ROTEIRO AULA PRÁTICA – HIDROLOGIA E MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

HIDROLOGIA E MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

Roteiro de Aula Prática

Dados da Disciplina

• Nome da Disciplina: Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas

• Unidade: U2_Hidrologia_Quantitativa

• Aula: A3_Medições_Aplicadas

Aula Prática 1: Medição de Vazão pelo Método do Flutuador

Objetivos

Ao final desta aula prática, espera-se que o estudante seja capaz de:

• Determinar a velocidade média de escoamento da água utilizando o método do flutuador;

• Calcular a área média da seção transversal de um rio ou canal;

• Obter a vazão média (Q) de um manancial através da relação entre velocidade e área;

• Compreender a importância da medição de vazões em estudos de abastecimento, drenagem, irrigação e gestão hídrica.

Solução Digital

• Microsoft Excel: Para cálculos de velocidade média, área da seção transversal e vazão;

• Microsoft Word: Para elaboração do relatório final.

Procedimentos Práticos

1. Selecionar trecho do rio: Preferencialmente retilíneo, com escoamento uniforme e sem grandes obstáculos.

2. Marcar os pontos X e Y: Determinar distância entre os pontos (ex.: 11 m).

3. Lançar o flutuador: Registrar o tempo que leva para percorrer o trecho (10 repetições).

4. Calcular velocidade:

   • Fórmula: V=LtV = \frac{L}{t}V=tL​

   • Aplicar fator de correção de 20%: Vcorrigida=0,8⋅VV_\text{corrigida} = 0,8 \cdot VVcorrigida​=0,8⋅V

5. Medir largura e profundidade das seções X e Y: Dividir em intervalos e registrar profundidades.

6. Calcular área transversal:

   • $A=\text{largura}\cdot \text{profundidade meˊdia}$

   • Área média: Ameˊdia=AX+AY2A_\text{média} = \frac{A_X + A_Y}{2}Ameˊdia​=2AX​+AY​​

7. Calcular vazão média: Q=Ameˊdia⋅VcorrigidaQ = A_\text{média} \cdot V_\text{corrigida}Q=Ameˊdia​⋅Vcorrigida​

Tabelas de Medição

Tabela 1 – Tempos medidos para cálculo da velocidade média superficial

Tabela 2 – Largura e profundidade das seções X e Y

Resultados e Relatório Final

• Organizar todos os dados em planilha Excel;

• Elaborar relatório no Word com: contextualização do método, cálculos realizados e análise da vazão estimada.

Aula Prática 2: Cálculo da Vazão Máxima Usando Curva-Chave

Objetivos

Ao final desta aula prática, o estudante deverá:

• Compreender o conceito de curva-chave (relação entre cota e vazão);

• Utilizar equação fornecida para estimar vazões;

• Determinar a vazão máxima permitida para que a água não alcance o tabuleiro de uma ponte;

• Aplicar equação do tipo potência em problema real de segurança hidráulica.

Procedimentos Práticos

1. Compreender a curva-chave: Representa relação entre nível da água (cota H) e vazão (Q).

2. Dados históricos fornecidos (Tabela 1)

3. Equação ajustada da curva-chave:
   Q=9,2893⋅H2,3067Q = 9,2893 \cdot H^{2,3067}Q=9,2893⋅H2,3067

4. Cota crítica da ponte: H = 7 m

5. Substituir H na equação: Calcular vazão máxima QmaˊxQ_\text{máx}Qmaˊx​

6. Interpretar resultado: Avaliar segurança da ponte e importância para controle de cheias.

Checklist

• Ler dados e observar curva-chave;

• Identificar equação ajustada;

• Substituir H = 7 m na fórmula e calcular QmaˊxQ_\text{máx}Qmaˊx​;

• Elaborar relatório final com interpretação dos resultados.

Resultados e Relatório Final

• Arquivo Word com: cálculos, interpretação e análise da segurança hidráulica;

• Referências bibliográficas no formato ABNT;

• Desenvolver habilidades de análise quantitativa em Hidrologia.

  ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

  Disciplina: Hidrologia e Manejo de Bacias Hidrográficas
  Unidade: U3 – Análise de Sistemas Hidrológicos

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  Aula A2 – Modelagem de Vazão

  Objetivos

  Nesta aula prática, o estudante deverá:

  • Determinar o tempo de concentração de uma bacia hidrográfica;

  • Calcular a intensidade máxima de precipitação usando equação IDF fornecida;

  • Estimar a vazão de projeto por meio do Método Racional;

  • Compreender a aplicação desses cálculos no dimensionamento de obras de drenagem urbana.

  Solução Digital

  • Microsoft Excel: Cálculos de velocidade média, área da seção transversal e vazão do manancial.

  • Microsoft Word: Elaboração do relatório final da atividade prática.

