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AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012
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Olá pessoal!
Foi com grande alegria que recebi um novo convite para elaborar um curso
online do Ponto. O objetivo agora é contribuir para a aprovação dos alunos no
concurso para o TCDF/2012 por meio de um curso sobre Obras Hídricas.
A metodologia utilizada nesse curso consiste em apresentar questões das
principais bancas examinadoras sobre Obras Hídricas, focando nos conceitos
necessários entender a lógica utilizada nas soluções.
Acredito que o sucesso nos concursos se baseie em três pilares: preparação,
provas e vontade. A preparação requer muita dedicação, esforço e privações.
Também não é suficiente se preparar muito bem se o candidato não consegue
ter tranquilidade e concentração no momento da prova. Finalmente, sem
acreditar que possa, ninguém consegue a aprovação. Cada pessoa possui
motivações próprias e uma forma de se preparar que se adapte melhor, o
mesmo se aplica ao momento da prova, por isso não gosto de me alongar
muito nessas dicas para estudo e prova.
Para que conheçam um pouco melhor minha formação, sou graduado em Eng.
Civil pela UnB, Especialista em Eng. de Software pela Unicamp e pela
Universidade do Kansas e Mestre em Eng. Aeronáutica pelo ITA. Após 7 anos
trabalhando na iniciativa privada, no final de 2007 decidi migrar para o
funcionalismo público e comecei a estudar. Depois de muita dedicação, no final
do ano de 2008 assumi o cargo de Analista de Finanças e Controle, na CGU, no
início de 2009 fui para o cargo de Especialista de Políticas Públicas e Gestão
Governamental, do MPOG, e no final do mesmo ano assumi o cargo de Auditor
Federal de Controle Externo, no TCU, atualmente minha principal ocupação,
além de ser professor titular em faculdade privada de Brasília.
Além dos concursos acima, também fui aprovado em alguns outros concursos
cujos cargos não assumi, entre os quais vale citar o de Analista de
Infraestrutura do MPOG de 2008, na área de Civil e Aquaviários, e o de
Analista Judiciário do TJDFT para a área de Engenharia Civil de 2008.
Conteúdo e cronograma
Nosso curso será baseado no edital do CESPE n° 1, de 15 de Dezembro de
2011, para o cargo de Auditor de Controle Externo. Distribuiremos inicialmente
o conteúdo do nosso curso em apenas 3 (duas) aulas.
O planejamento de aulas é o seguinte:
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Aula Data Conteúdo
00 24/Jan Conceitos básicos de Hidrologia; Bacia Hidrográfica; Ciclo
Hidrológico.
01 31/Jan 2.7 Barragens (geral). 2.8 Soleiras. 2.9 Órgãos
extravasores; tomadas de água; canais; condutos sob
pressão; tuneis; bueiros; principais equipamentos
utilizados.
02 07/Fev 2.7 Barragens para aproveitamento hidrelétrico; principais
equipamentos utilizados.
Esta é uma aula demonstrativa, para que conheçam a dinâmica do curso e o
formato como ele será apresentado. Assim, abordaremos um assunto
relativamente pequeno em relação a todo o conteúdo previsto para o curso.
Agora vamos à nossa aula demonstrativa!
Conceitos Básicos de Hidráulica e Hidrologia, Bacias Hidrográficas e o
Ciclo Hidrológico.
01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a
evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os
fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico.
Para responder a esta questão, cabe uma revisão do ciclo hidrológico. Não é
possível atribuir um início ou fim a qualquer fase do ciclo da água (Figura 1),
mas podemos, iniciando na evaporação (ponto de partida opcional), descrevê-
lo da seguinte forma:
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Figura 1 – Ciclo Hidrológico
1. O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. Seu calor
atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da
água do estado líquido para gasoso.
2. Com a ascensão do vapor d’ água ocorre a formação de nuvens. Estas se
deslocam para regiões continentais, devido à ação do vento;
3. A água condensada nas nuvens precipita, quando pequenas partículas de
água começam a se juntar em torno de um “núcleo higroscópico” (procurar por
“núcleo” e “higrômetro” no glossário da ANA) e adquirem peso suficiente para
formar o fenômeno de precipitação (chuva, neve, orvalho...);
4. Parte da água será retida temporariamente no solo próximo de onde caiu;
parte escoará superficialmente no solo ou através dele para os rios; e parte
penetrará no solo profundo.
