Autor: MILTON CÉSAR CÉSAR TOLEDO DE SÁ SÁ
Manual de Hidrologia Mas não se dizem Doviolentas Rio que tudo as margens arrasta,que se diz o oprimem. violento. Bertold Brecht
1a edição 2005 – 2005 – 12 12aedição 2a semestre/2018
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Autor: Milton César Toledo Toledo de Sá
MANUAL DE HIDROLOGIA
12a Edição – 2a semestre/2018 semestre/2018
Dados de Catalogação na Publicação Toledo, Milton César Toledo. Manual de Hidrologia: Estudo das Águas Superficiais e Subterrâneas na Terra. Milton César Toledo de Sá – – Belo Horizonte: Produção Independente. 2005. 1. Engenharia – Engenharia – Hidrologia Hidrologia 2. Águas Superficiais.
Belo Horizonte, Minas Gerais. Brasil
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OFERECIMENTO
PLANETA ÁGUA
(Guilherme Arantes)
Água que nasce na fonte serena do mundo e que abre o profundo grotão. Água que faz inocente inocente riacho e deságua na corrente do ribeirão. Águas escuras dos rios, que levam a fertilidade ao sertão. Águas que banham aldeias aldeias e matam a sede da população. Águas que caem das pedras, pedras, no véu das cascatas, ronco de trovão e depois dormem tranqüilas no leito dos lagos, no leito dos lagos... Água dos igarapés, onde Iara Iara Mãe d’Água é misteriosa canção. Água que o sol evapora, pro céu vai embora, virar nuvens de algodão. Gotas de água da chuva, alegre arco-íris, sobre a plantação. Gotas de água da chuva, tão tristes, são lágrimas na inundação. Águas que movem moinhos são as mesmas águas que encharcam o chão e sempre voltam humildes, pro fundo da terra, pro fundo da terra... Terra, Planeta Água... Terra, Planeta Água... Terra, Planeta Água...
4 APRESENTAÇÃO
Prezado Leitor (a)
Bem-vindo ao Curso de Hidrologia. Esperamos que você tenha uma experiência construtiva durante toda a leitura deste livro. Este material tem o objetivo de facilitar o seu entendimento com o assunto. Para maiores esclarecimentos, esclareciment os, envie-nos um E-mail. O texto é constituído por capítulos. E, no final de cada um procurou-se apresentar a interdisciplinaridade da Hidrologia com o curso. O capitulo 1 – 1 – Introdução Introdução a Hidrologia. O capitulo 2 – 2 – Bacia Bacia hidrográfica. O capitulo 3 – – intensidade de chuva define os tipos de chuva, pluviometria. Equação de chuva IDF. O Capítulo 4 – 4 – Estudo Estudo Hidrológico para uso da água. Recursos Hídricos. O Capitulo 5 – 5 – Estudo Estudo Hidrológico para Drenagem. O capitulo 6 – 6 – Infiltração Infiltração - trata da taxa de infiltração e do coeficiente de Run-off. Evaporação apresenta o poder evaporante da atmosfera. Apêndice – Apêndice – Manual Manual da Legislação dos Recursos Hídricos.
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BIOGRAFIA Autor: MILTON CÉSAR TOLÊDO DE SÁ. Graduado em em Engenharia Civil. PósGraduado em Metodologia do Ensino Superior e Pós Graduado em Engenharia dos Materiais. Fundador da Empresa Bioterra Engenharia - Avaliação de imóveis. Docente no ensino da Engenharia Civil desde 1981. Fundador do portal de cursos on-line: on-line: www.aulasdeengenharia.com.br www.aulasdeengenharia.com.br Belo Horizonte, MG. E-mail: E-mail:
[email protected] [email protected]
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SUMÁRIO OFERECIMENTO APRESENTAÇÃO AUTOR ÍNDICE CAPÍTULO 1 Introdução à Hidrologia.....................................................................11 CAPITULO 02 Bacia hidrografia...............................................................................33 CAPÍTULO 03 Intensidade de chuva........................................................................51 CAPÍTULO 04 Estudo Hidrológico para uso da água..................................................71 água.................................................. 71 CAPÍTULO 05 Estudo Hidrológico para Drenagem................................ Drenagem.....................................................87 .....................87 CAPÍTULO 06 Infiltração e Evaporação............................................ Evaporação..................................................................134 ......................134 APÊNDICE Manual da Legislação dos Recursos hídricos............................160 a 179
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CAPÍTULO I INTRODUÇÃO À HIDROLOGIA Apresentação do curso. curso. Conceito de hidrologia. Campo de atuação da hidrologia. Principais órgãos fiscalizadores. Voltando ao passado. passado. Onde a chuva cai? Distribuição da água no planeta. Hidrografia no mundo Hidrografia no Brasil, Hidrografia em Minas Gerais, Belo Horizonte. Imagens de topografia.
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Apresentação do curso; curso; Propiciar a apresentação de todos, e esclarecendo-os Objetivos: esclarecendo-os da importância e do funcionamento do curso. Abordagens: Apresentações dos dos participantes; Importância da assiduidade e pontualidade; Como funciona; Objetivos do curso; Educação - Avaliação; Fontes de pesquisa. Critério de avaliação; • Aulas expositivas • Aulas em campo • Resolução de exercícios • Realização de avaliações individuais. Objetivos do curso; • Identificação das principais bacias hidrográficas do Brasil/MG • Órgãos licenciadores pertinentes à hidrologia. • • • • •
Equação do balanço hídrico. Divisores de água, traçado da bacia hidrográfica e seus elementos. Equação de I.D.F., mapa para chuva, infiltração e declividade. Estudo hidrológico para uso da água e Estudo hidrológico para Drenagem: principais formulas, mapas e softwere. Desenvolvimento de projetos. Estudo dos fenômenos: infiltração e evapotranspiração.
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Fontes de pesquisa; Principal • PINTO, Nelson Souza. Hidrologia Básica. 2008. ED. Edgar Blucher Ltda. S.P., São Paulo o ed. Ed. ABRH • TUCCI, Carlos E.M. Hidrologia – Hidrologia – Ciência Ciência e Aplicação.4 – 2012. – 2012. UFRGS. ISBN: 8570259247 Complementar • TOLEDO de SA, Milton César. Manual de Hidrologia, 12 ed. 2a semestre/ 2018. Belo Horizonte, MG. – www.igam.gov.br www.igam.gov.br – – www.semad.gov.br www.semad.gov.br – – Sites::www.ana.gov.br – • Sites www.ufv.br www.ufv.br – – www.siam.mg.gov.br www.siam.mg.gov.br Tucci – www.blog.rhama.net www.blog.rhama.net • Blog do Tucci – • Revista eletrônica de recursos hídricos: www.abrh.org.br/informaçoes/rerh www.abrh.org.br/informaçoes/rerh • Site recursos hídricos do Brasil: Brasil: www.abrh.org.br www.abrh.org.br Conteúdo programático; •
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INTRODUÇÃO À HIDROLOGIA: Generalidades. Aproveitamento e direcionamento correto correto da água. A Hidrologia e a Engenharia Civil. Órgãos licenciadores e regulamentadores no Brasil no estado de MG. Principais Bacias, Reservatórios e Rios no Brasil e no Mundo. BACIA HIDROGRÁFICA: Ciclo Hidrológico. Roteiro para um Estudo Hidrológico. Balanço hídrico. Principais elementos da bacia: Área, Classificação, Divisores, Rios, Surgências, Coeficientes da bacia, Declividade. INTENSIDADE DE CHUVA: Generalidades. Métodos para determinação de chuva: Medidores, Fórmulas empíricas, Softwere, Mapas, Série históricas. Tempo de retorno. Tempo de concentração. VAZÃO HÍDRICA Generalidades. Generalidades. Métodos Métodos para determinar determinar a hídrica: Fórmulas empíricas, medidores. Legislações pertinentes. Estudo de Caso: Captação de água superficial e outorga. VAZÃO HIDROLÓGICA: HIDROLÓGICA: Métodos para para determinar vazão vazão hidrológica. Softwere, mapas, série históricas, publicações-deflúvios publicações-deflúvios superficiais no Estado de MG. Drenagem. MEDIDORES DE DE VAZÃO-Revisão: VAZÃO-Revisão: Orifícios, vertedouros vertedouros e canais.
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INFILTRAÇÃO - Generalidades. Fatores que influenciam na Infiltração. Variáveis importantes na infiltração. Métodos para determinar e taxa de Infiltração. Coeficiente de Run-off. EVAPOTRANSPIRAÇÃO:: Generalidades. Fotossíntese. Credito de EVAPOTRANSPIRAÇÃO Carbono. MDL. Métodos para determinar o poder evaporante da atmosfera: Fórmulas empíricas e Medidores.
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CAPITULO 01 INTRODUÇÃO A HIDROLOGIA Conceito de hidrologia É a ciência que estuda as águas superficiais e subterrâneas e o seu aproveitamento (recursos hídricos) e destinação correta (drenagem). Trata das águas da terra, sua ocorrência, circulação, distribuição, suas propriedades físico-químicas e suas relações com os seres vivos. Por este motivo a hidrologia é uma geociência e se relaciona com as outras áreas de conhecimento, tais como climatologia, meteorologia, geologia, geomorfologia, sedimentologia, geografia e oceanografia, entre outras. Campos de atuação da hidrologia A hidrologia , além de propiciar a manutenção da vida na terra, a água se presta a inúmeras atividades humanas, entre as quais destacam-se: Agricultura, Geração de energia elétrica, Transporte e abastecimento industrial, entre outras. Isto faz com que a abundância ou escassez deste recurso seja um indicador do progresso econômico e da qualidade de vida. Tipos de intervenções Recursos hídricosde água Captação Irrigação Produção de energia Abastecimento de água Reuso da água, etc. Saneamento Drenagem urbana, rural e de estradas Métodos preventivos e controle de enchentes, etc.
