IPH 110 Hidráulica e Hidrologia Aplicadas Exercícios de Hidrologia Exercício 1: Calcular a declividade média do curso d água principal da bacia abaixo, sendo fornecidos os dados da tabela 1: Tabela 1 Características do curso principal Ponto Dist. de L (m) Cota (m) L A B C D E F 0,0 12.400 30.200 41.000 63.700 74.000 83.200 372 400 450 500 550 600 621 Exercício 2 Qual seria a vazão de saída de uma bacia completamente impermeável, com área de 17km 2, sob uma chuva constante à taxa de 5 mm.hora -1? Exercício 3 A região da bacia hidrográfica do rio Forquilha, no Norte do RS próxima a Lagoa Vermelha, recebe precipitações médias anuais de 1800 mm. No município de Sananduva há um local em que são medidas as vazões deste rio e uma análise de uma série de dados diários ao longo de 11 anos revela que a vazão média do rio é de 43,1 m 3.s -1. Considerando que a área da bacia neste local é de 1604 Km 2, qual é a evapotranspiração média anual nesta bacia? Qual é o coeficiente de escoamento de longo prazo? Exercício 4 Considere a bacia hidrográfica da figura abaixo, onde cada quadrado corresponde a 4 km 2. Qual é, aproximadamente, a área da bacia, e o comprimento do rio principal? Qual é o tempo de concentração supondo que o escoamento ocorra com uma velocidade de 0,1 m.s -1 até atingir a rede de drenagem e de 0,5 m.s -1 através da rede de drenagem?
Exercício 5 Delimite a bacia hidrográfica definida pelo ponto B na figura abaixo. Exercício 6 Considera-se para o dimensionamento de estruturas de abastecimento de água que um habitante de uma cidade consome cerca de 200 litros de água por dia. Um telhado de uma residência com 100 m 2, ligado a um grande reservatório, é suficiente para abastecer de água uma pessoa que mora sozinha? Suponha que o telhado é perfeitamente impermeável e que a precipitação média no local seja de 1200 mm por ano.
Exercício 7 Um balde com formato cônico foi deixado na chuva durante um evento de 110 minutos de duração. Ao final do evento o balde, que estava inicialmente vazio, apresentava o nível d água mostrado na figura (h = 7 cm). Qual foi a intensidade da chuva durante este evento (em mm/hora)? A altura do balde é de 40 cm. O diâmetro maior do balde é de 40 cm e o diâmetro menor de 30 cm. Exercício 8 Uma sala de 10 m de largura, 20 m de comprimento e 4 m de altura, com ar a 30º C, saturado de vapor, é resfriada para a temperatura de 10º C. Qual é a quantidade (massa ou volume) de vapor de água que deve condensar? Exercício 9 Uma bacia recebe chuvas anuais com distribuição aproximadamente normal. A análise de 20 anos de dados de chuva revelou que a precipitação média anual é de 1900 mm e que o desvio padrão é de 450 mm. É correto afirmar que chuvas inferiores a 1000 mm podem ocorrer, em média, uma vez a cada 10 anos? Exercício 10 Considerando a curva IDF do DMAE para o posto pluviográfico do Parque da Redenção, qual é a intensidade da chuva com duração de 20 minutos que tem 10% de probabilidade de ser igualada ou superada em um ano qualquer em Porto Alegre? Exercício 11 A prefeitura de uma cidade está sendo processada por um cidadão cujo carro foi arrastado pelo escoamento de água sobre a rua durante uma chuva. O cidadão está acusando a prefeitura de sub-dimensionar a galeria de drenagem pluvial localizada sob a rua. A chuva medida durante aquele evento em um posto pluviográfico próximo teve intensidade de 150 mm/hora, e duração de 40 minutos. Considerando válida a curva IDF de Porto Alegre, comente sobre a possibilidade deste cidadão ser indenizado. Exercício 12 No dia 04 de novembro de 2005 uma chuva muito intensa atingiu a cidade de Porto Alegre. De acordo com informações do jornal Zero Hora, medições mostraram que a lâmina precipitada foi de 35 mm, e que a duração da chuva foi de uma hora. Considerando válidas as informações do jornal e a curva IDF obtida com dados do antigo posto pluviográfico do Parque da Redenção, apresentada abaixo, qual é o tempo de retorno desta chuva?