5. As depressões existentes no relevo e a vegetação reterão água, que voltará
para o ciclo por evaporação ou transpiração;
6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade,
podendo parte desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso
d’ água.
7. Chegando à superfície de rios ou talvegues, a água prossegue seu caminho
de volta ao oceano, completando o ciclo.
8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases,
seja durante a precipitação, seja durante o escoamento superficial.
Resposta: C
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02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a
precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento
superficial.
Como visto, esses itens são componentes do ciclo hidrológico. Alguns
componentes poderiam ser acrescentados como, por exemplo, o escoamento
subterrâneo, mas isso não torna a questão errada.
Resposta: C
03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das
curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório.
Para responder a esta questão, devemos saber que a bacia hidrográfica pode
ser definida como a área definida topograficamente, geralmente drenada por
um sistema conectado de cursos de água, que vão desaguar em apenas uma
saída (o ponto exutório da bacia), descarregando toda a vazão afluente a este
ponto/seção (água que chega), a qual, ao passar pela seção exutória, passa a
se chamar vazão efluente (água que sai da bacia).
Figura 2 – Bacia Hidrográfica
Para se caracterizar uma bacia deve-se delimitar seu contorno, ou seja,
estabelecer uma linha (divisor de bacias, também chamada simplesmente de
“divisor de águas”) que dividirá o escoamento para seu sistema de drenagem
ou o sistema da bacia ao lado (adjacente). Em outras palavras, dentro da bacia
hidrográfica, todo escoamento drena em direção a uma única seção.
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Em cada bacia, há 3 tipos de divisor de águas (Figura 3):
- geológico: baseia-se nas formações rochosas;
- freático: com base no nível freático;
- topográfico: com base nas curvas de nível;
Ressalte-se que nem sempre esses divisores coincidem (Figura 3). Na prática,
pela sua simplicidade, a forma utilizada de se delimitar uma bacia é pelos
divisores topográficos. E a fonte desta informação normalmente é a cartografia
disponível em escalas de 1:100.000, 1:250.000 ou 1:1.000.000 (dependendo
do porte da bacia e do nível de detalhamento que se deseja no estudo
hidrológico), publicada pelo IBGE ou pela Diretoria de Serviço Geográfico
(DSG) do Exército.
Figura 3 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: Villela e Matos, 1975)
Vários fatores (climáticos e fisiográficos) caracterizam uma bacia hidrográfica e
podem ser considerados determinantes no escoamento superficial. Entre os
fatores climáticos destacam-se: (i) a precipitação (incluindo não apenas as
chuvas do instante em que se deseja calcular o escoamento superficial, mas
também as chuvas ocorridas em instantes anteriores, as quais se acumulam
no solo), (ii) a umidade do solo, (iii) a evaporação, (iv) a transpiração etc.
Entre os fatores fisiográficos podem ser listados: a área de drenagem, o tipo e
uso do solo, a cobertura vegetal, a forma e drenagem da bacia, a existência de
reservatórios etc.
Resposta: C
04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da
água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a
água captada converge para um único ponto de saída, o exutório.
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Conforme resposta anterior, a bacia hidrográfica pode ser definida como a área
definida topograficamente, geralmente drenada por um sistema conectado de
cursos de água, que vão desaguar em apenas uma saída (o ponto exutório da
bacia), descarregando toda a vazão afluente a este ponto/seção (água que
chega), a qual, ao passar pela seção exutória, passa a se chamar vazão
efluente (água que sai da bacia).
Resposta: C
05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são
coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do
terreno e dos aqüíferos são os mesmos.
Conforme resposta de questão anterior, o erro aqui está na afirmação de que
os limites (divisores) de bacia superficial e subterrâneo são coincidentes.
Resposta: E
06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume
de água escoado anual, P é o volume de precipitação anual, I é o
volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual,
pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o
volume de água produzida por uma bacia.
Considerando que evapotranspiração é o total de água perdida para a
atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da
transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo, percebe-se o
erro no termo (“E”), pois quanto maior a evapotranspiração, menor será o
escoamento superficial. Assim, o sinal está trocado, sendo a equação correta:
Q = P - I - E.
Resposta: E
07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de
enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes
que a água chegue aos canais naturais.