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Perguntas freqüente na prática da hidrologia Qual deve ser a vazão vazão de de enchente para o projeto de um vertedor vertedor de uma barragem? Para um Bueiro Bueiro de uma estrada? Para a Drenagem Pluvial de Pluvial de uma cidade? Qual é o volume necessário para assegurar água para um projeto de irrigação irrigação?? Ou para o abastecimento abastecimento de de uma cidade durante as estiagens? Que efeito terá os reservatórios, diques, e outras obras no controle das cheias de um rio? Estão dimensionados de forma a minimizar os riscos de catástrofes associadas a enchentes a enchentes?? Procurar responder a estas perguntas, é o objetivo principal do curso de hidrologia.
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Imagens ilustrativas da prática da hidrologia.
Intervenção: Drenagem de estradas
Intervenção: Travessia em bueiro
Intervenção: Usina hidrelétrica h idrelétrica Fonte: UH Sto Antonio - Rio Madeira
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Intervenção: Vertedouro triangular medidor de vazão
Intervenção: Bueiro circular
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Intervenção: Canal
Intervenção: Ponte
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Intervenção: Proteção de taludes.
Intervenção: Irrigação
Canaleta de crista de talude
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Intervenção: desertificação desertificação com o rebaixo do lençol freático
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Intervenção: rebaixamento de lençol freático
Calha de telhado
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Roteiro típico para para um estudo hidrológico: •
O início de qualquer projeto requer a anotação do local do empreendimento emFonte: uma :carta topográfica planialtimétrica em escala conveniente. Fonte www.ibge.gov.br www.ibge.gov.br
•
Estudo da área de drenagem: traçado da bacia, área, comprimento do talvegue principal, cotas do talvegue, declividade equivalente, tempo de concentração, etc.
•
Em função da área da bacia, escolha do método adequado, na determinação da vazão hidrológica.
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Profissionais executores; Por técnicos devidamente habilitados. Engenheiros Civis e outros. A Hidrologia na expansão expansão urbana e legislações pertinentes; pertinentes; - Constituição Brasileira de 1.988 . Agenda 21 - Plano Diretor - Lei de Uso e Ocupação do solo - Código de posturas. Principais órgãos fiscalizadores Profissional: CONFEA/CREAs ANA/IBAMA – Recursos ANA/IBAMA – Recursos hídricos e licenciamento ambientalNível ambientalNível Federal. SEMAD = Secretária de Estado de Meio Ambiente e desenvolvimento Sustentável. IEF – Inst. IEF – Inst. Estadual de Florestas – Florestas – Atividades Atividades agrícolas, agropecuáriass e florestais. agropecuária FEAM – Fundação FEAM – Fundação Estadual do Meio Ambiente – Ambiente – Ambiental, Ambiental, atividades industriais, minerais e infra-estrutura (extração de areia) IGAM – Instituto IGAM – Instituto de Gestão das Águas – Águas – relativo relativo ao uso das águas – – Outorgas Outorgas para captação. mineradora, travessias, etc.) Para aprovação de Estudo, Projeto, Licenciamento e Outorgas no Estado de M.G, até a presente data, o processo deverá passar pelo: SEMAD: IEF – IEF – POLICIA POLICIA MILITAR – MILITAR – FEAM FEAM – – IGAM IGAM
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Site do governo do estado de M.G.: SIAM: Sistema integrado do Meio Ambientewww.siam.mg.gov.br
SISTEMA ESTADUAL DE MEIO AMBIENTE
COPAM
SEMAD
CERH
Conselho Estadual de Política Políti ca Ambiental
Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável
Conselho Estadual de Recursos Hídricos
IEF
FEAM
IGAM
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PANORAMA DAS OUTORGAS NO ESTADO Outorgas Outo rgas supe superficia rficiais is - 8607
•
Outorgas Outo rgas subte subterrâne rrâneas as - 6748
•
Certidões de usos insignifcante - 2782
•
DEMANDA HÍDRICA POR FINALIDADE
Abastecimento Abastecimento 25% Irrigação 60%
Outros 5%
Irr rrig igaçã ação o
Abast Abasteci ecime mento nto
Indust ndustri rial al
Industrial 7%
Aquicultura Aquicultura 3%
Aq Aquic uicult ultur uraa
Out Outro ross
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Uma volta ao passado da ciência a) Até 1400 DC período da especulação: especulação: canal romano de 50 km, 20 aC. b) primeiro 1400 – 1600 1400 – 1600 período observação: Leonardo da Vinci foi o a propor umadeconcepção concepçã o pluvial do CICLO HIDROLÓGICO. c) 1600 1600 – – 1700 1700 período de medição: o francês Pierre Perrault usou instrumentos rudimentares para obter uma série de 3 anos de observações de chuva e vazão no rio Sena. d) 1700 1700 – – 1800 1800 período de experimentação: desenvolvimento da hidráulica dos escoamentos permanentes; Teorema de Bernoulli; Tubo Pitot, Vazão. e) 1800 1800 – – 1900 1900 período da modernização: desenvolvimento desenvolvimento da mecânica dos fluidos, Equação de Darcy – Darcy – Percolação. Percolação. f) 1900 1900 – – 1930 1930 período do empirismo . fórmulas empíricas para explicar a variabilidade das precipitações. g) 1930 1930 – – 1950 1950 período da racionalização: impulso a partir da construção de grandes barragens. h) Após 1950, período da teorização: teorização: desenvolvimentos desenvolvimentos de modelos matemáticos para transformar chuva em vazão. Uso de de computadores.
Onde a chuva cai? O local de entrada da chuva na superfície da Terra, no solo ou em espelho d!água, é de fundamental importância para sua utilização e determinam a variabilidade espacial, temporal e geográfica do aproveitamento e esgotamento da água no planeta. Convencionou chamar o local ONDE A CHUVA CAI de BACIA HIDROGRÁFICA. Portanto, a Bacia hidrográfica ou Bacia de drenagem é uma área definida topograficamente drenada por um curso de água ou sistema de rios descarregando através de uma simples saída ou output. Os limites de uma bacia contribuinte são definidos pelos divisores de água ou espigões que separam uma das outras bacias adjacentes.
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Distribuição da água no planeta água. água. A água apresenta um importante ciclo na natureza, estando presente na atmosfera na forma de vapor, na superfície ou interior do subsolo na forma líquida, sendo que neste último promove a formação de lençóis freáticos.
Volume de água doce por por continente: Quase toda a água do planeta está concentrada nos oceanos. Apenas uma pequena fração (menos de 3%) está em terra e a maior parte desta está sob a forma de gelo e neve ou abaixo da superfície (água subterrânea). Só uma fração muito pequena (cerca de 1%) de toda a água terrestre está diretamente homempresente e aos outros organismos, sob a forma de lagos e rios,disponível ou como ao umidade no solo, na atmosfera e como componente dos mais diversos organismos.
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Distribuição da água no planeta - 97,2% águas dos oceanos e mares - 2,15% águas de geleiras e icebergs polares - 0,63% águas disponíveis para consumo (8,5 milhões km³) Da distribuição; - 0,63% águas para consumo - 1,5% rios, lagos e cursos d'água - 48% água subterrânea até 800m de profundidade - 49% água subterrânea abaixo de 800m de profundidade profundidade - 0,8% água contida no solo (umidade) - 0,7% vapor d'água na atmosfera E NO BRASIL? E A ÁGUA - 14% das águas doces do mundo - 40% da água consumida é desperdiçada - 10% do esgoto gerado é tratado - 23,8% não têm água encanada (36 milhões de brasileiros) - 51,8% de domicílios urbanos não têm esgoto (16,3 milhões) É o componente principal da matéria viva. Constitui de 50 a 90% da massa dos organismos vivos.
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Estamos todos num mesmo barco O nosso planeta Terra é uma pequena e frágil bacia hidrográfica na visão macro do nosso sistema solar da via-láctea deste grande Universo. A água permanece praticamente a mesma no Planeta devido a gravidade da Terra, evapora e volta. Com o crescimento populacional e sua organização social, o ser humano foi criando domínio de regiões em que pudesse sentir-se seguro e ao mesmo tempo pudesse pudesse ser o dono dono dela delas. s. A superfície superfície do planeta foi "dividida" "dividida" em espaços para a sobrevivência da sua espécie- os paises e água pelo sua grande utilidade foi o marco para fixação do homem nas suas proximidades. O progresso de um povo depende diretamente da disponibilidade e fartura de água "pura" para o seu uso, vemos no Brasil um exemplo claro quando comparamos o Sul com o Nordeste. Cada pais, em termos de hidrológicos, foi dividido em grandes bacias e cada bacia em sub-bacias e assim por diante. No caso do Brasil - grandes nove bacias, como podemos ver adiante. Hidrografia no mundo Maiores bacias: Amazônica (7 milhões de km2), do Congo-Zaire(3,5 milhões de km2), Mississipi-EUA (3,3 milhões de km2). Maiores rios: (Extensão Amazonas-Brasil (Extensão = 6800 km, foz = atlântico), atlântico), Nilo-Egito (6600 km, foz = Mar mediterrâneo), mediterrâneo), Xi-Jiang/China (Extensão = 5800 km, foz = Mar da China) Maiores lagos de barragens: b arragens: Itaipu/Brasil, Três gargantas/China, Guri/Venezuela
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Principais rios do mundo • • • • • • • • • • • • •
Londres-Tâmisa, Paris-Sena, Roma-Pó, Lisboa-Tejo, Nova Iorque-Hudson, Buenos Aires-Prata, São Paulo-Tietê, Recife-Capibaribe/Beberibe, Manaus-Negro, Belém-Amazonas, Teresina-Parnaíba, Natal-Potengi, Belo Horizonte-Rio das Velhas, etc.
