hidro cap 3 precipitaçao 1 sem 2011

CAPÍTULO 03

INTENSIDADE DE CHUVA

Como determinar a intensidade de chuva numa região?

Fórmula geral para IDF

Medidores ou Pluviometria

Anexos

Problemas propostos.

Hidrologia Cap. 03 – Intensidade de chuva Milton César Toledo de Sá

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COMO DETERMINAR A QUANTIDADE DE CHUVA QUE CAI ?

A matéria prima de todo o estudo da hidrologia é a chuva, seja para esgotá-la através de obras de drenagem, seja para o seu aproveitamento através de obras hidráulica. E, as formas de determiná-la são através de medidores ou através de fórmulas empíricas. Neste capítulo serão estudados os dois métodos.

DETERMINANDO A CHUVA ATRAVÉS DE FÓRMULAS

O segundo método para se determinar a intensidade máxima de chuva: fórmulas empíricas. Todas, a partir da fórmula geral de intensidade máxima, descrita abaixo.

FÓRMULA GERAL DE IDF - CÁLCULO DE CHUVA

im = intensidade máxima média de precipitação em mm/h

T = período de retorno em anos (frequência da chuva)

tc = tempo de concentraçao ou periodo de retorno (em min)

k,a,b,c = parâmetros relativos a localidade

Software de cálculo de chuvas intensas:Fonte: www.ufv.br/dea/gprh/pluvio

É de grande utilidade o software Pluvio 2.1 – ver com o professor da matéria.

FÓRMULAS ESPECÍFVAS DE IDF

Cálculo da precipitação ou a intensidade de chuva para uma determinada região geográfica. A mais utilizada no estudo de drenagem de estradas é a do Engenheiro Otto Pfafstetter.

Cálculo da precipitação pela equação do engenheiro Otto Pfafstetter

Onde,

D = duração da chuva, em horas

a,b,c,α,β = parâmetros relativos a localização

T = tempo de retorno, em anos


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i = intensidade máxima em mm/h = P/D

P = precipitação, em mm

Sudecap (Horto): Em, mm/h

Onde,

D = duração da chuva, em minutos


i = intensidade máxima de chuva, em mm/h

Bruno Versiani (Lourdes): Em, mm/h

Onde,



i = intensidade de chuva, em mm/h

Copasa: Em, mm/h

Onde,




Equação das chuvas de Curitiba: Em, mm/h


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Onde,




Márcia Pinheiro (para RMBH): Em, mm/h

Onde,

Para T≤ 200 anos e 10 minutos ≤ D ≤ 24 horas

D = duração da chuva, em horas


i = intensidade máxima de chuva, em mm/h

Pa = precipitação média anual pelo mapa de isoetas

m = parâmetro regional

Pelo gráfico do Engenheiro Otto

A intensidade de chuva poderá ser determinada pelo gráfico do Engenheiro Otto ou através de Software.


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Ex. 01)

Determinar a intensidade de chuva (mm/h) para um T = 10 anos com duração de 30 minutos, na região de Belo Horizonte. Utilizar as fórmulas anteriores.

No de Ordem

Fórmula/Nomei (= intens., em

mm/h)

1 Pluvio 2.1

2 Sudecap

3Profo. Bruno

Versiani

4Profª.Márcia

Pinheiro

5 Copasa

6 Curitiba

7 Copasa

8 Curitiba

SOLUÇÃO:


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PLUVIOMETRIA

É o estudo para determinar a chuva através de aparelhos de medição.

Alguns tipos de aparelhos para medição da chuva precipitada;

• Pluviômetro,

• Pluviógrafo.

Figura - pluviômetro

Pluviômetro: a quantidade de chuva precipitada é dada em mm (altura de chuva) coletada pelo aparelho, a graduação do aparelho é feita em função da área da boca, área de coleta de chuva.

O mais comum é o Ville de Paris, onde o volume de chuva coletado pelo pluviômetro é despejado no cilindro graduado em mm. As leituras são feitas de 24 em 24 horas.

