Exemplos aplicativos

Dimensionamento de um bueiro sob estrada vicinal (predição de vazão em pequenas bacias hidrográficas)

Dados:

Projeto	Bueiro circular de concreto com funcionamento forçado
Objetivo	Escoamento das águas superficiais no período das cheias
Local	Estrada vicinal Viçosa - BR 120
Local (seção fluvial)	Córrego Cristal → afluente do rio Turvo Sujo
Sub-bacia	Rio Turvo Sujo
Bacia principal	Rio Piranga/Doce
Empreendedor	Prefeitura Municipal de Viçosa
Área drenagem a montante do local	5,62 km²
Comprimento do aterro (bueiro)	15 m
Carga de escoamento do bueiro (h)	1,0 m

OBS: Exemplo atualizado com informações hidrológicas da 3ª Edição (2009 - 2011).
 

Comentários sobre a metodologia adotada:

1) Procedimento de transferência espacial de informação utilizado: “Extrapolação espacial da regionalização hidrológica” tendo em vista que o valor da área de drenagem de interesse (5,62 km²) encontra-se fora do intervalo utilizado na regionalização hidrológica para a bacia do rio Doce (272 a 78.456 km²);

2) Período de retorno adotado: Tr = 100 anos. Recomendações contida no programa HIDROTEC como alternativa de minimizar a tendência de se subestimar a vazão desejada no local de interesse considerando: a) aplicação da técnica de “Extrapolação espacial da regionalização hidrológica para pequenas bacias hidrográficas”, e b) utilização de vazões médias diárias anuais nos estudos de regionalização hidrológica ao invés de vazões instantâneas;

3) Como o córrego Cristal não encontra-se inserido no mapa da rede hidrográfica da bacia do rio Doce na opção: Consulta espacial georreferenciada: "Informações em qualquer seção fuvial" a alternativa é identificar com apoio de cartas geográficas do IBGE o curso d’água que recebe as águas do referido córrego, que nesse caso é o rio Turvo Sujo, e a partir daí utilizar a opção  Consulta espacial georreferenciada: “Modelo ajustado por curso de água – rio Turvo Sujo”. Dessa forma o modelo da vazão máxima diária anual para o período de retorno de 100 anos, selecionado,  é válido para o rio Turvo Sujo e todos seus afluentes. A Figura 1 apresenta o croquis de localização do local de interesse.

Figura 1- Croquis de localização do local de interesse na rede hidrográfica do rio Piranga/Doce.

Solução:

1° Passo - Estudo hidrológico

→ Estimar a vazão máxima diária anual para período de retorno de 100 anos (Figura 2), através do “Modelo ajustado no rio Turvo Sujo” → Q₁₀₀ = 1,6289. A^0,7784 

→ Cálculo: Inserindo o valor da área de drenagem da bacia (A= 5,62 km²) no modelo encontra-se: Q₁₀₀ = 6,24 m³/s.

Figura 2 - Consulta espacial: "Modelos ajustados por curso d'água", válido para  rio Turvo Sujo e afluentes - Bacia do rio Piranga/Doce Fonte: ATLAS 2010

2º Passo - Estudo hidráulico

→ Dimensionar a seção do bueiro considerando a "equação de orifício e comporta".

em que:
Q = vazão (m³/s); c = coeficiente de descarga; s = área total (m²); g = aceleraçao da gravidade (m/s);
h= carga de escoamento do bueiro (m).

OBS:

Nesse exemplo utilizou-se a “equação de orifício e comporta” conforme recomendado por DAKER (1983). Segundo esse autor embora os bueiros, na maioria das vezes, funcionem como condutos forçados, o seu cálculo, todavia, pode ser feito com mais simplicidade utilizando a referida equação.

Cálculo:

Adotando Q = 6,24 m³/s;  c = 0,73 ( tabela de coeficientes de descarga para bueiros de concreto - com arestas de montante de "quina viva", Daker, 1984); g = 9,8 m/s;  h = 1,0 m e substituindo os valores na equação anterior encontra-se: S = 1,93 m²   e   D = 1,57 m.

Conclusão:

Diâmetro do bueiro de concreto adotado (produção comercial) → D = 1,50 metros.

Figura 3 - Croquis do bueiro sob estrada Viçosa - BR 120

Figura 4 - Manilhas de concreto diâmetro 1,50m	Figura 5- Preparação da base de concreto (berço)

Figura 6 - Imagem de satélite de um trecho da estrada vicinal dos Cristais (Viçosa – BR120) com a localização do bueiro interceptando a estrada.