CAPITULO 5 INFILTRAÇÃO

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1 CAPITULO Exercícios Aplicativos.- INFILTRAÇÃO 1- Calcular o CN médio de uma bacia com área de drenagem de 3,00 Km2, sendo 2 Km2 de solo B e 1 Km2 de solo C, com as seguintes ocupações: - solo B- 0,30 Km2 de ruas pavimentadas e estacionamento (CN=98 ); 1,10 Km2 de uso residencial, lotes de 500 m2 ( CN=85); e 0,60 Km2 de áreas comerciais ( CN=92 ).- - solo C 0,20 Km2 de áreas residenciais, lotes de 1000 m2 ( CN=83); 0,30 Km2 de parques e jardins em boas condições ( CN=74 ); 0,40 Km2 de área preservada (floresta em boas condições) ( CN=73 ); 0,10 Km2 de ruas pavimentadas e estacionamentos ( CN=98 ).- O valor médio CN será de: CN=(0,30x98+1,10x85+0,60x92+0,2x83+0,3x74+0,4x73+0,10x98)/3= CN=85,30

2 2-Calcular o hietograma de chuva excedente, correspondente ao hietograma de precipitação apresentado na coluna 1 da tabela abaixo, sabendo-se que as condições de umidade antecedente são as condições II; utilizando o método SCS e após o método de Horton.- a) Utilizando o método SCS, temos: Pe=[(P-0,20S)*2]/(P+0,8S); para P>0,2S CN=1000/[10+S/25,4]; S=25400/CN-254,00 e para CN=85; S=44,82mm; e Pe=[(P-8,96)*2]/( P+35,86 ) Método SCS Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Tempo P Pac Pe(ac) Pe Hora Minuto mm mm mm mm Qe=a.Pe/ 0,5 30 4,2 4, ,00 1,0 60 8,0 12,2 0,22 0,22 1,5 90 2,0 14,2 0,55 0,33 2, ,3 56,50 24,47 23,92 2, ,0 81,50 44,84 20,37 3, ,0 84,50 47,41 2,57 3, ,50 95,00 56,57 9,16 4, ,0 100,00 61,00 4,43 O volume d água escoado superficialmente na saída da bacia, será: Vesc=61,00(mm)x0,50(h)xÁrea de drenagem da bacia.- b) Utilizando o método de Horton.- F=fc.t+( fo-fc).[1-e*(-kt)]/k; para, fo=130mm/h, fc=7mm/h, e k=2; temos: F= 7.t + 61,50[1- e*(-kt)].-

3 Método de Horton Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 5 Col. 6 Col. 7 T(min) T(hora) P(mm) Fac(mm) F (mm ) Infiltração Pe(mm) p/intervalo 30 0,5 4,20 42,40 42,40 4, ,0 8,00 60,20 17,80 8, ,5 2,00 68,95 8,75 2, ,0 42,30 74,40 5,45 5,45 36, ,5 25,00 78,60 4,20 4,20 20, ,0 3,00 82,30 3,70 3,00 0, ,5 10,50 85,90 3,60 3,60 6, ,0 5,00 89,50 3,6 3,60 1,4 100,00 * ** *** 65,95 Potencial de Infiltração Acumulado. ** Potencial de Infiltração no Intervalo de Tempo Considerado. ***Lâmina d água Infiltrada no Intervalo Considerado. O volume d água escoado na saída da bacia, será: Vol=65,95(mm)x0,50(h)xÁrea de drenagem da Bacia.- 3-Numa bacia hidrográfica, com predominância de solo tipo B, em condições de umidade antecedente II, foi registrada uma precipitação de 5 horas de duração com o hietograma apresentado na coluna 2 do quadro abaixo. Determinar o hietograma da precipitação excedente utilizando primeiramente o método de Horton e após o método SCS.- a)método de Horton.-

4 b)método SCS.-Considerar as condições de uso do solo um valor médio CN=70.-

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6 5.7. Processo de Kostiakov. Equação de Infiltração Potencial de Kostiakov. ( 1932 ) F= a. t ^ b onde: F infiltração potencial acumulada; a e b constantes específicas do solo; t tempo de infiltração; A capacidade de infiltração f será a primeira derivada da equação de infiltração; f = a. b.t^(b-1) A equação de Kostiakov possui limitações para períodos longos de infiltração, pois neste caso, a taxa de infiltração ou capacidade de infiltração TI tende para zero; entretanto a taxa de infiltração tende para um valor constante correspondente à taxa de infiltração básica fib Determinação das constantes específicas do solo da equação de Kostiakov.- a) Método Gráfico.- Se inicia plotando os dados de F e t em um papel di-log e traça-se a reta de melhor ajuste dos pontos. O ponto de intercessão do prolongamento da reta com o eixo das ordenadas ( eixo dos tempos ) será o valor a, e a declividade ou coef. Angular da reta será o valor de b da equação de infiltração potencial de Kostiakov.-

7 b) Método Analítico.- Como o método de regressão linear só pode ser aplicado para equações lineares, inicialmente a equação de infiltração, que é exponencial, deverá ser linearizada através da aplicação dos logaritmos nos seus termos. Desta forma, teremos: log F = log a + b. log t donde: Y = A + b. X ( uma reta ) No método da regressão linear, os valores de A e b são determinados pelas expressões:

8 Número de pares de coordenadas: n=26 Xmed= 47,1834 / 26= 1,8147; Ymed = 29,2123 / 26 = 1,1236 b = ( 57, , ,1236 ) / ( 90, ,28842 ) = 0,81154 A = 1,1236 ( 0, ,8147 ) = - 0,3562 a = 10 ^ ( -0,3562 ) donde a= 0,4404

9 E a equação de Kostiakov, será: F = 0,4404. t ^ 0,8115 e a taxa de infiltração será: f = 0,3574. t ^ ( -0,1885 ) Equação Potencial Modificada de Kostiakov- Lewis.- Com o objetivo de solucionar o problema da tendência da taxa de infiltração tender para zero para um longo período de tempo, a seguinte equação foi proposta e muito utilizada: F = a. t ^ b + fc. t donde: fc taxa de infiltração final ou básica E os coeficientes a e b são estimados pelo método da regressão linear, fazendo um arranjo dos termos: log ( F fc. t ) = log a + b. log t ; fazendo a adaptação, temos: Y = A + b. X Nota: Neste caso, temos que fazer a priori a determinação da fc, antes de aplicar a regressão linear.- Classificação do solo quanto ao valor da fc Solo com fc baixa...fc menor que 5 mm/h; Solo com fc média... fc entre 5 e 15 mm/h; Solo com fc alta...fc entre mm/h; Solo com fc muito alta...fc maior que 30 mm/h.-