A mata ciliar é a vegetação que se desenvolve nas calhas dos rios. Ela diminui
a velocidade do escoamento, introduzindo uma rugosidade extra. Por isso, o
ato de retirá-la e substituí-la por regiões impermeabilizadas, promove o
aumento das vazões de pico.
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Resposta: C
08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias
de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das
bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas.
Os rios são os “caminhos preferenciais” das águas, ou seja, pontos mais baixos
do terreno, onde a água chega pela força da gravidade. Por outro lado, os
“divisores” de águas são os topos do relevo, que são a “fronteira” de uma
bacia hidrográfica.
Resposta: C
09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem
urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo
da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida
por obras de drenagem urbana.
O pico de vazão é influenciado pelo uso de bacia e também pelas obras de
drenagem que ocorrem a montante. A construção de obras de microdrenagem
interferem na vazão escoada a jusante para as obras de macrodrenagem.
Resposta: C
10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de
massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e
quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando
origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia.
A hidrometeorologia é o ramo das ciências atmosféricas (meteorologia) e da
hidrologia que estuda a transferência de água e energia entre a superfície e a
atmosfera.
A hidrometeorologia também investiga a presença de água na atmosfera em
suas diferentes fases.
Entre os seus objetos de estudo encontram-se:
1. o ciclo da água
2. a dinâmica dos processos úmidos
3. as circulações atmosféricas (ventos) associadas às precipitações de água
4. a modelagem numérica dos fenômenos hidrometeorológicos,
5. a análise objetiva dos campos de precipitação medidos por pluviômetros e
diferentes radares
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6. os projetos de redes de medição em hidrometeorologia e sistemas de
medição e instrumentação em mesoescala e microescala
7. as estratégias teóricas, estatísticas e numéricas de previsão de precipitações
(chuva, neve, granizo, etc.)
8. as simulações computacionais de chuva acopladas aos modelos de vazão de
água em superfície
9. os problemas urbanos de enchentes e inundações
10. a previsão de chuvas a curto e curtíssimo prazo ("nowcasting")
11. o acoplamento de modelos atmosféricos de precipitação, da camada limite
planetária e das superfícies vegetadas e urbanas
12. o balanço hídrico e a hidrologia de superfície
13. as técnicas de análise dos campos de refletividade de radares
meteorológicos.
Resposta: C
11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve
para medir a intensidade e duração de chuvas.
Para responder a esta questão, cabe uma explicação sobre o conceito de
precipitação, que é toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a
superfície terrestre. Geralmente associada à chuva, a precipitação também
engloba neblina, granizo, orvalho, geada e neve.
A disponibilidade de precipitação numa bacia é fator determinante para
quantificar a necessidade de irrigação, por exemplo. Já a determinação da
intensidade da precipitação é importante para o controle da inundação
(elevação do nível d’água que passa a ocupar áreas habitadas) e da erosão do
solo (que acaba carreando sedimentos para os cursos d’água e trazendo sérios
problemas às obras hídricas, especialmente reservatórios e tomadas d’água,
em função do acúmulo de sedimentos, que causa o chamado processo de
assoreamento).
O total precipitado só faz sentido se vier associado a um período de tempo.
100mm de chuva medidos durante um mês é pouco, mas é muito se ocorrer
apenas durante um único dia.
As grandezas que caracterizam uma chuva são:
- altura pluviométrica - P (mm): é a espessura média da lâmina de água
precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que
não houvesse infiltração, evaporação etc.;
- duração – t (h ou min.): é o período de tempo durante o qual a chuva cai;
- intensidade (mm/h ou mm/min): é a precipitação por unidade de tempo,
obtida como a relação i=P/t.
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O pluviômetro é um aparelho totalizador que marca a altura de chuva total
acumulada num dado período de tempo. Esse aparelho é mais utilizado para
totalizar a precipitação diária. Portanto, normalmente, é operado por alguém
que mora nas proximidades de sua localização e, diariamente, mede e anota
seus registros.
O pluviógrafo é um aparelho mais sofisticado, já que registra automaticamente
as variações de precipitação ao longo do tempo. Pode ser gráfico ou digital e é
visitado periodicamente por um operador. Como seu registro é contínuo,
possibilita a medição da intensidade da chuva.
Resposta: C
12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um equipamento destinado a
medir a quantidade de precipitação.