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Hidrografia no Brasil Bacias no Brasil
Áreas das principais principais bacias hidrogr hidrográficas áficas do Brasil Bacias Hidrográficas
Área de drenagem (Km2)
Amazonas Total Em território brasileiro Tocantins Atlântico Norte/Nordeste Norte/Nordeste São Francisco Atlântico Leste Paraná (território brasileiro) Paraguai (território brasileiro) Uruguai (território brasileiro) Atlântico sudeste
6.112.000 3.900.000 757.000 1.013.000 634.000 545.000 877.000 368.000 178.000 224.000
Hidrografia em Minas Gerais Gerais
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30 Hidrografia do município de Belo Horizonte.
31 IMAGENS DE TOPOGRAFIA; TOPOGRAFIA;
Figura: aerofotogrametria aerofotogrametria
Figura: medidas verticais
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Figura: curvas de nível
Figura: desenho de perfil vertical a partir das curvas de nível.
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CAPITULO 02 Bacia hidrográfica O ciclo hidrológico Balanço hídrico Divisores de água Área da bacia Classificação quanto ao tamanho da bacia Principais elementos da bacia Classificação dos rios Coeficientes da bacia Declividades
Figura: bacia hidrográfica típica - Fonte: Fonte: www.ana.gov.br www.ana.gov.br
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Figura: bacia hidrográfica típica 1. Ciclo Hidrológico; É o nome dado ao fenômeno global de circulação contínua e distribuição da água a superfície subsolo, atmosfera e oceanos. Existem cinco sobre processos básicos terrestre, no ciclo hidrológico: condensação, precipitação, infiltração, escoamento superficial e evapotranspiração . Estes processos são governados basicamente pela radiação solar e pela gravidade No ciclo hidrológico a água sempre é a mesma. A Terra possui aproximadamente 70% de sua superfície coberta pelos oceanos.
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- O ciclo hidrológico 2. Equação do Balanço hídrico;
Es = P – P – I I – – Evt Evt (+ – –)) Vs Onde, Es = Escoamento superficial ou deflúvio P = Precipitação I = Infiltração Evt = Evaporação e transpiração Vs= Volume superficial superficial utilizado ou desviado da bacia bacia Ou
Q = (A.H)/T Equação da vazão, em m3 /s Onde, A = área da bacia, H = precipitação, em altura, T = tempo
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3. DIVISORES DA BACIA – Individualização das bacias A Bacia hidrográfica é necessariamente necessariamente contornada por um divisor de águas ou espigão, assim designado por ser linha de separação que divide as precipitações que caem em bacias vizinhas e que encaminham o escoamento superficial para um outro sistema pluvial. O divisor une os pontos de máxima cota entre as bacias.
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Divisores de água de sub bacias
4. ÁREA DA BACIA A bacia hidrográfica é caracterizada caracterizada tipograficamente tipograficamente através do relevo e das depressões existentes. O reconhecimento deste relevo é feito utilizando as cartas topográficas ou fotografias aéreas (aerofotogramétricas) em escalas apropriadas para o projeto em elaboração. Para a cidade de Belo Horizonte, além de outros órgãos, esta vista aérea pode ser capturada www.belohorizonte.com.br.. através do site: site: www.belohorizonte.com.br
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Hidrografia típica
Mapa hidrográfico típico
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A área da bacia pode pode ser determinada através através da planta aerofotogramétric aerofotogramétricaa utilizando o método das quadrículas, que subdividindo a superfície total em N quadrículas menores e procede ao cálculo destas áreas de depois somados ou pelo método de eliminação de áreas de figuras geométricas conhecidas, para assim achar a área que sobra. Planilha para determinação da área da bacia No de Ordem (N)
Quadrículas
1 2 3 5 6 7 das
áreas:
Determinar a área da sub-bacia hidrográfica experimental do córrego córrego do Visconde do rio branco. branco. Utilizar a planta planta aerofotogramétrica aerofotogramétrica do local.
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Parque das Mangabeiras – Mangabeiras – Poligonal Poligonal da bacia. Imagem meramente ilustrativa
Parque das Mangabeiras – Mangabeiras – traçado traçado das quadriculas para o cálculo da área da mesma – mesma – imagem imagem meramente ilustrativa.
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5. CLASSIFICAÇÃO DAS BACIAS As bacias pequenas, o efeito das precipitações intensas e de pequena duração será muito mais representativo do que nas bacias grandes. Por outro lado às bacias grandes só terão efeito das precipitações de grande duração. Assim se torna necessário fazer uma classificação em função de sua área. Bacias pequenas: área pequenas: área ate 4 Km2 Bacias médias: áreas médias: áreas de 4 Km2 a 10 Km2 Bacias grandes: áreas grandes: áreas maiores que 10 Km2 Sabe-se que numa bacia grande uma chuva intensa não abrange toda área, pois normalmente as chuvas intensas são de pequena duração e nas bacias pequenas uma chuva intensa pode cobrir toda a área podendo provocar enchentes. Por esta razão o critério de calculo das vazões máximas é por faixa de áreas.
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6. PRINCIPAIS ELEMENTOS DE UMA BACIA E = espigão ou divisor de águas A = área da bacia (há ou Km2) L = comprimento do talvegue principal (Km) H = diferença de nível do talvegue principal (m) d = dec. = Declividade do talvegue principal (m/m). tc = tempo de concentração (h) C = coeficiente de RUN OFF ou coeficiente de escoamento superficial, depende do tipo de vegetação, tipo de solo, topografia (plana ou montanhosa).
Figura: Talvegue 7. CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DOS RIOS Cursos de água da bacia hidrográfica. a. Perenes: Contém Contém água durante todo o tempo. tempo. b. Intermitentes: Escoam Escoam durante o período da chuva. chuva. c. Efêmeros : Existem durante ou imediatamente após a chuva. chuva.
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8. COEFICIENTES DA BACIA São coeficientes utilizados para comparação entre uma bacia e outra. Coeficiente de compacidade (kc) (kc) É uma medida do grau de irregularidade da bacia, quando comparado com o círculo. Kc = 0,28 x (P / A) A) Onde: P = perímetro em Km A = área em Km2 Obs: Bacia circular terá o coeficiente, Kc = 1
Coeficiente de forma (Kf) (Kf) É a relação entre a largura média e o comprimento axial da Bacia (ou do rio). É dado pela seguinte fórmula: Onde:
K ff = A / L2 A = área da bacia, em Km2 L = comprimento do rio, em km
f for baixo, menos sujeito a enchentes, isto é, deve ao fator de Quando K que quanto mais longa (L) e estreita, menor a possibilidade de ocorrência de chuvas intensas. Densidade de drenagem (Dd) É a maior ou menor densidade de cursos de água existentes na bacia.
Dd = Lt / A Onde: Lt = = comprimento comprimento total dos cursos de água (Km) A = área (Km2) Valores próximos de 1,0 = densidade pobre.
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Sinuosidade do rio Onde:
S = L / Ltalv.
L = comprimento = comprimento do rio principal, em Km Km Ltalv. = comprimento do talvegue (Km). Obs: Próxima de 1,0 = pouca sinuosidade do rio.
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9. DECLIVIDADE DA BACIA: ESTIMADA, MÉDIA E EQUIVAL EQUIVALENTE ENTE Controla a velocidade do escoamento superficial que irá influenciar em: - Menor Declividade, menor picos de enchentes. - Maior ou menor oportunidade de infiltração. - Erosão dos solos. Método estatístico para obtenção da declividade estimada (Ie) é o método das quadrículas associadas a vetores normais as curvas de nível, num maior número possível de quadrículas (amostragem).
Ie. = ΔH/L ΔH/L Ie= Declividade estimada. Planilha para planta aerofotograme aerofotogrametrica trica da sub-bacia experimental.
N.º ordem
Cotas
Exemplo
830 – 815 830 –
desnível L (m) Dec.(m/m) 15
180
0,083
1 2 3 4 5 6 7 8 Dec.
De = (Dec./ N) x 100%
=
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Perfil longitudinal do talvegue principal do parque das Mangabeiras. Imagem meramente ilustrativa. ESTUDO DA DECLIVIDADE DO TALVEGUE DO RIBEIRÃO DA SERRA SERRA - PARQUE DAS MANG ABEIRA PLANILHA DE DADOS DO TALVEGUE Po nto do tal ve gue
Al ti tude ( m)
Di stânci a do d Desnível do Extensão do Declividade do
Di vi sor "M" Curva 1 Nasce nte Curva 2 Curva 3 Curva 4 Curva 5 Curva 6 Curva 7 Curva 8 Curva 9 Curva 10
1300 1205 1200 1180 1160 1140 1120 1100 1080 1060 1040
0 0,4 0,5 0,61 0,81 1,19 1,39 1,67 1,95 2,25 2,55
0 95 5 20 20 20 20 20 20 20 20
0 0,4 0,1 0,11 0,2 0,38 0,2 0,28 0,28 0,3 0,3
237,5 50 181,8181818 100 52,63157895 100 71,42857143 71,42857143 66,66666667 66,66666667
Curva 11 Curva 12 - Inte rve nça
1020 980
2,83 3,08
20 40
0,28 0,25
71,42857143 160
Di fe re ça de ní ve l De cl i vi dade e sti mada
320 103,8961039
decli vidade média declividade médi a = 102,4 102,46 6 m/km ou 10,2 10,24% 4% declividade decli vidade estimada esti mada = 10 103,8 3,89 9 m/km ou 10,3 10,39 9% declividade equivalente = fórmula apropriada
So m a M é di a max mi n
1229,568808 102,4640674 237,5 50
48
Exercícios propostos; Ex. 1) Converter as seguintes unidades. a. 1 ano em segundos b. 1 Km2 em m2 c. 1 Litro em m3 Ex. 2) Considere a bacia Hidrográfica do Rio São S ão Francisco. Dados da bacia; A = 600.000 km2 Pa = 1000 mm/ano EVTa= 800 mm/ano Pede-se: Qano = ? ( em em mm e m3 /s) Resp.: 200 mm e 3.805,2 m3 /s. Ex. 3) Você foi chamado para fazer um anteprojeto de uma barragem que irá abastecer uma cidade de 100.000 hab. E, uma área a ser irrigada de 5000 hectares. Verifique através do balanço hídrico se a ba barragem rragem terá condições para atender a demanda total com base nos seguintes dados: Abacia = 300 km2 Aespelho = 18 km2 Pa = 1300 mm Evt = 1000 mm Ev = 1500 mm Demanda do abastecimento = 150 L/hab/dia Demanda anual da irrigação = 9.000 m3 /hectare Ex. 4 – 4 – Num Num determinado ano, os seguintes dados foram observados em uma bacia de drenagem: P = 850 mm (Precipitação) (Precipitação) Evt = 420 mm (Evapotranspiração) D = 225 mm (Deflúvio ou escoamento superficial) Pede-se: a altura correspondente em mm da infiltração (I)
49
Ex. 5 – Se – Se o deflúvio d eflúvio médio anual de uma bacia de drenagem de 100 km 2, medida através da saída, é de 1,52 m3\s. Determine o valor correspondente em mm. (R= 478 mm) (Q = volume\tempo; volume\tempo; Q = A.h\T) 3) sobre uma bacia de Ex. 6 6 – – Qual Qual o volume de água precipitada (em km 2 435 km com uma chuva de 18 mm.
