Vazão de Projeto

1. Introdução

A hidrologia está presente no dia à dia de engenheiros civis de forma que muitas vezes não é possível imaginar. A determinação de vazão de projetos como barragens e esgotos sanitários são exemplos dessas aplicações. Para realizar essa pesquisa, utilizamos um estudo de caso de uma construção de barragem, onde foi utilizada uma bacia hidrográfica de pequeno curso de água, o córrego do Lambedor, do rio Capivari, que é afluente do Rio Tietê. Para que o projeto fosse executado foram realizados estudos de formato, drenagem e declividade de uma área de 2km², onde foi utilizado o Método Racional, na estimativa de vazão do projeto.

        

2. VAZÃO DE PROJETO

        As informações de vazão em bacias hidrográficas são poucas aqui no Brasil. Em geral existe o monitoramento hidrológico de grandes bacias, que são conduzidos por empresas de energia elétrica ou indústrias.

2.1 Método Racional

        Segundon Tomaz (2013) o método racional é um método indireto e estabelece uma relação entre a chuva e o escoamento superficial. Ele é utilizado para calcular a vazão de pico de uma determinada bacia, considerando uma seção de estudo. O método possui esse nome justamente para contrapor os métodos antigos que eram empíricos, também pode ser conhecido como Método de Lloyd-Davies. Sua fórmula é: Q= C . I . A /360  Onde Q é vazão de pico (máxima) em m³/s;  C é o coeficiente de escoamento superficial (Runoff), que varia de 0 a 1, onde quanto mais próximo de 1, menos impermeável é o solo;  I é intensidade de precipitação (mm/h) e  A é área da bacia em hectares.

        Ao utilizar o método racional devemos lembrar de suas hipóteses para que possamos compreender a análise. Que são elas: toda a bacia contribui com o escoamento superficial e portanto o tempo de duração da tormenta deve ser igual ou exceder ao tempo de concentração da bacia; a chuva é distribuída uniformemente sobre toda a área da bacia; todas as perdas estão incorporadas ao coeficiente de escoamento superficial  (TOMÁZ, 2013)

        O método Racional torna o processo complexo mais fácil de ser compreendido, trazendo a complexidade para o fator C. Porém o mesmo também tem alguns problemas, já que não existem considerações sobre a diferença espacial e temporal da precipitação na bacia; fatores físicos como a cobertura vegetal e tipo do solo; e também por não considerar o formato da bacia, apenas sua área total. O que implica em que todo o processo (escoamento e infiltração) seja resumido apenas no fator C, que implica numa proporção direta da chuva em deflúvio, por isso é recomendado somente para microbacias (DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA; UFLA, 2007)

2.2 O coeficiente C

A estimativa do coeficiente “C” é tabelada e tem alguns aspectos subjetivos. O cálculo realizado é C = 1 – (C’1 + C’2 + C’3). Onde C1 representa a topografia da área rural, C2 o tipo de solo e C3 o tipo de cobertura. Considerando o comportamento natural da bacia é de se esperar que o coeficiente varie com o tempo de retorno ou com a magnitude da enchente, pois com o aumento da intensidade as perdas não continuam as mesmas e o coeficiente deve aumentar (TOMAZ, 2013).

3 ÁREA DE DRENAGEM

4 DECLIVIDADE DO TALVEGUE

De acordo com Edivaldo Lins Macedo (2003) o talvegue é definido como uma linha formada pelos pontos mais profundos de um determinado curso d’água, chamado também de canal coletor da bacia, no caso de um vale estar seco o talvegue será a linha do fundo do vale. E a declividade dos terrenos que compõem uma bacia na maioria dos casos controla a velocidade do escoamento superficial. Se o terreno for mais íngreme, o escoamento se dará de forma mais rápida, os picos de enchentes serão maiores e o tempo de concentração será menor, e em terrenos mais planos acontecerá o inverso (MARINHO apud VILLELA, 1975).

A declividade dos terrenos de uma bacia pode ser determinada através de um método denominado método das quadrículas, este, consiste no lançamento de um papel transparente sobre o mapa da bacia onde está traçada uma malha quadriculada com os pontos de interseção que interessam ao estudo, a cada ponto é associado um vetor perpendicular à curva de nível que estiver mais próxima. Assim as declividades de cada vértice são obtidas através da medição na planta das menores distâncias entre as curvas de nível seguintes, a declividade é o resultado da divisão entre a cota e a distância medida na planta entre as curvas. Por fim, é construída uma tabela de distribuição de frequências considerando uma amplitude para as classes (MARINHO apud VILLELA, 1975).

As curvas de nível de um terreno são os locais geométricos dos pontos do terreno de igual cota, e a determinação da cota de um ponto do terreno é feita da seguinte forma, planos horizontais interceptam a superfície do terreno para representar uma curva de nível que é projetada ortogonalmente no plano horizontal de referência (MARÇAL, 2008).

De acordo com Rui Marçal (2008) a distância vertical entre planos consecutivos secantes é considerada como equidistância natural, e esta, quando reduzida à escala da carta é chamada de equidistância gráfica. O terreno será melhor definido quanto menor for a equidistância entre os planos horizontais diferentes, porém esta não deve ser muito pequena para não originar um grande número de curvas de nível dificultando a leitura da carta.

Assim, a equidistância sendo gráfica e constante em toda a carta, a distância na horizontal entre as curvas de nível, nos dá ideia do declive do terreno, quanto mais afastadas estiverem as curvas, menos será o declive, por outro lado se o terreno for acidentado com fortes declives, as curvas serão mais próximas (MARÇAL, 2008).

5 INTENSIDADE DA CHUVA DE PROJETO

A intensidade de precipitação pode ser definida como a quantidade de chuva (altura) que ocorre em um determinado intervalo de tempo, para uma dada frequência e duração igual ao tempo de concentração. Dessa forma, o cálculo das intensidades de chuva pode ser realizado através da análise estatística de uma série histórica de dados pluviométricos relativos à região que está sendo estudada (VARGAS, 2014).