De acordo com a definição apresentada acima para este tipo de equipamento.
Resposta: C
13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de
um curso d'água é o tempo necessário para que, a partir do início de
uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo.
Tempo de concentração é o tempo gasto para uma gota de água cair no ponto
mais distante da bacia e chegar até sua seção exutória. Esse tempo é
relevante, pois, a partir do momento em que a chuva que caiu no ponto mais
distante está contribuindo para o escoamento no exutório, todos os demais
pontos da bacia também estarão contribuindo (pois as “gotas” de água
chegarão em menor tempo do que aquela gota da seção mais longínqua).
Resposta: C
14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser
corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em
uma determinada seção de um rio.
Conforme definição apresentada acima.
Resposta: C
15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo
local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual
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ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do
período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com
outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características
similares.
Algumas vezes não há informações sobre as vazões de determinado local.
Assim, pode-se utilizar a regionalização, que permitirá a transferência de
informações de bacias com características semelhantes para a seção em
estudo. A regionalização pode ser realizada para vazões mínimas, médias ou
máximas.
Resposta: C
16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se
adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de tempo de retorno,
enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar
vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno.
Para responder a essa questão, é importante conhecer a definição de período
de retorno (TR). Também conhecido como tempo de recorrência, representa o
intervalo médio de anos, dentro do qual um evento hidrológico (nesse caso,
uma chuva) é igualado ou superado pelo menos uma vez. Se P é a
probabilidade desse evento ocorrer ou ser superado, tem-se que TR=1/P.
Muitas vezes, o CESPE exige do candidato uma noção de valores de período de
retorno para determinados assuntos. Não é necessário decorar, mas ter uma
idéia da ordem de grandeza dos períodos de recorrência indicados pela
literatura para o dimensionamento de obras hídricas (segundo o Manual de
Drenagem Urbana da CETESB, 1980):
Microdrenagem: 2-10 anos
Macrodrenagem: 10-50 anos
Além disso, para vertedouros de grandes barragens adota-se um período de
retorno de 10.000 anos. O importante é sabermos que essa diferença decorre
das implicações de uma cheia maior do que a de projeto.
Se houver uma cheia maior do que a de projeto num sistema de
microdrenagem, o máximo que ocorrerá será a inundação de algumas ruas. Se
o mesmo ocorrer com uma barragem de grandes dimensões, esta pode vir a
romper e propagar para jusante uma enchente que muitas vezes inundará
cidades inteiras.
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Em resumo, o TR escolhido para projeto de determinada estrutura hídrica está
diretamente associado ao risco que seu projetista está disposto a correr caso
ocorra uma cheia superior à de projeto e a obra apresente falha de
funcionamento, sendo este risco uma função direta de alguns fatos, a saber:
1) Qualidade dos dados disponíveis para os cálculos hidrológicos: por
exemplo, é de se esperar que um rio localizado nas regiões sul ou
sudeste do país provavelmente possua um histórico de “monitoramento”
bem mais longo e confiável do que um rio no interior da floresta
amazônica. Logo, quanto menos confiáveis são os dados, maior o TR
recomendado para o projeto;
2) Prejuízos potenciais que serão causados caso a estrutura falhe: conforme
comentamos, há uma diferença muito grande entre os estragos causados
pela interrupção de abastecimento de água para irrigação ou mesmo
para abastecimento humano e os estragos causados pelo rompimento de
uma barragem (podendo causar perda de vidas); logo, quanto maior o
estrago previsto, maior o TR de projeto;
3) Custo da obra: como bem sabemos, obras superdimensionadas são
obras caras; portanto há que se ponderar o custo dos estragos causados
pelo evento superior ao TR de projeto e cotejá-lo com o custo atual de se
fazer uma estrutura “menos ousada”, com capacidade de sobra para
escoar vazões que ocorrerão com um freqüência bastante pequena; logo,
quanto maior o TR escolhido, maiores serão os custos da obra (no limite,
a obra pode se mostrar economicamente inviável).
Por fim, vale comentar que esses conceitos são importantes para os estudos
de chuvas intensas, que são aqueles eventos extremos, cuja estimativa é de
interesse do engenheiro no dimensionamento de estruturas hidráulicas. Como
instrumento para esse estudo são utilizadas as chamadas curvas i – d – f.