  Procedimentos Práticos e Aplicações

  Experimento: Cálculo da vazão de projeto pelo Método Racional

  Atividade Proposta:
  Determinar a vazão máxima de projeto gerada por um evento extremo de chuva em uma bacia hidrográfica urbana.

  Passo 1 – Determinar o tempo de concentração (tc)

  • Equação de Kirpich:

  tc=57⋅(L3H)0,385t_c = 57 \cdot \left(\frac{L^3}{H}\right)^{0,385}tc​=57⋅(HL3​)0,385

  • Dados da bacia (Araçatuba – SP):

    • Comprimento do talvegue principal: L = 1,85 km

    • Cota máxima: 336 m

    • Cota no exutório: 312 m

    • Desnível: H = 336 − 312 = 24 m

  Passo 2 – Calcular a intensidade máxima de precipitação (i)

  • Equação IDF:

  i=K⋅TRa(tc+b)ci = K \cdot \frac{TR^a}{(t_c + b)^c}i=K⋅(tc​+b)cTRa​

  • Parâmetros fornecidos para Araçatuba:

    • $K=1539,561$, $a=0,142$, $b=24,999$, $c=0,755$

    • TR = 50 anos

    • tc = tempo de concentração calculado

  Passo 3 – Calcular a vazão de projeto (Q)

  • Método Racional:

  $$Q=0,278\cdot C\cdot i\cdot A$$

  • Dados fornecidos:

    • Coeficiente de deflúvio: C = 0,62

    • Área da bacia: A = 3,63 km²

  Passo 4 – Aplicações do resultado
  O valor de Q representa a vazão máxima esperada durante a chuva de projeto e serve como referência para o dimensionamento seguro de:

  • Tubulações de drenagem pluvial

  • Galerias de águas pluviais

  • Pontes e bueiros

  • Canais urbanos

  Checklist

  • Calcular o desnível H da bacia

  • Determinar o tempo de concentração tc pela equação de Kirpich

  • Calcular a intensidade máxima i usando a equação IDF

  • Aplicar o Método Racional para obter a vazão de projeto

  • Organizar os resultados no relatório final

  Resultados Esperados

  O relatório final deverá conter:

  1. Tempo de concentração tc da bacia

  2. Intensidade máxima de precipitação i

  3. Vazão de projeto Q

  4. Explicação do porquê o Método Racional é recomendado apenas para bacias pequenas

  5. Cálculos detalhados e análise do resultado

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  Aula A3 – Regimes Hidrológicos

  Objetivos

  Nesta aula prática, o estudante deverá:

  • Compreender o que é um fluviograma e sua aplicação na Hidrologia;

  • Identificar vazões mínima, máxima e média de um manancial a partir de uma série histórica;

  • Aplicar o conceito de vazão de permanência Q95 para avaliação de estiagem;

  • Calcular a disponibilidade hídrica outorgável de um curso d’água;

  • Avaliar se um ribeirão é capaz de atender uma demanda de abastecimento.

  Solução Digital

  • Microsoft Excel: Cálculos de vazão e análises estatísticas

  • Microsoft Word: Elaboração do relatório final

  Procedimentos Práticos e Aplicações

  Experimento: Análise de vazões e disponibilidade hídrica

  Atividade Proposta:
  Avaliar a capacidade de um ribeirão atender à demanda de abastecimento de um distrito (demanda = 5 L/s).

  Passo 1 – Analisar a série histórica e o fluviograma

  • Observar vazões mensais registradas nos últimos 10 anos (Tabela 01)

  • Analisar o fluviograma fornecido (Figura 01)

  Passo 2 – Determinar estatísticas de vazão

  • Vazão máxima: maior valor registrado

  • Vazão mínima: menor valor registrado

  • Vazão média: média de todos os valores

  Passo 3 – Calcular a disponibilidade hídrica outorgável

  • Vazão Q95 fornecida: 7 L/s

  • Disponibilidade outorgável:

  Qdisp=0,5⋅Q95Q_{\text{disp}} = 0,5 \cdot Q_{95} Qdisp​=0,5⋅Q95​

  Passo 4 – Comparar com a demanda

  • Se Qdisp≥5 L/sQ_{\text{disp}} \geq 5\,\text{L/s}Qdisp​≥5L/s, o manancial atende à demanda

  • Caso contrário, considerar alternativas (reservação, captação complementar)

  Checklist

  • Analisar a Tabela 01 de vazões históricas

  • Observar o fluviograma

  • Identificar a vazão máxima, mínima e média

  • Utilizar Q95 fornecida

  • Calcular a disponibilidade hídrica outorgável

  • Comparar com a demanda de 5 L/s

  • Elaborar relatório final com interpretação hidrológica

  Resultados Esperados

  O relatório final deverá conter:

  1. Vazão máxima

  2. Vazão mínima

  3. Vazão média

  4. Disponibilidade hídrica outorgável

  5. Comparação com a demanda do distrito

  6. Avaliação sobre a capacidade do ribeirão atender a demanda