HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS. Exames

Transcrição

1 HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS Exames Os exames da disciplina de Hidrologia e Recursos Hídricos (Civil e Território) realizam-se nas seguintes datas: 1 de Julho de de Julho de 2009 Inscrições Os alunos têm que se inscrever para os exames para organização e distribuição pelas diversas salas. A inscrição é feita no Fénix. Exemplos de exames Apresentam-se nas páginas seguintes exemplos de exames. Os exames têm a duração de 2 h e são realizados sem consulta. Os alunos deverão levar papel de exame, caneta e máquina de calcular.

2 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 1º EXAME 17/01/2006 (Pré-Bolonha) 1. Em três postos udométricos com áreas de influência de 10, 20 e 30 km 2 sobre determinada bacia hidrográfica registaram-se em dado período de tempo precipitações de 12, 18 e 23 mm, respectivamente. Estime pelo método de Thiessen a precipitação sobre a bacia nesse período de tempo. 2. Em determinada bacia hidrográfica, com 290 km 2, em períodos prolongados sem precipitação, o caudal na secção de referência segue com bastante aproximação uma lei de esgotamento do tipo k(t t 0 Q = Q e 0 Sabendo que nessa bacia hidrográfica, às 9 horas de 4 de Março e de 13 de Março o caudal era respectivamente de 10,9 e 7,3 m 3 /s e admitindo que não ocorreu precipitação, estime o volume de água que passou na secção de referência desde a última data até ao total esgotamento da bacia. Exprima esse volume em altura de água uniformemente distribuída sobre a bacia. ) 3. Numa bacia hidrográfica o hidrograma em S do escoamento directo, que se obtém da consideração de uma precipitação útil de duração indefinida e com intensidade constante de 1 mm em cada 15 min, é t (h) Q d (m 3 /s) 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1, Sabendo que sobre a referida bacia hidrográfica a linha de possibilidade udométrica para o período de retorno de 100 a é

3 0,358 P = 10 t com P em mm e t em min, estime pela fórmula racional, com C=0,8, o caudal de ponta de cheia na secção de referência para esse período de retorno. 4. Explique a influência que a altura média de uma bacia hidrográfica pode ter no respectivo tempo de concentração. 5. A equação do balanço hidrológico de uma bacia hidrográfica em determinado intervalo de tempo traduz-se por P = H + E + ΔSp + ΔS + ΔSu + Ex R Explique o significado das variáveis intervenientes e refira a condição de aplicabilidade. 6. Explique como procederia para obter a curva de vazão em determinada secção transversal de um curso de água, dispondo para o efeito dos pares altura hidrométrica e caudal medido. 7. Descreva sucintamente dois instrumentos para medir a evaporação. 8. Defina capacidade de campo, ponto de emurchecimento permanente e água utilizável num solo. 9. Refira a que se destinam e de que parâmetros dependem as relações regionais de Quintela. 10. Mostre que, para determinado hidrograma de projecto do caudal afluente a uma dada albufeira, o amortecimento (Q-q) do caudal da cheia afluente diminui quando o desenvolvimento da crista do descarregador de superfície com vazão livre aumenta.

4 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 1º EXAME 4/01/2007 Responda sucinta e concretamente às seguintes questões: 1 O escoamento anual médio dos continentes é cerca de 316 mm. Sabendo que a área dos continentes é 150x10 6 km 2 e que o escoamento do rio Amazonas corresponde a cerca de 12% do total, estime o caudal médio do referido rio em m 3 /s. 2 O relevo é um dos principais factores do escoamento. Explique como determina a altura média de uma bacia hidrográfica e refira qual a relação que existe entre esta e o relevo. 3 Numa bacia hidrográfica com 100 km 2 de área, para a qual são transferidos de bacia vizinha cerca de 8 hm 3 por mês, a precipitação e o escoamento em determinado ano hidrológico foram de 1000 mm e 1300 mm, respectivamente. Estime o valor da evapotranspiração real nesse ano. Justifique. 4 Na Figura abaixo representa-se em papel de probabilidade Normal uma série de máximos anuais da precipitação diária e a lei Normal que lhe foi ajustada pelo método dos momentos.

