PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA HIDROLOGIA APLICADA SEMESTRE I

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1 PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA HIDROLOGIA APLICADA SEMESTRE I 2017 PROF. Felipe Correa V. dos Santos Obs: Não é necessário a entrega Aluno: Turma: A01 1. Sabendo que a ET0 estimada pelo método tanque Classe A é 28 mm, em uma região com 70% de umidade relativa, 200 Km d -1, com 75 m de bordadura. Estime a lamina evaporada no tanque. 2. Sabe-se que em uma microbacia ocorreu uma precipitação de 140 mm, com o deflúvio de 25 mm e a variação lamina de água no solo é 70 mm. Determine a evapotranspiração. 3. Determine a variação de lamina armazenada no solo para, sabendo que a precipitação natural foi de 80 mm, e 25 mm de precipitação artificial, 23 mm de ascensão capilar, 15 mm de evapotranspiração e 8 mm de percolação profunda. 4. Sabendo que em uma região semiárida, a temperatura média anual é 28,5 C, que a temperatura média diária foi 28,9 C, e a máxima de 36 C e enquanto que a mínima de 22 C. Além disso sabe-se que o dia teve apenas 11,7 h de insolação. Determine a Evapotranspiração potencial. 5. Determine a ET0 para o mês de março sob a temperatura média de 27 C e em uma região situada a 22,23 no hemisfério sul. 6. Considere a figura ao lado, que representa uma bacia hidrográfica com os canais de drenagem, o divisor da bacia e a seção A de saída da bacia. Essa bacia está impressa sobre uma malha quadriculada, e cada elemento do quadriculado mede 2000 m x 2000 m. Calcule a vazão média na seção de saída A, considerando que a vazão específica média da bacia é de 15 litros por segundo por quilômetro quadrado. 7. Discorra sobre o pluviômetro mais utilizado no Brasil. 8. Discorra sobre o índice de compacidade ou índice de Gravelius. 1

2 9. O escoamento superficial é parte componente do ciclo hidrológico. Um processo clássico nos escoamentos dos cursos de água é a atenuação da onda de cheia na calha do rio. Explique o histograma de escoamento ao longo do talvegue. 10. Explique a diferença entre pluviógrafo e pluviômetro. 11. Discorra sobre o fator de forma Kf. 12. Discorra sobre a rede drenagem em uma bacia hidrográfica. 13. Discorra sobre a relação entre evaporação e transpiração no ciclo hidrológico. 14. Defina o fenômeno de interceptação no ciclo hidrológico. 15. Defina bacia hidrográfica. 16. Quais são as características físicas de uma bacia hidrográfica. Explique cada uma delas. 17. Relacione a distribuição espacial dos padrões de drenagem de bacias hidrográficas e tempo de concentração. 18. Explique as diferenças entre os seguintes modelos de estimativa de ET0. Lisimetro de pesagem, lisimetro de lençol freático constante, Método do Tanque Classe A, Método de Camargo, Método de Thornthwaite, Método de Thornthwaite- Camargo, Método de Hargreaves & Samani, Método de Priestley-Taylor e o Método Padrão (FAO-1998). 19. O coeficiente de compacidade ou índice Gravelius, Kc, é a relação entre o perímetro P da bacia e a circunferência de um círculo de igual área, A, de raio r. Assim, Kc = P/2πr. Sobre esse coeficiente, assinale a alternativa correta. a) O coeficiente de compacidade é um número com dimensão de metro. b) O coeficiente varia com a forma da bacia e é dependente do seu tamanho. c) Quanto mais irregular for a bacia, tanto menor será seu coeficiente de compacidade. d) No máximo, o coeficiente será igual a 1, correspondendo a uma bacia circular. e) Havendo igualdade dos demais fatores, a tendência para grandes cheias será tanto mais acentuada quanto mais próxima da unidade for o valor desse coeficiente. 20. O escoamento superficial é parte componente do ciclo hidrológico. Um processo clássico nos escoamentos dos cursos de água é a atenuação da onda de cheia na calha do rio. A figura ao lado apresenta o hidrograma do escoamento em três pontos diferentes. Assinale a alternativa que indica corretamente a correspondência dos hidrogramas 1, 2 e 3 com as posições J, M e K, que representam 3 diferentes seções do curso de água. 2