Exercício 13 Fazer o traçado dos Polígonos de Thiessen para a determinar a precipitação média anual na bacia do rio Ribeirão Vermelho, apresentada na figura abaixo. Após fazer o traçado, indicar o procedimento para a determinação da chuva média anual, considerando os dados dos postos apresentados na tabela.
Tabela Precipitação média anual Posto pluviométrico P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 Precipitação anual (mm) 703,2 809,0 847,2 905,4 731,1 650,4 693,4 652,4 931,2 871,4 Exercício 14 Um córrego cuja vazão média é de 2,3 m 3.s -1 foi represado por uma barragem para irrigação. A área superficial do lago criado é de 1000 hectares. Será possível atender com este sistema a demanda de irrigação de três agricultores que, em conjunto, utilizam 1,5 m 3.s -1. A evaporação média estimada em Tanque Classe A é de 1300 mm/ano. Exercício 15 Considere uma camada de solo de 50 cm de profundidade cujo conteúdo de umidade é 35% na capacidade de campo e de 12% na condição de ponto de murcha permanente. Quantos dias a umidade do solo poderia sustentar a evapotranspiração constante de 3,2 mm por dia de uma determinada cultura? Considere que no início do período de estiagem o solo esteja com umidade correspondente à capacidade de campo. Exercício 16 A tabela abaixo apresenta os dados do monitoramento de um lisímetro ao longo de 11 dias (P=chuva; W=peso; Q=escoamento total). Considerando que a área superficial do lisímetro é de 1 m 2, e que toda a variação de peso é devida à água presente no solo, qual é a evapotranspiração média diária? Dia P (mm/dia) W (Kg) Q (litros/dia) 1 0 1545 0.0 2 0 1541 0.0 3 13 1550 2.5 4 4 1551 0.9 5 0 1546 0.6 6 0 1542 0.3 7 0 1536 0.0 8 27 1550 18.3 9 0 1543 2.1 10 0 1539 0.1 11 0 1535 0.0 Exercício 17 Uma medição de vazão realizada em um rio teve os resultados da tabela abaixo. A largura total do rio é de 16 m. No mesmo dia foi medida a cota de 132 cm. É possível que a medição de vazão corresponda à curva-chave da figura abaixo? (O desenho da seção não corresponde exatamente aos dados da tabela).
Vertical 1 2 3 4 5 Distância da margem (m) 2,0 5,0 8,0 12,0 15,0 Profundidade (m) 0,70 1,54 2,01 2,32 0,82 Velocidade a 0,2xP (m.s -1 ) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Velocidade a 0,8xP (m.s -1 ) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Exercício 16 A tabela abaixo apresenta as vazões máximas registradas durante 19 anos no rio dos Patos, em um posto fluviométrico localizado em Prudentópolis, no Paraná. Utilizando as probabilidades empíricas, determine a vazão de 10 anos de tempo de retorno neste local. ano Vazão máxima ano Vazão máxima 1931 226 1940 46 1932 230 1941 147 1933 52 1942 145 1934 152 1943 119 1935 226 1944 128 1936 117 1945 250 1937 305 1946 176 1938 226 1947 206 1939 212 1948 190 1949 59
Exercício 18 A tabela abaixo apresenta as vazões mínimas anuais observadas no rio Piquiri, no município de Iporã (PR). Utilizando as probabilidades empíricas, determine a vazão mínima de 5 anos de tempo de retorno. ano Vazão mínima ano Vazão mínima 1980 202.0 1991 111.4 1981 128.6 1992 204.2 1982 111.4 1993 196.0 1983 269.0 1994 172.0 1984 158.2 1995 130.4 1985 77.5 1996 121.6 1986 77.5 1997 198.0 1987 166.0 1998 320.6 1988 70.0 1999 101.2 1989 219.6 2000 118.2 1990 221.8 2001 213.0 Exercício 19 Um desvio de um rio está sendo projetado para a construção de uma usina hidrelétrica. O desvio será utilizado durante 12 meses e será projetado com base na vazão máxima de 5 anos de tempo de retorno. Qual é esta vazão? Utilize os dados abaixo e as probabilidades empíricas. Ano Vazão (m3/s) 1989 2865 1990 3594 1991 2768 1992 7159 1993 5361 1994 3910 1995 5372 1996 3162 1997 3648 1998 4774 1999 2133 2000 3910