Ex. 7 – 7 – Se Se ocorrer uma chuva de 30 mm durante 90 min sobre uma superfície impermeável de 3 km2 , qual será o respectivo deflúvio médio no período em m3 /s. Resp.: 16,67 m3 /s Ex. 8 – 8 – A A evaporação anual de um lago de 15 km2 é de 1500 mm. Determine a variação do nível do lago durante um ano, se a precipitação foi 950 mm e a contribuição dos tributários foi de 10 m3\s. Sabe-se que também naquele ano foi retirada do lago uma vazão media de 5 m3\s para irrigação, alem de uma captação de 165 10 6 m3 para a industria. ( R = o nível baixou de - 1,05 m) Ex. 9 - Neste exercício, serão medidos e calculados os dados referentes à Bacia do Rio Salitre (bacia fantasia). Na Planta Topográfica (Planialtimétrica) fornecida, localize o ponto que define a saída da bacia hidrográfica. Destaque os rios (utilize uma coloração) e identifique o rio principal. Siga o esquema abaixo: a - Delimitação topográfica da Bacia do Rio Salitre: com base nas curvas de nível, traçar uma linha que englobe os pontos mais altos, separando a bacia estudada. b - Área de drenagem (A): medir a superfície da bacia, usando papel milimetrado ou método das quadrículas. c - Perímetro (P): medir o comprimento da linha de contorno da bacia com auxílio de fios ou escalímetro. d - Comprimento - Comprimento do curso principal (L). e – Comprimento total dos cursos d’água da bacia (Lt): também recorrendo aos recursos listados no item anterior - medir o curso
50
principal. principal.
O comprimento total inclui o comprimento do rio
f - Cotas - Cotas do curso principal: rio na bacia. g – Calcular as declividades.
nascente (h1) e foz(h2) da saída do
51
CAPÍTULO 03 INTENSIDADE DE CHUVA Tipos de chuvas Equação geral de IDF Tempo de concentração, tc Tempo de retorno, T Parâmetros para o Pluvio Séries históricas Fórmulas particularizadas particularizadas Medidores ou Pluviometria
52 TIPOS DE CHUVAS
A matéria prima do estudo da hidrologia é a chuva, seja para esgotá-la através de obras de drenagem, seja para o seu aproveitamento. Aqui veremos alguns métodos já consagrados na obtenção da chuva, ou seja; por Formulas empíricas, empíricas, através de Medidores Medidores tipo pluviômetro e Software apropriados. Tipos de chuvas CHUVAS CONVECTIVAS OU DE VERÃO
64
CHUVA CHUVASS OROGRÁFICAS OU DE RELEVO
65
53
CHUVAS FRONTAIS
69
EQUAÇÃO GERAL DE IDF – Intensidade, Duração e Frequência. im = intensidade máxima da precipitação em mm/h T = tempo de retorno em anos (frequência da chuva) tc = tempo de concentração concentração ou duração da chuva (em min) m in) k,a,b,c = parâmetros relativos a localidade localidade a
i
k .T
c
m
t c b
Software de cálculo de chuvas intensas: Fonte: www.ufv.br/dea/gprh/pluvio www.ufv.br/dea/gprh/pluvio
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Risco, probabilidade e tempo de retorno Praobjeora toasdos esttind rndo utuorapsroba hidbril áidad ulades icaes s dseem plha. rea. sPãor o el ela or dosdeadmi admiti robab ilid fa falh exemplo, as pontes de uma estra rad da são proje ojetadas com uma altura tal que a probabilidade de ocorrência de uma cheia que atinja a ponte seja de apenas 1% num ano qualquer. Isto ocorre porque é muito caro dimensionar as pontes para a maior vazão possível, por isso admite-se uma probabilidade, ou risco, de que a est estrutura falhe. Isto significa que podem ocorrer vazões maiores do que a vazão adotada no dimens nsiionam nament nto. o.
Tempo de retorno ou recorrência (T) 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”. segurança”.
55
probabilidade ee Risco, probabilidad tempo de retorno •
A pr pro obabilidade admitida pode ser maior ou menor, dependendo do tipo de estrutura. A probabilidade admitida para a falha de uma estru trutura hidráulica é menor se a falha desta estrutura provocar grandes prej pr eju uízos zos econ econôm ômic icos os ou mort mortes es de pess pessoa oas. s. Estrutura
T R (Anos)
Bueiros de estradas po pouco m mo ovimentadas
5 a 10
Bueiros de estradas m mu uito ito movime imentadas
50 a 1 10 00
Pontes
50 a 100
Diques de proteção de cidades
50 a 200
Drenagem pluvial Grandes Barragens (vertedor)
2 a 10 10.000
Pequenas barragens
100
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
56
Probabilidade e tempo de retorno •
No caso da análise de vazões máximas, máximas, são útei úteiss os conceitos probabilidade de de excedência excedência e de tempo tempo de re retorn torno o de de probabilida uma dada vazão. A probabilidade anual de excedência de uma determinada vazão é a probabilidade que esta vazão venha a ser ser ig igua uala lada da ou supe supera rada da nu num m ano ano qu qual alqu quer er.. O te temp mpo o de retorno desta vazão é o intervalo médio de tempo, em anos, que qu e de decor corrre en entr tre e duas duas oc ocor orrê rênc ncia iass su subs bseq eqüe üent ntes es de um uma a va vazã zão o mai maior ou ig igua ual. l. O te temp mpo o de re reto torn rno o é o inv nver ersso da prob probab abil ilid idad ade e de ex exce cedê dênc ncia ia co como mo expr expres esso so na se segui guint nte e equação:
TR
1 P
57
Tempos de retorno admitidos para algumas estruturas Estrutura
TR (anos)
Bueiros de estradas pouco mov imentadas
5 a 10
Bueiros de estradas muito mov imentadas
50 a 100
Pontes
50 a 100
Diques de proteção de cidades
50 a 200
Drenagem pluv ial
2 a 10
Grandes barragens (v ertedor)
10 mil
Pequenas barragens
100
Tempos de retorno para microdrenagem DAEE DAEE CETESB
Ocupação da área Residencial Comercial Áreas com edifícios de serviço público Artérias de trafego
TR (anos) 2 5 5 5 a 10
58
Ex. 02) Calcular o risco esperado ao dimensionamento de uma galeria urbana com T= 25anos. 25anos. R = 1 / 25 = 0,04 0,04 = 4% 4% de risco. E, para uma usina hidroelétrica? Com tempo de retorno de T = 10.000 anos. anos. R = 1 / 10.000 = 0,0001 = 0,01% de risco EQUAÇÕES PARA ESTIMAR O TEMPO DE CONCENTRAÇÃO CONCENTRAÇÃO Tempo de concentração é a duração mínima da chuva necessária para um pico de vazão (máxima) ocorrer num ponto considerado (Output – – saída).
Tempo de concentração concentração
59
Isócrona Diversas são as formulas de calculo, algumas delas serão apresentadas no decorrer do curso. George Ribeiro t 0,267 c
L
1,05 0,2 P 10 100 0 I
0, 04
P=%Vg = relação entre a área coberta de vegetação e área total em % tc = tempo de concentração, concentração, em horas L = comprimento do talvegue, em Km I = declividade em m/m. Kirpich – (1940) Usada no estudo de drenagem de estradas e áreas urbanas para rios e canais.
L t 57. H 3
c
0 , 385
tc = tempo de concentração, concentração, em minutos. L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água) d’água)
60
H = desnível do talvegue, t alvegue, em metros. Método de Dooge 140 < A < 930 km2 tc = 21,88 . A0,41. S-0,17 A = Área da bacia, em km2 S = declividade do talvegue, m/m tc = tempo de concentração, concentração, em min. Ventura
tc = tempo de concentração, concentração, em horas A = área, em Km2 I = declividade, em m/m
Passini t 0,107. c
1 3
A. L
I
tc = tempo de concentração, concentração, em horas A = área da bacia, em Km Km2 L = comprimento do talvegue, em Km (ou curso d’água) d’água) I = inclinação, em m/m. Colins
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t 0,65. c
L
A2 A 100. I
1
5
tc = tempo de concentração, concentração, em horas L = comprimento do talvegue, em Km A = área da bacia, em Km Km2 I = inclinação, em m/m.
