INSTITUTO SUPERIOR TCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

SECO DE HIDRULICA E DOS RECURSOS HDRICOS E AMBIENTAIS Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Hidrologia, Ambiente e Recursos Hdricos 2009/2010 1 Semestre

1 TRABALHO PRTICO: CARACTERIZAO DE UMA BACIA HIDROGRFICA

Parte I Caracterizao geomorfolgica

Caracterize a geomorfologia da bacia hidrogrfica definida pela seco do curso de gua que lhe for

indicada no mapa (ver Quadro anexo).

1 - Identifique com rigor a bacia hidrogrfica e apresente os seguintes desenhos ou figuras:

localizao geogrfica da bacia hidrogrfica;

planta da bacia hidrogrfica;

curva hipsomtrica (com escalas absolutas e com a escala das reas adimensional e

acompanhada de quadro com os elementos de traado);

hierarquizao da rede de drenagem pelos mtodos de Strahler e de Horton;

perfil longitudinal do curso de gua principal e de dois dos seus maiores afluentes.

2 - Determine e apresente os seguintes elementos, incluindo, quando justificado, os clculos efectuados:

rea da bacia hidrogrfica;

desenvolvimento do permetro (adoado) da bacia hidrogrfica;

ndice de compacidade de Gravelius;

altitudes mxima, mnima e mdia da bacia hidrogrfica;

altura mdia da bacia hidrogrfica;

desenvolvimento do curso de gua principal;

declives mdio e equivalente do curso de gua principal;

densidade de drenagem da bacia hidrogrfica;

percurso mdio superfcie do terreno at um curso de gua;

relao de bifurcao mdia.

Parte II Anlise da precipitao Postos fictcios

Determine a precipitao anual mdia na bacia hidrogrfica, utilizando os postos udomtricos fictcios e

os mtodos de Thiessen e das isoietas.

a) Recolha as sries da precipitao anual nos cinco postos udomtricos fictcios indicados na

planta e obtenha as correspondentes descries estatsticas (mdias, desvios-padro e

coeficientes de variao);

b) Calcule a precipitao anual mdia na bacia pelos mtodos de Thiessen e das isoietas,

apresentando quadros com os resultados dos clculos e as seguintes figuras:

planta da bacia hidrogrfica com a localizao dos postos udomtricos fictcios e o traado dos

polgonos de Thiessen;

planta da bacia hidrogrfica com a localizao dos postos udomtricos fictcios e o traado das

isoietas mdias anuais.

Parte III Anlise da precipitao Postos reais

Determine a precipitao anual mdia na bacia hidrogrfica, utilizando os postos udomtricos ou

udogrficos reais da rede nacional, recorrendo ao mtodo dos polgonos de Thiessen.

c) Recolha as sries da precipitao anual dos postos mais prximos da bacia em anlise (fonte:

http://snirh.pt) e obtenha as correspondentes descries estatsticas (mdias, desvios-padro e

coeficientes de variao);

d) Calcule a precipitao anual mdia na bacia pelos mtodos de Thiessen, apresentando quadros

com os resultados dos clculos e figuras ilustrativas (ver acima).

2 TRABALHO PRTICO: AVALIAO DO BALANO HIDROLGICO

Avalie o balano hidrolgico da bacia hidrogrfica em regime natural para o perodo mais longo possvel,

assumindo um intervalo de clculo de um ms.

a) Identifique as estao hidromtrica mais prxima da bacia e obtenha a srie de escoamento

mensal; Tendo j identificado as estaes udomtricas mais prximas da bacia (Trab. 1),

obtenha as respectivas sries de precipitao mensal; Identifique a estao climatolgica mais

prxima da bacia e obtenha a srie de temperatura mdia mensal;

b) Estime os valores das sries mensal de precipitao mensal mdia sobre a bacia com base nos

coeficientes de Thiessen.

c) Estime a srie de evapotranspirao potencial mensal pela frmula de Thornthwaite;

d) Calcule o escoamento para a seco final da bacia em anlise aplicando um modelo hidrolgico

com um intervalo de tempo mensal;

e) Avalie o balano hidrolgico em regime natural assumindo um intervalo de clculo de um ms.

f) Calcule os valores anuais mdios e extremos das componentes do balano hidrolgico. Comente

os resultados, comparando-os com os resultados obtidos pela frmula de Turc e pelas frmulas

regionais de Quintela.

3 TRABALHO PRTICO: CARACTERIZAO DO RISCO DE CHEIAS

Parte I - Avaliao de valores extremos de precipitao

1 - Identifique a lei estatstica melhor se ajusta srie da precipitao mxima anual com uma dada

durao medidas num posto udomtrico fictcio.

a) Recolha as cinco sries de valores mximos anuais das precipitaes, medidas num posto

udomtrico fictcio, com duraes de um a cinco dias em

http://www.civil.ist.utl.pt/jhscripts/prob3u.

b) Identifique a lei estatstica que, de entre as leis Gumbel, log-normal (ou de Galton) e de

Pearson III, melhor se ajusta srie da precipitao mxima anual com uma dada durao.