3 a) J=1; M=2; K=3 b) J=2; M=1; K=3 c) J=3; M=1; K=2 d) J=1; M=3; K=2 e) J=3; M=2; K=1 21. Sobre as chuvas, assinale a alternativa correta. a) A altura pluviométrica corresponde à espessura média da lâmina da água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que essa água não se infiltrasse, não evaporasse nem escoasse para fora dos limites da bacia. b) Chuvas muito intensas têm frequência de ocorrência alta. c) A variável utilizada na hidrologia para avaliar eventos extremos como chuvas muito intensas é o tempo de retorno, dado em milímetros. d) A precipitação é uma variável hidrológica com baixa aleatoriedade, tanto temporal quanto espacialmente. e) Os dados de chuva dos pluviômetros e pluviógrafos referem-se a medições executadas em áreas muito restritas, quase pontuais, conseguindo assim representar a variabilidade espacial da precipitação. 22. Pluviógrafos são aparelhos capazes de registrar continuamente de forma analógica ou digital a precipitação em um local. A respeito dos pluviógrafos, considere as seguintes afirmativas: 1. Nos aparelhos de registro analógico existe um mecanismo que registra graficamente a chuva acumulada contra o tempo. 2. Dependendo do tipo de pluviógrafo, o papel é fixado sobre um tambor giratório ou instalado na forma de bobina. 3. Em geral, cada gráfico em tambor tem a extensão de um dia ou de uma semana, e os de bobina uma autonomia de 1 a 6 meses. 4. O pluviógrafo de cubas basculantes é indicado para redes telemétricas de pluviometria, pois o seu sistema de medição já é adaptado às necessidades de transmissão de dados. 3

4 Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 23. O coeficiente chamado fator de forma (Kf) é a relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia. Considera-se como comprimento da bacia (L) o comprimento do respectivo curso de água mais longo, desde a seção de referência até a cabeceira mais distante na bacia. Define-se como largura média da bacia (l) a relação entre o omprimento (L) e a área da bacia (A). Assim, l = A/L e Kf = l/l = A/L2. Sobre esse coeficiente, considere as seguintes afirmativas: 1. O valor mínimo do fator de forma é zero. 2. Uma bacia com fator de forma baixo encontra-se menos sujeita a cheias que outra do mesmo tamanho, mas com um fator de forma maior. 3. Numa bacia estreita e longa, há menos possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a sua extensão. 4. O fator de forma é um número adimensional. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 24. Sobre a rede de drenagem de uma bacia hidrográfica, considere as seguintes afirmativas: 1. Em uma bacia eficientemente drenada, o escoamento concentra-se rapidamente na saída, causando vazões de pico elevadas e baixos valores de vazões mínimas. 2. Um dos índices utilizados para avaliar a drenagem é a densidade de drenagem (DD), definida como o comprimento total (L) dos canais que formam a rede de drenagem, por unidade de área (A) da bacia hidrográfica. 3. A densidade de drenagem é uma característica que pode ser profundamente alterada pela construção de estruturas de drenagem. Por exemplo, a construção de galerias de drenagem das águas pluviais em áreas urbanas representa um aumento significativo na densidade de drenagem. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. 25. Em relação à evaporação e à transpiração no ciclo hidrológico, considere as seguintes afirmativas: 4

5 1. A evaporação é o processo de transferência de água líquida para vapor do ar diretamente de superfícies líquidas, como lagos, rios, reservatórios, poças e gotas de orvalho. A água que umedece o solo, que está em estado líquido, também pode ser transferida para a atmosfera diretamente por evaporação. 2. A transpiração é a transferência da água presente no solo para a atmosfera através do processo de transpiração vegetal. A transpiração envolve a retirada da água do solo pelas raízes das plantas, o transporte da água através da planta até as folhas e a passagem da água para a atmosfera através dos estômatos da folha. 3. A transpiração é influenciada pela radiação solar, pela temperatura, pela umidade relativa do ar e pela velocidade do vento. Independe de outras variáveis, como o tipo de vegetação e o tipo de solo. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. d) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. e) As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. 26. Com relação a instalação e operação de estações pluviométricas, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) O terreno deve ser plano e protegido por um muro para minimizar os efeitos dos ventos. ( ) São necessárias visitas periódicas de inspeção por pessoal especializado da agência mantenedora. ( ) Deve-se anotar na caderneta a altura da chuva na data e horário correspondentes em que ela foi medida. ( ) No escritório, cabe ao hidrometrista anotar na ficha de ocorrência da estação as deficiências encontradas e providenciar a imediata substituição do observador. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V V V F. b) V F F V. c) F V V F. d) F F V V. e) V V F F. 27. Sobre os tipos de chuvas, considere as seguintes afirmativas: 1. Chuvas frontais são causadas pelo encontro de uma massa fria e úmida com outra quente e seca, típicas das latitudes médias, como as de inverno no Brasil meridional. 2. Chuvas convectivas ocorrem quando em tempo calmo certas massas de ar, na vizinhança do solo, são aquecidas pelas radiações solares, diretamente ou através do próprio solo, dilatam-se, tomam um movimento ascencional e, ao encontrarem camadas superiores da atmosfera mais fria, ocasionam a condensação do vapor de água, dando origem à formação de cúmulos. 3. Chuvas orográficas são chuvas que ocorrem nas planícies costeiras. 5