62
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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FÓRMULAS PARTICULARIZADAS DE IDF Cálculo da precipitação 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 P , T D
0 , 25 T T
a D b log 1 c D
Onde, D = duração da chuva, em horas a,b,c,α,β = parâmetros parâmetros relativos a localização localização T = tempo de retorno, em anos i = intensidade máxima em mm/h = P/D P = precipitação, em mm Sudecap (Horto): Em, mm/h 0,1598
i
795,18 T
0 , 7098T
D 5
0 , 0106
Onde, D = duração da chuva, em minutos T = tempo de retorno, em anos i = intensidade máxima de chuva, em mm/h
64
Copasa: Em, mm/h 0 ,155
i
4988,645 T
D32,16 167 7
1, 039
Onde, D = duração da chuva, em minutos T = tempo de retorno, em anos i = intensidade de chuva, em mm/h Equação das chuvas de Curitiba: Em, mm/h 0, 217
i
5950 T
1,15
D 26
Onde, D = duração da chuva, em minutos T = tempo de retorno, em anos i = intensidade de chuva, em mm/h
Márcia Pinheiro (para RMBH): Em, mm/h 0 , 536
i
0,76542
D
0, 7059
P a
Onde, Para T≤ 200 anos e 10 minutos minutos ≤ D ≤ 24 horas horas D = duração da chuva, em horas T = tempo de retorno, em anos i = intensidade máxima de chuva, em mm/h Pa = precipitação média anual pelo mapa de isoetas =
parâmetro regional
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Ex. 04) 04) Determinar a intensidade de chuva (mm/h) para um T = 10 anos com duração de 30 minutos, na região de Belo Horizonte. Para dimensionamento de um bueiro de tráfego baixo. No de Ordem Fórmula/Nome i (em mm/h) 1 2 3 SOLUÇÃO:
IDF(Pluvio) SUDECAP COPASA
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MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE CHUVA PLUVIOMETRIA ; É o estudo para determinar a chuva através de aparelhos de medição. Tipos de aparelhos para medição da chuva precipitada; • Pluviômetro, • Pluviógrafo. Figura – Figura – pluviômetro pluviômetro
Pluviômetro: a quantidade de chuva precipitada é dada em mm (altura Pluviômetro: a 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 feitas de 24 em 24 horas. no cilindro graduado em mm. As leituras são
67
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. solo. b) Caso o lugar for desabrigado, fazer proteção contra ventos (abrigo). (abrigo). c) A distancia do obstáculo mais próximo de duas vezes da altura do mesmo. mesmo. Lembrando que 1,0 mm de chuva corresponde a 1,0 L/m2
Área de Drenag Drenagem em (ha) Númer Número o Mínimo de E Est stações ações Pluv P luviométricas iométricas 1 12-40 2 40-80 3 80-200 1 a c ada 40 ha 200-1000 1 a c ada 100 ha 1000-2000 1 a c ada 250 ha >2000 1 a c ada 750 ha
68
FLUVIOMETRIA ESTAÇÕES FLUVIOMÉTRICAS •
•
Níveis d´águ Níveis d´água a réguass limni régua limnimétri métricas cas
•
limnígrafos
87
RADAR METEOROLÓGICO
88
ANEXO – IMAGEM PLUVIO 2.1
69
70
PROBLEMAS PROPOSTOS PROPOSTOS Ex 01) (a) Determinar a intensidade de chuva, em mm/h, para o Tempo de Retorno (T) máximo da tabela abaixo, para um bueiro de tráfego alto. Considere, também, 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. (b) Plotar (i x D) para as seguintes durações de chuva: 10, 40, 80, 120 e 160 min. Ex 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 totalmente impermeabilizad impermeabilizada. a. o Coordenadas geográficas : Latitude: 19 55’15” S e Long.: 43o56’16” O. O. Duração da chuva de 0,5 h. Determine a intensidade da chuva através do Pluvio 2.1.
71
CAPITULO 04 ESTUDO HIDROLOGICO DE USO DA AGUA
Matriz Energética Brasileira Energia Renovável
Energia Hidráulica
O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW.
72
Aspectos Sócio-ambientais Energia Hidráulica
O ap apro rove veit itam amen ento to de pote potenc ncia iais is hidr hidráu áuli licos cos pa parra a geração deios energia elétrica exigiu ate, formação de grandes res eser erva vatór tório s e, cons co nseq eqüe üent ntem emen ente , a inun inunda daçã ção o de grandes áreas. Na maioria dos casos, tratava-se de áreas prod pr oduti utivas vas e (o (ou) u) de gran grande de dive diverrsida sidade de biol biológ ógic ica, a, exigindo a realocação de grandes contingentes de pessoas e animais silvestres.
A formação de reservatórios de acumulação de água e re regular gularizaç ização ão de vaz vazões ões provo provoca ca alter alterações ações no reg regime ime das águ águas as e a for formaç mação ão de mi micr crocl oclima imas, s, favo favore recen cendo do certas espécies (não necessar ariiame amente as mais importantes) e prejudicando, ou até mesmo extinguindo, outras.
Fontes de água para abastecimento Critérios para escolha do local para captação Tabela de consumo de água em função do empreendimento O homem dispõe de dois tipos de fontes para seu abastecimento: (rios, lagos, canais, etc.) • As águas superficiais (rios, •
E as subterrâneas (lençóis subterrâneos).
Critérios para escolha do local para captação; – – quantidade de água – – qualidade da água – – garantia de funcionamento – – economia das instalações – – localização – – consumo atual provável – – previsão de crescimento da comunidade.
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Tabela de consumo de água em função do empreendimento IRRIGAÇÃO – – 1.1 superfície 1,5 a 4,0 L/s.ha – – 1.2 aspersão aspersão 1,0 a 1,4 L/s.ha localizada 0,5 a 0,8 L/s.ha – – 1.2 localizada CONSUMO HUMANO 2.1 < 5.000 hab 90 a 140 L/hab.dia 2.2 5.000 a 10.000 hab 100 a 160 L/hab.dia 2.3 10.000 a 50.000 hab 110 a 180 L/hab.dia 2.4 50.000 a 250.000 hab 120 a 200 L/hab.dia 2.5 > 250.000 hab
150 a 300 L/hab.dia
DESSEDENTAÇÃO DOS ANIMAIS – – 3.1 muares 60 a 80 L/cab.dia 30 a 40 L/cab.dia – – 3.2 suínos 0,2 a 0,4 L/cab.dia. – – 3.3 aves PSICULTURA 10 L/s.ha de área inundada As perdas por evaporação evaporação e infiltraç infiltração ão variam em funçã funçãoo da região. Contudo, considera-se de 5% a 10% do valor calculado acima. LAVAGEM VEÍCULOS – – veículos grandes 200 a 500 L/veic.dia – – veículos pequenos 90 a 250 L/veic.dia L/veic.dia. – – limpeza de pára-brisas 20 a 25 L/veic.dia.
74
Levantamentos necessários para um bom projeto de Estudo Hidrológico; – – levantamento de dados hidrológicos da bacia em estudo ou de bacias próximas; – –
– – – – – –
•
levantamento de dadossobre fluviométricos do curso d’água em estudo e informações as oscilações de nível de água nos períodos de estiagem e enchente; características característic as físicas, químicas e bacteriológicas da água; localização, na bacia, de focos poluidores atuais e potenciais. É importante salientar que a escolha do local deve ser antecedida da avaliação dos seguintes fatores: • distância da captação à estação de tratamento de
água; desapropriações; • eventuais custos com desapropriações; • necessidade de estações elevatórias; • disponibilidade de energia elétrica para alimentação de motores; • facilidade de acesso. A captação é composta composta geralmente pelos seguintes seguintes dispositivos hidráulicos: – – – – – – – – – –
barragens ou vertedores regularização da vazão; para manutenção do nível ou para órgãos de tomada d’água com dispositivos di spositivos para impedir a entrada de materiais flutuantes ou em suspensão na água; dispositivos para controlar a entrada de água; canais ou tubulações de interligação e órgãos acessórios; poços de sucção e casa de bombas para alojar os conjuntos elevatórios, quando necessário.
75
DETERMINAÇÃO DA VAZÃO de CAPTAÇÃO
Mínimas de cada ano
- DN 10/98 – 10/98 – Q Q7,10 - Mapa de rendimentos - Equação da vazão outorgável - Tabela de consumo de água. Portarias e DN; - Uso insignificante da água no Estado de M.G., DN – DN – CERH-MG CERH-MG – – 09/04 Art.30. superficiais ≤ 1,0 L/s, açudes ≤ 5.000 5. 000 m3, subterrâneas ≤ 10 m3/dia - Portaria 06/2000 – 06/2000 – validade validade de outorga • 20 (vinte) anos para as Concessões, • •
05 (cinco) anos para as Autorizações e 03 (três) anos para as Permissões,
76
Tornando-os sem efeito se o usuário deixar de executar o seu direito até um ano após a data do título autorizativo. - Portaria 198/2016 - IPHAN - DN 10/98 do IGAM - Q7,10 Estudo da Vazão para uso da água no Estado de Minas Gerais – Brasil Obedece a DN – DN – 10/98 10/98 – – IGAM IGAM – – Q Q7,10 – Vazão – Vazão de referência para captação de água no Estado. Sete dias da semana e 10 anos de retorno. Equação outorgável: Hipóteses: A)Sem regularização regularização do rio:
∑Qcm + ∑Qcj + Qconsumo ≤ 30% da Q7,10 B)Com regularização do rio:
∑Qcm + ∑Qcj + Qconsumo ≤ 50% da Qmed Onde, cm = vazões de captações no interior da bacia drenante, a montante Q m ontante da intervenção. Qcj = vazões de captaçõe captaçõess a jusante, até 1 km da intervenção. Qmed = vazão média a longo termo na região.