Essas curvas são obtidas de forma empírica ou por meio de métodos
estatísticos e relacionam intensidade, duração e frequência (IDF) da chuva.
As curvas são associadas a uma determinada localidade e permitem saber a
intensidade de precipitação, para um período de retorno e duração da chuva
anteriormente dados. Há ainda uma variante, que relaciona precipitação,
duração e frequência (curva PDF).
O período de retorno escolhido influirá na dimensão da estrutura a ser
projetada. Assim, para a escolha de um TR, deverá ser considerado o custo
que isso implica. Estruturas maiores permitem a passagem de vazões maiores,
associadas a TRs altos, porém são muito mais caras.
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Voltando para a questão, ela não citou se trata de micro ou macrodrenagem.
De qualquer forma, a literatura preconiza que o sistema de microdrenagem
pode ser projetado para um período de retorno que varia de 2 a 10 anos. Já o
sistema de macrodrenagem, acima de 10 anos.
Resposta: E
17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma
de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é
uniformemente distribuída na bacia.
O método racional, diferentemente de outras técnicas mais complexas, nos
fornece apenas a vazão de pico, e não o hidrograma de projeto. Lembrando
que esse hidrograma seria o gráfico que representaria toda a variação da
vazão ao longo do tempo (partindo da vazão mínima no tempo “zero”, subindo
gradativamente até a vazão de pico, no tempo crítico e reduzindo o valor de
vazão até retornar ao valor mínimo, no início da cheia).
Quando a bacia apresenta áreas grandes, não se aplica o método racional.
Para esses casos, pode-se utilizar o método do hidrograma unitário. O
hidrograma unitário é a resposta da bacia a uma precipitação de volume
unitário de duração definida (t). Assim, como no método racional são feitas
algumas simplificações. No método do hidrograma unitário, por exemplo, a
chuva também é considerada uniformemente distribuída no tempo e no
espaço.
Resposta: E
18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem
urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que
equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser
ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide
automaticamente o risco de inundações a que a população ainda
estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de
drenagem completo.
Ao escolher o TR, o engenheiro está optando pelo risco de ultrapassagem da
vazão máxima. Essa escolha dependerá dos custos envolvidos e problemas
gerados pelas inundações.
Resposta: C
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13
19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo
método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de
coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de
concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários
trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e
diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles.
O tempo de concentração refere-se ao maior tempo de deslocamento na bacia.
Isso porque esse tempo determina o momento a partir do qual toda a bacia
passa a contribuir para a seção de estudo.
Resposta: C
20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de
estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem.
O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua
aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro
da bacia em estudo.
Para a realização dos estudos hidrológicos, é necessária a determinação da
chuva média na bacia. Abaixo veremos os métodos mais conhecidos para o
cálculo da precipitação média.
- Média aritmética (Figura 4a) – método mais simples, admite que os
pluviômetros estariam uniformemente distribuídos, assim todos têm o mesmo
peso;
- Método de Thiessen (Figura 4b) – esse método considera a não-uniformidade
da distribuição espacial dos postos (estações pluviométricas), mas não leva em
conta o relevo da bacia. De acordo com os pesos de cada posto pluviométrico é
feita uma média ponderada. Os pesos são obtidos por meio da área
representativa de cada posto: a) traça-se uma linha ligando os postos; b)
traça-se uma reta perpendicular, passando pelo meio dessas linhas; c) a área
de influência de cada estação pluviométrica é dada pela área do polígono
formado em volta dela.
- Método das isoietas (Figura 4c) – As isoietas são linhas de igual precipitação
que podem ser traçadas por toda área (são “mapas de chuvas” elaborados com
os dados de registro de chuvas de uma região, devidamente trabalhados). O
traçado das isoietas é feito por meio da interpolação de valores de precipitação
registrados nas estações.
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14
Figura 4 – Métodos para estimativa da chuva média
Resposta: C
21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite a determinação da
precipitação média em uma região.
É exatamente essa a função do método de Thiessen, conforme resposta da
questão acima.
Resposta: C
22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é
função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo.
Conforme questão acima, a assertiva está correta.
Resposta: C
23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite
transferência de informações entre bacias para estudo de vazões
mínimas em um rio.
Conforme resposta de questão anterior, a assertiva está correta.
Resposta: C
24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica
superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de
permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir.
A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões
instantâneas observadas.
