacia analisada possui área (A) igual a 1,5 km², com coeficiente de escoamento superficial (C) igual a 0,53 e que a precipitação que ocorreu na bacia teve intensidade (I) de 50 mm/h, calcule a vazão de projeto em seu exutório, utilizando o método racional modificado, com a equação a seguir:

Onde:

Q – Vazão calculada da bacia (m³/s). = ?

C – Coeficiente de escoamento superficial. = 0,53

I – Intensidade da chuva (mm/h). = 50 mm/h

A – Área da bacia (km²). = 1,5 km²

D – Coeficiente redutor. = 0,9

RESPOSTA:

ETAPA 3 – CÁLCULO DA VAZÃO PELA EQUAÇÃO DE MANNING

Os rios canalizados e retificados eram muito comuns no início do século XX, sendo possível encontrar em várias cidades pelo mundo inteiro este tipo de obra da Engenharia Civil, comumente os rios eram revestidos com algum material e seus meandros eram retificados, transformando o rio natural em um canal artificial que corta a cidade.

O rio que cortava uma cidade foi canalizado e retificado, gerando uma declividade (S) de 20 cm/km, o revestimento do canal é de concreto em muito boa condição, na Figura 3 podemos observar o canal que possui altura 5 m e base 4 m. Devido a uma precipitação intensa, uma vazão de 12 m³/s foi gerada, contribuindo com a vazão do rio que era de 16 m³/s.

(Observação: note que a declividade (S) está em cm/km, você deve converter a unidade de medida para m/m)

Figura 3 – Canal retangular

Fonte: o autor.

Portanto, utilizando a equação de Chezy – Manning apresentada a seguir, calcule se o canal irá suportar a vazão total:

Equação de Chezy-Manning:

Onde:

Q – Vazão que o canal suporta (m³/s).

Rh – Raio hidráulico (m).

S – Declividade do canal (m/m).

A – Área do canal (m²).

n – número de Manning.

Para encontrar o Raio hidráulico utilize a equação a seguir:

Onde:

A: Área do canal (m²);

P: Perímetro molhado do canal (m).

Para determinar o número de Manning, utilize a tabela a seguir:

Tabela 1: Natureza das paredes.

Referências:

CHOW, V. T. 1959 Handbook of Applied hydrology. New York: MC Graw-Hill.

CIRILO, J. A.; COELHO, M. M. L. P.; BAPTISTA, M. B. Hidráulica Aplicada. 1. ed. Porto Alegre: ABRH, p. 619 v. 8, 2001.

DAEE (Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo). Guia Prático Para Projetos de Pequenas Obras Hidráulicas. 2005. Disponível em: http://www.daee.sp.gov.br/site/guiapraticooutorgas/. Acesso em: 16 maio 2022.

PORTO, R. de M. Hidráulica Básica. 2. ed.São Carlos: EESC USP, 1998. 540 p.

SANTOS, I. dos. et al. Hidrometria aplicada. Curitiba: Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, 2001.

TUCCI, C. E. M., Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre: Editora UFRGS, 2001.

Orientações para a realização da Atividade MAPA:

– Esta atividade deverá ser realizada exclusivamente no formulário Padrão disponível no Material da Disciplina.

– Fique atento(a) ao que foi solicitado e revise sua resposta para garantir que não se esqueceu de responder nenhum item.

– Assista às aulas conceituais e leia o livro da disciplina, estes materiais trazem informações indispensáveis para a construção da sua atividade.

– Certifique-se de que está encaminhando o arquivo correto de sua atividade antes de finalizar, pois não haverá como editar e/ou enviar outro arquivo, mesmo que por outros canais de comunicação após a finalização.

Boa atividade!