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Mapa de rendimento para uso em captação de água água
Mapa de rendimento mínimo em MG – MG – Usado Usado para projetos de captação
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Q7,10 = R e . Ab Onde, R e = Rendimento específico retirado do mapa acima, L/s.Km2 Ab = Área da bacia, em km2
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Portaria 10 do IGAM Portaria IGAM nº 010, de 30 de dezembro de 1998. Altera a redação da Portaria nº 030/93, 030/93, de 07 de junho de 1993. (Publicação - Diário do Executivo - "Minas Gerais" -23/01/1999) O Diretor Geral do Instituto Mineiro de Gestão das Águas - IGAM, no uso das atribuições conferidas pela Lei Estadual nº 12.584, de 17 de julho de 1997 e pelo seu regulamento, Decreto nº 40.055 de 17 de novembro de 1998, observando dispositivos do Decreto nº 24.643 de 10 julho de 1934, que editou o Código de Águas, da Lei Federal nº 9.433 de 08 de janeiro de 1997 e das Constituições da República Federativa do Brasil e do Estado de MG, Considerando: 1.A necessidade de ordenação dos procedimentos aplicáveis aos processos de outorga de uso da água em coleções hídricas sob domínio estadual; 2.A conveniência de homogeneizar as técnicas de apresentação e análise dos processos que instruem os requerimentos de outorga; 3.A importância crescente de que os processos de outorga de usos múltiplos sejam precedidos de adequado exame de compatibilidade com as disponibilidades hídricas correntes e com as políticas de gestão definidas para o setor; 4.A necessidade de regularização legal dos usos já praticados sem o competente instrumento de outorga e, finalmente, 5.A conveniência de englobar, na mesma regulamentação administrativa, os procedimentos aplicáveis à utilização das ocorrências hídricas, tanto superficiais quanto subterrâneas, RESOLVE: Art. 1º - A Portaria nº 030/93, de 07 de julho de 1993, que regulamenta o processo de outorga de direito de uso de águas de domínio do Estado, passa a vigorar com a seguinte redação: "Art. 1º - Classificar as outorgas a serem concedidas pelo IGAM, conforme as modalidades de outorgas, descritas no Anexo I. Parágrafo Único - Para os casos de usos insignificantes, após o cadastro obrigatório, será fornecido pelo IGAM a Certidão de Registro de Uso da Água. Art. 2º - Classificar, conforme Anexo II, as modalida modalidades des dos usos ou das obras sujeitas a outorga de direito de uso relacionadas aos recursos hídricos de domínio do Estado, que devam ser objeto de outorga pelo IGAM. .
80
Art. 3º - Classificar, conforme Anexo III, as destinações da obras, serviços e atividades concedidos, autorizados ou permitidos pelo IGAM. Art. 4º - Determinar que o Requerimento de outorga, para quaisquer das atividades caracterizadas no Anexo II, obedeça aos modelos de Formulários Técnicos, fornecidos pelo IGAM, respectivamente para as águas superficiais e águas subterrâneas, em conformidade com a forma legal aplicável a cada caso. Art. 5º - Determinar que o protocolo de cada Requerimento de outorga deve ser precedido do recolhimento, por parte do interessado, ao IGAM, dos emolumentos correspondentes aos custos operacionais dos processos de outorga de direito de uso de águas do domínio do Estado, a ser fixado através de Portaria específica. Art. 6º - Determinar à Diretoria de Controle das Águas do IGAM, que proponha, proponha, em ato próprio, modelo de Relatório Técnico, a ser anexado pelo interessado em cada Requerimento e Formulário Técnico, de forma a possibilitar a caracterização do objeto da outorga e a correta identificação das destinações correspondentes à classificação constante do Anexo III. Art. 7º - Determinar à Diretoria de Controle das Águas, que adote critérios aprovados pelo Conselho Estadual de Recursos Hídricos quanto à isenção da obrigatoriedade de outorga de direito de uso para acumulações, derivações, captações e lançamentos considerados de pouca expressão ou insignificantes. insignificantes. § 1º - Serão considerados de pouca expressão ou insignificantes os usos assim definidos pelos Comitês de Bacia Hidrográfica e aprovados pelo Conselho Estadual de Recursos Hídricos, tendo em vista a especificidade de cada região, quer para mananciais superficiais, quer para aqüíferos subterrâneos; § 2º - Na ausência dos Comitês de Bacia Hidrográfica, a classificação dos usos com vazões de pouca expressão ou insignificantes serão definidos pelo IGAM; § 3º - Será obrigatório, entretanto, o cadastramento destes usos considerados de pouca expressão ou insignificantes, para assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água e o efetivo exercício dos direitos de acesso à água. Art. 8º - Determinar à Diretoria de Controle das Águas, que proponha as vazões de referência a serem utilizadas, para cálculo das disponibilidades hídricas em cada local de interesse, de acordo com o Plano Estadual de Recursos Hídricos e com os Planos Diretores de Recursos Hídricos de cada Bacia Hidrográfica. § 1º - Até que se estabeleçam as diversas vazões de referência na Bacia Hidrográfica, será adotada a Q 7,10 (vazão mínima de sete dias de duração e dez anos de recorrência), para cada Bacia. § 2º - Fixar em 30% (trinta por cento) da Q 7,l0, o limite máximo de derivações consuntivas serem outorgadas na porção bacia hidrográfica por cada fluxos seção considerada,aem condições naturais, ficando da garantido a jusante delimitada cada derivação, residuais mínimos equivalentes a 70% (setenta por cento) da Q 7,l0.
81
§ 3º - Quando o curso de água for regularizado pelo interessado, o limite de outorga poderá ser superior a 30% (trinta por cento) da Q 7,l0, aproveitando o potencial de regularização, desde que seja garantido um fluxo residual mínimo à jusante, equivalente a 50% (cinqüenta por cento) da vazão média de longo termo. I - Em caso de estrutura de regularização passível de licenciamento ambiental, deverá ser obrigatoriamente, incluído na solicitação de outorga, o seguinte: a)Valores de fluxo a serem liberados à jusante do barramento, assim como a definição da estrutura hidráulica de extravasamento capaz de garantir a manutenção do fluxo residual mínimo; b)Valores acumulados para destinação de outros usos múltiplos no reservatório, além daqueles solicitados. Art. 9º - Autorizar à Diretoria de Controle das Águas, que adote percentuais para fluxos residuais inferiores a 70% (setenta por cento), nos casos em que couberem as condições de excepcionalidade para outorgas, em situações de interesse público e que não produzirem prejuízos a direitos de terceiros. Art. 10 - Determinar à Diretoria de Controle das Águas que considere também como derivação consuntiva, as vazões dos cursos de água, que receberem lançamento de efluentes, estando estas vazões comprometidas com a diluição destas cargas de poluentes, distinguindo-se, todavia, todavia, em classes de poluentes "conservativos" e "não conservativos". § 1º - A outorga para lançamento de efluentes ficará condicionada ao estabelecido na legislação específica; § 2º - Para distinção dos poluentes, serão considerados os enquadramentos em classe de uso preponderante dos corpos de água e os padrões de lançamento determinados pela legislação ambiental pertinente. Art. 11 - Determinar à Diretoria de Controle das Águas que adote limitações restritivas e critérios para as outorgas de usos não-consuntivos e usos locais das águas de domínio do Estado, consoante disposições contidas na legislação específica. Art. 12 - Determinar que toda outorga sempre que tecnicamente indicada e a critério do IGAM, somente seja concedida, em princípio, se o usuário implantar e operar, às suas expensas, equipamentos de monitoração de acordo com recomendações da Diretoria Controle das Águas do IGAM. Parágrafo único - O instrumento de outorga poderá, ainda, exigir do outorgado o cumprimento de outras condicionantes indicadas pelo IGAM, sob pena de suspensão da referida outorga, nos termos do art. 20, inciso I, da Lei nº 13.199, de 29 de janeiro de 1999.1[1]
1[1]
A Portaria IGAM nº 06, de 25 de maio de 2000 artigo 12 desta Portaria.
incluiu o parágrafo único no
82
Art. 13. A outorga de direito de uso de recursos hídricos do Estado terá os seguintes prazos máximos: 2[2] I- 35 (trinta e cinco) anos, para as Concessões; II- 5 (cinco) anos, para as Autorizações; Aut orizações; III- 3 (três) anos, para as Permissões. § 1º A outorga tornar-se-á sem efeito na hipótese do outorgado deixar de exercer o direito dela decorrente no prazo de 1 (um) ano, contado da data de sua publicação no Órgão Oficial “Minas Gerais” ou do término das obras a que se refere o parágrafo seguinte, quando for o caso. § 2º Ressalvadas as hipóteses em que, mediante parecer técnico da Divisão de Outorgas, devidamente aprovado pelo Diretor de Controle das Águas do IGAM, restar comprovada a necessidade de estipulação de prazos superiores aos fixados neste n este parágrafo, ficam estabelecidos os seguintes prazos máximos para a execução das obras ordenadas, contados da data da publicação da outorga no Órgão Oficial “Minas Gerais”, sob pena de perda da eficácia desta: I- 30 (trinta) meses, para as Concessões; II- 12 (doze) meses, para as Autorizações; III- 6 (seis) meses, para as Permissões. Art. 14 - Determinar à Diretoria de Controle das Águas do IGAM, que organize e mantenha atualizado um cadastro técnico, que possibilite acesso acesso aos interessados, cont contendo endo as informações disponíveis sobre estudos hidrológicos, hidrogeológicos, intervenções em corpos de água superficiais ou em aqüíferos subterrâneos, bem como das captações e explotações outorgados pelo IGAM." Art. 2º - Esta Portaria entra em vigor vigor na data de sua publicação. Art. 3º - Revogam-se as disposições disposições em contrári contrário. o. Belo Horizonte, 30 de dezembro de 1998. Sebastião Virgílio de Almeida Figueirêdo
2[2]
A Portaria IGAM nº 06, de 25 de maio de 2000 deu nova redação ao artigo 13 desta desta Portaria, que tinha a seguinte redação original: “ Art. 13 - Fixar os pra prazos zos de validade das outorgas para uso das águas de domínio do Estado, sendo 20 (vinte) anos para as Concessões, 05 (cinco) anos para as Autorizações e 03 (três) anos para as Permissões, tornando-os sem efeito se o usuário deixar de executar o seu direito até um ano após a data do título autorizativo e fixar, igualmente, em 24 (vinte e quatro) meses, 12 (doze) meses e 06 (seis) meses, respectivamente, os prazos para a execução das obras ordenadas, salvo casos especiais assim classificados pelo IGAM por ocasião do processamento da outorga” outorga”
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MODALIDADE DE OUTORGA 1.CONCESSÃO - Quando obras, serviços ou atividades forem desenvolvidas por pessoa jurídica de direito público ou quando se destinarem a finalidade de utilidade pública. 2.AUTORIZAÇÃO - Quando obras, serviços ou atividades forem desenvolvidas por pessoa física ou jurídica de direito privado e quando não se destinarem a finalidade de utilidade pública. 3.PERMISSÃO - Quando obras, serviços ou atividades forem desenvolvidas por pessoa física ou jurídica de direito privado, sem destinação de utilidade pública e quando produzirem efeitos insignificantes nas coleções hídricas.