6 Assinale a alternativa correta. a) As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. b) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. d) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. e) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. 28. Determine as equações que expressa a função da lamina acumulada e a função da taxa de infiltração de água no solo a partir dos dados descritos na tabela 1. Tabela 1. Dados de um ensaio de infiltração em uma área em recuperação. Hora Tempo Tacum. Leituras Leituras Iacum TI minutos cm mm h -1 12: , : ,3 12:47 2 9,8 12:49 2 9,3 12:54 5 8,7 12:59 5 8,0 13: / : ,5 13: ,4 13: ,4 14: / : ,4 15: ,1 TI=Taxa de infiltração; Iacum = infiltração acumulada e Tacum. = tempo acumulado. 29. Determine a capacidade de infiltração em um canal de terra, com textura francoargilosa, cuja a taxa de escoamento inicial é 20,18 L S -1, enquanto vazão de saída é de 0,0013 m³/s, 29 m de distância entre os dois pontos. 30. Determine a condutividade hidráulica para o solo saturado assumindo o pressuposto que este seja homogêneo em que: distância entre o nível do lençol freático e o fundo do poço de 50 cm; 3 cm de raio; 50 cm de distância do nível de água no poço ao nível do lençol freático; 10 cm de variação de nível da água no poço em 2 min. 31. Calcular a condutividade hidráulica saturada considerando os dados fornecidos abaixo, obtidos com um permeâmetro de carga constante. Diâmetro do anel da amostra: 5 cm; Altura do anel da amostra: 7,5 cm; 3,5cm de carga hidráulica; Volume de água coletado: 50 ml; Tempo de coleta: 7 minutos. 32. Calcular a condutividade hidráulica saturada considerando os dados fornecidos abaixo, obtidos com um permeâmetro de carga variável: Diâmetro do anel da amostra: 10 cm; Altura do anel da amostra: 15 cm; Diâmetro do tubo superior: 4,5 mm; Altura d água inicial sobre a amostra: 10 cm; Altura d água final sobre a amostra: 5 cm; Tempo para o rebaixamento: 13 minutos. 6

7 33. Determine o fator de risco para uma obra com 50 de vida útil e 125 anos para o período de retorno para eventos pluviométricos. 34. Determine a vida útil de projeto para uma obra que tem o risco permissível de 0,02 e 200 anos para o tempo de retorno de eventos pluviométricos. 35. Considerando o perfil uniforme de 30 cm, calcule a lâmina de água armazenada entre as tensões de 0,01 e 0,1 atm; a lâmina armazenada entre 0,1 e 1 atm e a lâmina armazenada entre 1 e 15 atm. Dados: Umidade residual = 0,19 cm³/cm³; umidade de saturação = 0,48 cm³/cm³; m = 0,3875; n= 1,6125; α = 0, Determine a vazão de cheia pelo método de Füller com 5% de probabilidade de ocorrência para os dados abaixo. Tabela 1. Histórico de vazão em função da área de contribuição Q (m³/s) A (km²) Determine a vazão de cheia para a uma bacia com as seguintes características. Área = 37 km²; talvegue = 19 km; relevo bem acidentada, sem depressão evaporativa. 38. Determine a vazão de cheia utilizando o método de Foster para a série abaixo. Tr = 125 anos Tabela 2. Histórico de vazões. Q (m³/s)

8 39. Qual é o rebaixamento do lençol freático a uma distância de 17 m do poço após 13 h de bombeamento. Sabe-se que o poço está localizado em um aquífero com areia siltosa em que a condutividade hidráulica é 5,7*10-7 m/s e que o coeficiente de armazenamento é de 0,035. O aquífero tem 57 m de espessura e está sendo bombeando a taxa constante de 37,96 L/s. 40. Determine o coeficiente de armazenamento. Sabe-se que a espessura do aquífero é 25 m, que a condutividade hidráulica é 0,00018 m/s e que o bombeamento é feito a uma taxa de 30 L/s. A distância ao poço de observação está a 8 m. O bombeamento ocorre por 23 h ininterruptas e após este período o rebaixamento é de 5,98 m. 8