Pluviógrafo: apresenta resultado de medição de chuva, duração e freqüência grafadas no papel.

Normas de colocação dos medidores:

a) A superfície do coletor de chuva deve ser absolutamente horizontal e ficar a uma distancia de 1,50m do solo.

b) Caso o lugar for desabrigado, fazer proteção contra ventos (abrigo).

c) A distancia do obstáculo mais próximo de duas vezes da altura do mesmo.

Tempo de retorno ou recorrência


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Como sendo intervalo de tempo durante a qual uma precipitação é igualada ou excedida uma vez. A fixação deste período de recorrência envolve em si, o conceito de “coeficiente de segurança”.

Os períodos de recorrência mais usuais são:

T = 10 anos (para obra de drenagem superficial)

T = 25 anos (para obra de fundo de grota, bueiros tubulares).

T = 50 anos (para obra de fundo de grota, bueiros retangulares).

T = 100 anos(para obra de pontes)

T = 10.000 anos (para obra de barragens)

Riscos

É prever o risco desta chuva (ou evento) ocorrer.

R = 1 / T


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Ex. 02)

Calcular o risco esperado ao dimensionamento de uma galeria urbana com T= 25anos.

R = 1 / 25 = 0,04 = 4% de risco.

E, para uma usina hidroelétrica? Com tempo de retorno de T = 10.000 anos.

R = 1 / 10.000 = 0,0001 = 0,01% de risco


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EQUAÇÕES PARA ESTIMAR O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

Tempo de concentração é a duração mínima da chuva necessária para um pico de vazão (máxima) ocorrer num ponto considerado (Output – saída).

Diversas são as formulas de calculo, algumas delas serão apresentadas no decorrer do curso.

George Ribeiro

P=%Vg = relação entre a área coberta de vegetação e área total em %

tc = tempo de concentração, em horas

L = comprimento do talvegue, em Km

I = declividade em m/m.

Kirpich

Usada no estudo de drenagem de estradas.

tc = tempo de concentração, em minutos.

L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água)

H = desnível do talvegue, em metros.

Ventura


A = área, em Km2

I = declividade, em m/m

Passini


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A = área da bacia, em Km2

L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água)

I = inclinação, em m/m.

Colins


L = comprimento do talvegue, em Km

A = área da bacia, em Km2

I = inclinação, em m/m.


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Ex. 03)

Calcular o tempo de concentração (tc) através de todas fórmulas apresentadas. Considere uma bacia experimental com as seguintes características:

Percentual de vegetação igual 30 %.

A = 300 000 m2

Declividade média da bacia = 15 %

Comprimento do talvegue = 300 m e desnível = 10 m

Solução:


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ANEXO 01 – Mapa de tipologia para MG – Infiltração, declividade e precipitaçao


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ANEXO 02 – Gráfico do Eng. Otto para Belo Horizonte-MG


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ANEXO 03 – Tabela para tempo de retorno (T)


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PROBLEMAS PROPOSTOS

Exercício 01)

Determinar a intensidade de chuva, em mm/h, para cada Tempo de Retorno (T) máximo da tabela abaixo. Considere a duração constante de 30 min para a chuva. Utilize dos seguintes parâmetros: a = 0,169, b = 3,994, c = 0,671, k = 682,93, para a equação geral de I.D.F.

Exercício 02)

1 – Um bueiro de tráfego baixo deve ser projetado para coletar o

escoamento resultante de uma chuva com duração (D) e período de retorno

(T).

Considere:

Área drenante totalmente impermeabilizada.

Coordenadas geográficas : Latitude: 19o55’15” S e Long.: 43o56’16”

O.

Duração da chuva de 0,5 h.

Determine a intensidade da chuva através dos seguintes métodos e

equações:

a) Pluvio 2.1 p IDF.

b) Mapa de “Tipologias Regionais Homogêneas”.

c) Eq. SUDECAP.

d) Eq. COPASA.

e) Eq. Prof. Bruno.


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