Anexo - Modalidade do Uso ou das Obras Sujeitos a Outorga Outorga 1.Captação ou derivação de água em um corpo de água 2.Explotação de água subterrânea 3.Perfuração de poços tubulares 4.Construção de barramentos ou açudes 5.Construção de diques ou desvios em corpos de água 6.Construção de estruturas de lançamento de efluentes em corpos de água 7.Construção de estruturas de recreação às margens 8.Construção de estruturas de transposição de níveis 9.Construção de travessias rodo-ferroviárias 10.Dragagem, desassoreamento e limpeza de corpos de água 11.Garantia de tirantes mínimos para navegação hidroviária 12.Lançamento de efluentes em corpos de água 13.Retificação, canalização canalização ou obras de drenagem 14.Transposição de bacias 15.Levantamentos, pesquisas e monitoramento 16.Outras modificações do curso, leito ou margens dos corpos de água
Anexo - Destinações das obras, serviços e atividades concedidos, autorizados; 1.Energia 1.1- Hidrogeração 1.2- Refrigeração 1.3- Outras 2.Saneamento 2.1- Captação para consumo humano, industrial, agroindustrial ou agropastoril 2.2- Intercepção, depuração e lançamento de esgotos domésticos 2.3- Drenagem pluvial 2.4- Veiculação e depuração de efluentes industriais 2.5- Veiculação e depuração de rejeitos agroindustriais 2.6e depuração de rejeitos agropastoris 2.7- Veiculação Outras 3.Agropecuária e Silvicultura 3.1- Irrigação de culturas e pastagens
84 3.2- Dessedentação de animais 3.3- Produção de pescado e biótipos aquáticos 3.4- Drenagem e recuperação de áreas agricultáveis 3.5- Outras 4.Transporte 4.1- Garantia de tirantes mínimos para navegação hidroviária 4.2Extensão e interconexão 4.3- Transposição de níveis hidroviária 4.4- Melhoria de calhas navegáveis 4.5- Travessia rodo-ferroviárias 4.6- Outras 5.Proteção de Bens e Populações 5.1- Controle de cheias e atenuação de inundações 5.2- Controle de sedimentos 5.3- Controle de rejeitos de minerações 5.4- Controle de salinização 5.5- Outras 6.Controle Ambiental e Qualidade de Vida 6.1- Recreação e paisagismo 6.2- Controle de pragas e insetos 6.3- Preservação da vida selvagem e da biota natural 6.4- Recuperação, proteção e controle de aquíferos 6.5- Compensação de impactos ambientais negativos 6.6- Outras 7.Racionalização e Manejo de Recursos Hídricos 7.1- Transposição de bacia 7.1- Recarga de aqüíferos 7.2- Perenização de cursos dágua 7.3- Drenagem e rebaixamento do nìvel dágua em obras civis e minerações 7.4- Outros 8.Utilização Militar ou de Segurança 8.1- Proteção de objetivos estratégicos 8.2- Instalações militares ou de segurança 8.3- Instalações para uso em trânsito 9.Destinações Especiais 9.1- Controle alfandegário e de fronteiras 9.2- Disposição final de substâncias especiais e speciais 9.3- Experimento científico ou tecnológico
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DELIBERAÇAO NORMATIVA CERH 09. Deliberação Normativa CERH - MG nº 09, de 16 de junho de 2004. Define os usos insignificantes para as circunscrições hidrográficas no Estado de Minas Gerais. (Publicação - Diário do Executivo - "Minas Gerais" - 03/07/2004) O Conselho Estadual de Recursos Hídricos – – CERH-MG, no uso de suas atribuições legais, e tendo em vista o disposto no inciso VI, art. 41 da Lei nº 13.199, de 29 de janeiro de 1999, bem como no § 1º, do art. 19, da Lei nº 13.771, de 11 de dezembro de 2000, e 3[1] Considerando a necessidade de se definir, para as Unidades de Planejamento e Gestão de Recursos Hídricos – UPGRH – UPGRH ou circunscrições hidrográficas do Estado de Minas Gerais, as acumulações, derivações e as captações consideradas insignificantes como parte essencial para aplicação dos critérios gerais de outorga, até que os comitês de bacia hidrográfica assim o façam, DELIBERA: Art. 1º As captações e derivações de águas superficiais menores ou iguais a 1 litro/segundo serão consideradas como usos insignificantes para as Unidades de Planejamento e Gestão ou Circunscrições Hidrográficas do Estado de Minas Gerais. § 1º Para as UPGRH – UPGRH – SF6, SF6, SF7, SF8, SF9, SF10, JQ1, JQ2, JQ3, PA1, MU1, Rio Jucuruçu e Rio Itanhém, serão consideradas como usos insignificantes a vazão máxima de 0,5 litro/segundo para as captações e derivações de águas á guas superficiais. Art 2º As acumulações superficiais com volume máximo de 5.000 m3 serão consideradas como usos insignificantes para as Unidades de Planejamento e Gestão ou Circunscrições Hidrográficas Hidrográficas do Estado de Minas G Gerais. erais. § 1º Para as UPGRH – UPGRH – SF6, SF6, SF7, SF8, SF9, SF10, JQ1, JQ2, JQ3, PA1, MU1, Rio Jucuruçu e Rio Itanhém, o volume máximo a ser considerado como uso insignificante para as acumulações superficiais será de 3.000 m3. Art. 3º As captações subterrâneas, tais como, poços manuais, surgências e cisternas, com volume menor ou igual a 10 m3/dia, serão consideradas como usos insignificantes para todas as Unidades de Planejamento e Gestão ou Circunscrições Hidrográficas do Estado de Minas Gerais. 3[1]
1999 (Publicação - Diário do Executivo A A Lei Estadual n.º 13.199, de 29 de janeiro de 1999 "Minas Gerais" - 30/01/1999) que D Dispõe ispõe sobre a Polí Política tica Es Estadual tadual de Recu Recursos rsos Hídricos, ;MG - Art. 41 - Ao CERH-MG, na condição de órgão deliberativo e normativo central do SEGRH-MG, compete: VI - estabelecer os critérios e as normas gerais para a outorga dos direitos de uso de recursos hídricos;
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§ 1º Estão excluídos do critério do caput a captação através de poços tubulares, dos quais serão exigidos o instrumento da outorga. Art. 4º As vazões insignificantes definidas nesta Deliberação não são aplicáveis nos casos definidos na Deliberação Normativa CERH nº 07, de 04 de novembro de 2002. 4[2] Art. 5º As definições de usos insignifica insignificantes ntes quando determinadas pelos comitês de bacia hidrográfica, de acordo com os artigos 36 e 37 do Decreto n.º 41.578, de 08 de março de 2001, suspendem a definição dada nos artigos anteriores, valendo os valores definidos pelos comitês, em suas respectivas áreas de atuação. 5[3] Art. 6º O Instituto Mineiro de Gestão das Águas –IGAM –IGAM deverá efetuar novos estudos para eventuais revisões que se fizerem necessárias aos valores fixados nesta Deliberação, bem como para o cumprimento do disposto nos artigos 36 e 37 do Decreto n.º 41.758/2001. §1º A proposta do IGAM deverá ser apresentada ao comitê de bacia hidrográfica da respectiva Unidade de Planejamento e Gestão ou Circunscrição Hidrográfica para análise, aprovação e encaminhamento ao CERH. Art. 7º Esta Deliberação Normativa entra em vigor na data de sua publicação. Belo Horizonte, 16 de junho de 2004 José Carlos Carvalho Secretário de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Desenvolvimento Sustentável Presidente do Conselho Estadual de Recursos Hídricos - CERH Diretores.Parágrafo único - Os usos e lançamentos a que se refere este artigo deverão ser informados ao IGAM para fins de cadastro e atualização do Sistema Estadual de Recursos Hídricos. Art.37-O estabelecimento dos critérios e parâmetros normativos pelos comitês de bacia hidrográfica será precedido de estudos e proposta técnica a serem realizados r ealizados pelas respectivas agências e, na sua falta, pelo IGAM, observado o disposto no artigo 71 deste Decreto. 4[2]
2002 (Publicação A Deliberação Normativa CERH nº 07, de 04 de novembro de 2002 Diário do Executivo "Minas Gerais" - 05/11/2002) 05/11/2002) Estabelece a classificação dos empreendimentos quanto ao porte e potencial poluidor, tendo em vista a legislação de recursos hídricos do Estado de Minas Gerais, e dá outras providências. 5[3]
O O Decreto Estadual nº 41.578, de 08 de Março de 2001 (Publicação - Diário do Executivo "Minas Gerais" - 09/03/2001) 09/03/2001) que que regulamenta a Lei nº13.199, de 29 de jjaneiro aneiro de 1999 ,e dispõe sobre a Política Estadual de Recursos Hídricos;dispõe nos respectiv respectivos. os. Di Dispõe spõe ;Art. 36 - A dispensa
de outorga de uso para as acumulações, derivações ou captações e os lançamentos considerados insignificantes e para satisfação das necessidades de pequenos núcleos nú cleos populacionais, respeitará os critérios e demais parâmetros normativos fixados pelos comitês de bacia hidrográfica, compatibilizados com as definições com as definições de vazão remanescente e vazão de referência definidas nos respectivos Planos
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CAPÍTULO 05 ESTUDO HIDROLOGICO PARA DRENAGEM Introdução Fatores que influenciam no escoamento superficial Determinação da vazão - Método Racional - Estatística Hidrológica - Mapas regionais - Séries históricas, software – software – SisCAH SisCAH - S.C.S. – S.C.S. – Soil Soil conservation service
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INTRODUÇÃO A vazão hidrológica tem origem, fundamentalmente, fundamentalmente, nas precipitações. Ao chegar ao solo, parte da água se infiltra, parte é retirada pelas depressões do terreno e parte se escoa pela superfície. Inicialmente a água se infiltra; tão logo a intensidade da chuva exceda a capacidade de infiltração do terreno, a água é coletada pelas pequenas depressões. Quanto o nível a montante se eleva e superpõe o obstáculo (ou o destrói), o fluxo se inicia, seguindo as linhas de maior declive, formando sucessivamente as enxurradas, córregos, ribeirões, rios e reservatórios de acumulação. É, possivelmente, das fases básicas do ciclo hidrológico, a de maior importância para o engenheiro, a maioria dos estudos hidrológicos estão relacionados ao APROVEITAMENTO da água superficial e à PROTEÇÃO ou drenagem contra os efeitos causados pelo seu deslocamento. À água precipitada pode seguir três caminhos básicos para atingir o curso d’água: d’água: 1. o escoamento superficial, 2. o escoamento sub-superficial, 3. o escoamento subterrâneo (ou esc. de base). Hidrógrafa: Denomina-se hidrógrafa ou hidrograma a representação gráfica da vazão que passa por uma seção, ou ponto de controle, em função do tempo.