Verifique a qualidade do ajustamento de cada uma das trs leis consideradas por meio da

representao das leis estatsticas e dos correspondentes pontos amostrais, em grficos

tendo em ordenadas o valor da varivel aleatria analisada e em abcissas a varivel normal

reduzida. Complemente os grficos com um quadro com a correspondncia entre os

perodos de retorno de 2, 10, 20, 100, 200 e 1 000 anos, a probabilidade de no excedncia

que lhes corresponde e a varivel normal reduzida com essa probabilidade.

c) Determine, de acordo com as leis com melhor ajustamento, as precipitaes mximas

anuais com duraes de um a cinco dias e com perodos de retorno de 10, 100 e 1 000 anos.

d) Obtenha a linha de possibilidade udomtrica para duraes superiores ou iguais ao dia e

para o perodo de retorno de 1 000 anos. Represente tal linha, bem como os pontos que lhe

serviram de base, num grfico duplamente logartmico.

2 Para o posto real da rede udomtrica nacional mais prximo da bacia, determine as precipitaes

mximas dirias anuais com perodos de retorno de 2.33, 100 e 1 000 anos, de acordo com a lei de

Gumbel.

a) Identifique o posto udomtrico da rede nacional (posto real) localizado o mais prximo

possvel da bacia hidrogrfica estudada no 1 Trabalho Prtico e dispondo de registos da

precipitao diria mxima anual durante pelo menos 15 anos (fonte: http://snirh.inag.pt).

b) Recolha a srie de precipitaes dirias mximas anuais no referido posto.

c) Por aplicao da lei de Gumbel, determine as precipitaes mximas dirias anuais com

perodos de retorno de 2.33, 100 e 1 000 anos.

3 - Para o perodo de retorno de 100 anos, utilizando o estudo Anlise de Fenmenos Extremos.

Precipitaes Intensas em Portugal Continental (fonte: http://snirh.inag.pt), estime para a bacia

hidrogrfica estudada no 1 Trabalho Prtico valores da precipitao com duraes inferiores ao dia e

represente tais valores e a respectiva linha de possibilidade udomtrica num grfico duplamente

logartmico. Apresente os clculos efectuados organizados, sempre que possvel, em quadros.

Parte II Avaliao de valores de caudal por anlise estatstica

1 - Determine o caudal especfico de ponta de cheia da bacia hidrogrfica que tenha um perodo de

retorno de 100 anos.

a) Identifique a estao hidromtrica real mais prxima da bacia hidrogrfica que lhe foi atribuda

e obtenha em http://snirh.inag.pt a srie de caudais instantneos mximos anuais.

b) Por ajustamento das leis de Gumbel, Goodrich e log-Pearson III, determine o respectivo caudal

especfico de ponta de cheia com um perodo de retorno de 100 a. Represente graficamente as

referidas leis e os pontos amostrais.

Parte III Determinao do hidrograma de cheia

1 - Considerando desprezvel o escoamento de base face ao escoamento directo, obtenha o hidrograma

da onda de cheia natural na seco de referncia da bacia hidrogrfica analisada no 1 Trabalho em

consequncia de uma precipitao intensa uniforme com durao igual ao tempo de concentrao da

bacia e com perodo de retorno de 100 anos (precipitao de projecto).

a) Calcule a precipitao de projecto. Para o efeito, admita que o tempo de concentrao da bacia

hidrogrfica, pode ser avaliado pelo menor dos que se obtm por aplicao das seguintes trs

frmulas: Giandotti, Temez, Kirpich (citada em Chow). No clculo da precipitao com durao

igual ao tempo de concentrao e perodo de retorno de 100 anos aplique a linha de

possibilidade udomtrica estabelecida no 2 Trabalho para aquele perodo de retorno. Admita

que as perdas de precipitao so uniformes ao longo do tempo e que correspondem a 20% da

precipitao total.

b) Tendo por base o hidrograma unitrio sinttico triangular representado na figura seguinte,

obtenha o hidrograma da onda de cheia afluente em condies naturais.

Na figura, tc representa o tempo de concentrao da bacia hidrogrfica, ta, o tempo ascencional,

u, a ordenada do hidrograma unitrio (m3/s) e D, a durao da precipitao til. Na obteno do

hidrograma de cheia atenda a que o anterior hidrograma unitrio tem de ser discretizado de D

em D e que este tambm o intervalo de tempo a considerar na discretizao temporal da

precipitao efectiva de projecto. Considere que esta precipitao uniforme ao longo do

tempo.

2 - Obtenha o hidrograma de cheia que resulta de associar precipitao til obtida na pergunta 1a) um

hietograma no uniforme constitudo por quatro blocos contguos determinados utilizando a linha de

possibilidade udomtrica e ordenados como se refere em

http://www.civil.ist.utl.pt/~jh/8CA_FRacional.pdf .

Parte III Amortecimento de ondas de cheia por uma albufeira

Admi