5 Precipitação (mm) z (-) a) Estime a média e o desvio-padrão da série amostral. b) A série amostral tem um coeficiente de assimetria positivo ou negativo? Justifique. c) Sabendo que o factor de probabilidade da lei de Gumbel é K = 6 0, ln ln F(x) { [ ( )]} π estime a precipitação máxima diária com um período de retorno de 100 a (se não respondeu à alínea a), arbitre valores plausíveis da média e do desvio- -padrão). 5 O escoamento anual em determinada secção transversal de um curso de água é estimado com recurso à curva de vazão, entre outros elementos. a) Refira a expressão matemática mais utilizada para curva de vazão e o significado das variáveis utilizadas. b) Explique um procedimento para obter o referido escoamento com utilização da curva de vazão. 6 Descreva uma tina da classe A, refira a que se destina e indique três factores que condicionam o respectivo coeficiente. 7 O solo de um terreno agrícola com 1 ha de área tem uma capacidade de campo de 400 mm/m e a cultura que nele se explora tem 0,50 m de profundidade radicular. Admitindo que o solo se encontra uniformemente humedecido, estime o volume de água necessário para levar a camada útil de solo à capacidade de campo partindo de um teor volúmico de 0,2. 8 A fórmula racional com factor de majoração é Q = f CIA

6 Explique o significado de todas as variáveis, não deixando de referir o parâmetro de que f depende. 9 Em determinada bacia hidrográfica, em resultado de precipitação útil com grande duração e intensidade constante de 60 mm/h, obteve-se o seguinte hidrograma do escoamento directo t (h) Q d (m 3 /s) a) Determine a área da bacia hidrográfica. b) Determine o hidrograma unitário para a duração de 0.25 h. dv 10 Considerando a expressão = Q q, explique a razão pela qual as cheias não são dt amortecidas quando a albufeira por onde passam é explorada a nível constante.

7 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS HIDROLOGIA E RECURSOS HÍDRICOS LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL 2º EXAME 23/01/2007 Responda sucinta e concretamente às seguintes questões: 1 Em Portugal Continental, com uma área de km2 e de habitantes, o abastecimento público de água é em média cerca de 200 l/hab/d. Estime em mm/a o volume anual de água abastecido. 2 Explique como determina o declive equivalente de um curso de água. 3 De uma bacia hidrográfica com 100 km 2 de área, pretende-se transferir para bacia vizinha o máximo caudal médio compatível com um escoamento médio de 0,5 m 3 /s na secção de referência da bacia de origem. Sabendo que a precipitação e a evaporação anuais médias na bacia de origem são respectivamente de 1000 mm e 700 mm, estime o máximo caudal médio transferível em m 3 /s. Justifique. 4 Sabendo que o factor de probabilidade da lei de Gumbel é definido por 6 K = { 0, ln[ ln( F(x) )]} π estime o caudal máximo anual com um período de retorno de 500 a para a secção transversal de um curso de água onde a média e o coeficiente de variação dos caudais máximos anuais são respectivamente 1000 m 3 /s e 0, Em determinado dia registou-se numa secção transversal de um curso de água as seguintes alturas hidrométricas Hora Altura (m) 1,5 2,3 1,7 1,5 1,4 Sabendo que a curva de vazão na referida secção é 1,87 Q = 5(h 0,73) (Q em m 3 /s, h em m) estime o volume de água que passou na referida secção transversal nesse dia. 6 Refira a que se destina e como é constituído um evapotranspirómetro.

8 7 Refira a que se destinam e de que parâmetros dependem as relações regionais de Quintela. 8 De acordo com a fórmula de Green e Ampt, a capacidade de infiltração acumulada em solos permeáveis é definida por b K = + + sf F Ks t ln 1 Ks b onde b = Ksψf ( θs θi ) Estime o tempo que levaria a infiltar 30 mm à capacidade de um solo inicialmente com um teor volúmico de humidade de 0,2, com um teor volúmico de saturação de 0,45, uma condutividade hidráulica quando saturado de 1 cm/h e uma sucção na frente de humedecimento de 20 cm. 9 Em determinada bacia hidrográfica, em resultado de precipitação útil que de 30 min em 30 min foi 5 mm, 10 mm e 3 mm, obteve-se o seguinte hidrograma do escoamento directo t (h) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Q d (m 3 /s) a) Determine o tempo de concentração da bacia. b) Determine o hidrograma unitário para a duração de 0,5 h. 10 Defina o risco associado ao dimensionamento de um descarregador de cheias com um horizonte de projecto de N anos e em que o caudal de dimensionamento tem um período de retorno T.