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FATORES QUE INFLUENCIAM NO ESCOAMENTO; a. Fatores climáticos IDF Precipitação antecedente, chuva anterior/solo saturado, favorece o escoamento. b. Fatores fisiográficos Área Forma da bacia Permeabilidade Infiltração Topografia da bacia (a água segue a linha c. Obras hidráulicas construídas na bacia
de maior declive)
Irrigação Drenagem artificial Barragem, o represamento reduz a vazão. Retificação do rio aumenta a velocidade de escoamento.
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial; a. Vazão em volume volume b. Coeficiente de deflúvio ou coeficiente de runoff – relacionado – relacionado à taxa de permeabilidade do solo. solo. c. Tempo de concentração – – e e o tempo em que toda a bacia passa a contribuir para o out put. put. d. Tempo de retorno ou recorrência – recorrência – período período de tempo médio em que um evento e igualado ou superado pelo menos uma vez. NBR – – 10 844/89
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Método Racional –Thomas Mulvaney (A≤ 80 há) Hipóteses para uso: a) Toda bacia contribui com o escoamento superficial (D = tc) b) A chuva é distribuída uniformemente uniformemente sobre toda a área da bacia c) A intensidade de chuva é determinada determinada pela IDF. Análise da Incerteza do Método Método Racional Racional Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica de SP (FCTH – (FCTH – 1.998) 1.998) Na prática temos o parâmetro (Ω) de incerteza; incerteza; Ωc = incerteza no coeficiente de escoamento, 30% (0,30) Ωi = incerteza da intensidade de chuva, 17% (0,17) Ω Ab = incerteza na área da bacia, 5% (0,05) O parâmetro Ω será; Ω2 = Ω2 c + Ω2 i + Ω2 Ab
Ω = 0,348 ou 34,8 % % O desvio padrão será:
σ = Ω . Qméd Qméd = vazão média calculada, em m 3 /s As vazões mínima e máxima:
Qmin = Qméd + σ σ Qmáx = Qméd + σ σ
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Qual é a intensidade da d a chuva?
Qp
C iA 3,6
Para bacias hidrográficas com áreas menores ou iguais que 3 Km2 A vazão de projeto projeto é estimada pela seguinte eexpressão xpressão matemática; matemática; Qp = 0,278.c.i.A ou Qp = c.i.A / 3,6
Sendo: Qp = Vazão de projeto, em m 3 /s. c = coeficiente coeficiente de escoamento escoamento ou de Run off: off: Tabelado, pela Equação Equação de Schueler ou pela média ponderada. i = intensidade de chuva, em mm/h. A = área da bacia, em Km Km2.
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Coeficiente de escoamento do método racional Superf ície
interv alo
v alor esperado
asf alto
0,70 a 0,95
0,83
concreto
0,80 a 0,95
0,88
calçadas
0,75 a 0,85
0,80
telhado
0,75 a 0,95
0,85
grama solo arenoso plano
0,05 a 0,10
0,08
grama solo arenoso inclinado
0,15 a 0,20
0,18
grama solo argiloso plano
0,13 a 0,17
0,15
grama solo argiloso inclinado
0,25 a 0,35
0,30
áreas rurais
0,0 a 0,30
Coeficiente de escoamento pela Equação de Schueler (1987) c = 0,05 + 0,009.Ai Onde, c = coeficiente de escoamento Ai = Área impermeável futura ou pós-desenvolvimento. No pré-desenvolvimento (antes do empreendimento) deve-se adotar um valor para Ai compreendido entre 5% a 10%. Coeficiente de escoamento pela media ponderada; cmédio = (c1.A1+ c2.A2 + c3 A A3 + cn.An) / (A1 + A2 +A3 + An ) Onde, c = coeficiente de escoamento A = área da sub-bacia c1 da A1 +......cn da An
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Alterações na equação equação do Método Racional em função função da área: Para bacias com área entre: ( 3Km 2 < área < 10Km2) A vazão de projeto projeto é determinada ppela ela seguinte expressão; expressão;
Qp = (C.i.A / 3,6).ø Onde, Ø = coeficiente de retorno ou coeficiente de retardo do escoamento, é função da declividade da bacia e de sua área. Dado por;
Ø = 1 / (100.A)1/n
Onde: n=4 n=5 n=6 Ou,
-
para declividade (dec) abaixo de 0,5%. entre 0,5% ≤ dec ≤ 1,0%. 1,0%. dec > 1,0%.
Ø = 1 – 1 – 0,009.(L/2) 0,009.(L/2)
Onde, L = comprimento axial da bacia, km Para 80 ha ≤ A ≤ 200 ha ha
Qp = (C.i.A / 360).ø Onde,
Qp = vazão de pico, em m3 /s A = área da bacia, em ha. ha.
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Tempo de Retorno (T) retirado diretamente de mapas, específicos para vazões de pico: Tempo de retorno de 10 anos;
Tempo de retorno de 20 anos; anos;
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Tempo de retorno de 50 anos;
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Tempo de retorno de 100 anos;
97
Tempo de retorno de 500 anos;
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99
Determinação da vazão através do software: SisCAH – Sistema Computacional de Análises Hidrológicas Programa disponibilizado na Web, através do site sit e da Universidade Federal de Viçosa – Viçosa – Minas Gerais - Brasil. Ou, através do Google. Determinação da vazão de pico através do S.C.S: S.C.S. – SOIL CONSERVATION SERVICE Bacias com áreas maiores que 10 Km2 (A > 10 Km2): Método de S.C.S ( Soil conservation Service – US):
Qp = (0,278 . A . Pe) / tc
Onde, Pe = precipitação efetiva, parcela da chuva que transforma realmente em escoamento superficial; pois, é subtraído o escoamento de base ou infiltrado, em mm.
S = 25,4[(1000/CN) – 25,4[(1000/CN) – 10] 10] A = área em Km2 tc = tempo de concentração, concentração, em horas. horas.
Pe = (P – (P – 0,2 0,2 . S)2 / (P + 0,8 . S) Sendo: P = precipitação total S = retenção potencial máxima por infiltração, em mm CN = varia de 0 a 100. Tabelado de acordo com a geologia, relevo e revestimento do solo drenante.
100
101
102
103
104
105
106
107
Hidrologia Estatística •
Estatística descritiva
•
A curva de permanência
•
Vazões máximas
•
Vazões mínimas
Estimativas de vazões máximas •
Usos: –
–
Dimensionamento de estruturas de drenagem Dimensionamento de vertedores
–
Dimensionamento de proteções contra cheias
–
Análises de risco de inundação
–
Dimensionamento Dimensionamen to de ensecadeiras
–
Dimensionamento de pontes
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Estimativas as de vazões mínimas Estimativ
•
Usos: –
Disponibilidade hídrica em períodos críticos
–
Legislação de qualidade de água
Junho 2010
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A curva da permanência
•
O que é isto?
•
Histograma de freqüência de vazões
Exemplo: Análise Estatística de Dados Número
Nome
Altura (cm)
1
Pedro Cabral
185
2
Charles Darwin
174
3
Leonardo da Vinci
173
4
Getúlio Vargas
161
5
Oscar Schmidt
205
6 7 .. ... N
Chico Mendes Seu Creysson
169 168
Elv is Presley
180
110
Exemplo: Análise estatística de dados Intervalo