Exercício 20 Calcule a energia assegurada de uma usina hidrelétrica para a qual a curva de permanência de vazões é dada pelo gráfico abaixo. Considere uma eficiência de conversão de energia de 80% e uma altura de queda de 40 metros. Exercício 21 Uma usina a fio d água foi construída num local para o qual a curva de permanência de vazões é dada pelo gráfico abaixo. A potência máxima da usina é de 20 MW, a altura de queda é 79 metros e a eficiência é estimada em 87%. Qual é a porcentagem do tempo em que a usina poderá operar com a potência máxima? Exercício 22 Estime a vazão máxima de projeto para um bueiro numa área residencial de Porto Alegre, cuja bacia tem área de 105 hectares, comprimento de talvegue de 1,3 km e diferença de altitude ao longo do talvegue de 12 m. Exercício 23 Uma usina hidrelétrica foi construída no rio Correntoso, conforme o arranjo da figura abaixo. Observe que a água do rio é desviada em uma curva, sendo que a vazão turbinada segue o caminho A enquanto o restante da vazão do rio (se houver) segue o caminho B, pela curva. A
usina foi dimensionada para turbinar a vazão exatamente igual à Q 95. Por questões ambientais o IBAMA está exigindo que seja mantida uma vazão não inferior a 20 m 3 /s na curva do rio que fica entre a barragem e a usina. Considerando que para manter a vazão ambiental na curva do rio é necessário, por vezes, interromper a geração de energia elétrica, isto é, a manutenção da vazão ambiental tem prioridade sobre a geração de energia, qual é a porcentagem de tempo em que a usina vai operar nessas novas condições, considerando válida a curva de permanência da figura que segue? Exercício 24 Um reservatório com volume útil de 600 hectômetros cúbicos é suficiente para regularizar a vazão de 25 m 3.s -1 num rio que apresenta a seqüência de vazões da tabela abaixo para um determinado período crítico? Considere o reservatório inicialmente cheio.
mês Vazão (m3/s) jan 60 fev 20 mar 10 abr 5 mai 12 jun 13 jul 24 ago 58 set 90 out 102 nov 120 dez 78 Exercício 25 Um reservatório com volume útil de 150 hectômetros cúbicos é suficiente para regularizar a vazão de 28 m 3.s -1 num rio que apresenta a seqüência de vazões da tabela abaixo para um determinado período crítico? Considere o reservatório inicialmente cheio, a evaporação constante de 120 mm por mês, 200 km 2 de área superficial e que cada mês tem 2,592 milhões de segundos. mês Vazão (m3/s) jan 98 fev 45 mar 32 abr 27 mai 24 jun 20 jul 19 ago 18 set 17 out 14 nov 78 dez 130 Exercício 26 Qual é o volume do reservatório que pode garantir uma vazão regularizada de 35 m 3.s -1, considerando a seqüência de vazões de entrada da tabela abaixo? Considere o reservatório inicialmente cheio, a evaporação constante de 200 mm por mês, 200 km 2 de área superficial e que cada mês tem 2,592 milhões de segundos. Vazão Mês (m3/s) Jan 28 Fev 40 mar 15 abr 10 mai 23 jun 22 jul 29 ago 96
set 81 out 200 nov 217 dez 81 Jan 104 Fev 27 mar 12 abr 9 mai 16 jun 19 jul 47 ago 67 set 100 out 154 nov 159 dez 109 Jan 101 Fev 42 mar 18 abr 5 mai 18 jun 22 jul 39 ago 51 set 104 out 167 nov 254 dez 89 Jan 70 Fev 47 mar 14 abr 8 mai 23 jun 22 jul 30 ago 59 set 221