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15
A curva de permanência pode ser feita para vazões médias diárias, semanais
ou mensais. A vazão instantânea é aquela escoada apenas naquele momento.
É praticamente impossível termos um “registro histórico” de vazões
instantâneas, pois para isso precisaríamos estar registrando a vazão em todo e
qualquer instante. Um instante de medida pode ser 1 milésimo de segundo.
Diferencia-se, portanto, a vazão instantânea da vazão diária, já que essa
última representa a vazão média diária (calculada a partir de duas medições,
em dois períodos do dia).
Resposta: E
25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões
máximas de um rio.
Quando não há dados disponíveis sobre o local em que se realiza um
estudo hidrológico, recorre-se à regionalização de vazões: máximas, médias ou
mínimas. As vazões desconhecidas de uma bacia podem ser estimadas por
correlação (comparação) com o comportamento das vazões em uma bacia
“hidrologicamente homogênea”, ou seja, com similaridade do regime
hidrológico (chuvas, temperaturas, umidades etc.).
Resposta: C
26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade
de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos.
O período de retorno (ou de recorrência) pode ser estimado pelo inverso da
probabilidade de ocorrência.
Resposta: E
27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o
volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo.
O hidrograma apresenta a variação das vazões ao longo do tempo. O nome do
gráfico que expressa a quantidade de precipitação em uma determinada
unidade de tempo é o hietograma.
Resposta: E
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28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar
a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média
aritmética das leituras dos pluviômetros espalhados na área. Se os
pluviômetros estiverem mal distribuídos, a média não será
representativa.
Conforme acima discutido, a média aritmética é o método mais simples de se
estimar a precipitação média. Mas, para se chegar a um valor próximo ao real,
os pluviômetros devem estar bem distribuídos.
Resposta: C
29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno
implicam menores intensidades.
Quanto maior o tempo de retorno, menor a probabilidade de ocorrência,
portanto, maior a chuva intensa ou a vazão de cheia. Caso se tratasse de
vazões mínimas, por exemplo, quanto maior o TR, menor as vazões mínimas,
já que se trata de uma probabilidade menor de ocorrência.
Resposta: E
30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio
do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção
transversal do canal, isto é, Q = V A.
Denomina-se vazão ao volume de água (normalmente m³ ou litros) que num
período de tempo passa por determinada seção de um curso de água (com
área normalmente medida em m²). Essa seção concentrará toda a água que se
precipitou na sua bacia hidrográfica. Portanto, a vazão instantânea de um rio
será variável em função não só da chuva, mas também dos demais elementos
do ciclo hidrológico (água que se armazena no solo, água que evapora antes
mesmo de chegar ao solo, água que transpira de plantas e animais etc.).
A vazão pode ser estimada pela aplicação da equação da continuidade:
Q = V . A, onde:
Q = vazão (m³/s);
V = velocidade (m/s);
A = área (m²).
Resposta: C
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31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em
que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s.
A questão pode ser resolvida pela simples aplicação da equação da
continuidade: Q = V . A; ou 52 m². 2 m/s = 104 m³/s
Resposta: C
32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com
níveis de água do rio.
Para responder esta questão, cabe uma revisão sobre as formas de medição de
vazões, que objetivam conhecer o funcionamento do rio por meio de séries
históricas de medições cuidadosamente registradas e armazenadas em bancos
de dados. Esses dados, após tratamento estatístico, serão utilizados para
estudos hidrológicos.
A maior fonte existente de dados dessa natureza está atualmente sob a guarda
da Agência Nacional de Águas (ANA). Vale a penas visitar o sítio eletrônico do
sistema de informações hidrológicas da ANA na internet
(http://hidroweb.ana.gov.br/). A menção explícita ao sistema da ANA não
significa que outros órgãos públicos estaduais/municipais, empresas públicas
(ex.: sistema Eletrobrás) e privadas não possam ter seus próprios Bancos de
Dados. A diferença é que o sistema da ANA é público e disponível para a
consulta por toda a sociedade. Já os dados de entidades privadas,
normalmente não estão facilmente disponíveis, pois houve investimentos na
obtenção dos dados.
O funcionamento de um posto fluviométrico terá início após a elaboração da
chamada “curva-chave” daquela seção do rio. A curva-chave nada mais é que
um gráfico que representa a relação entre vazões e cotas (nível d’ água), após
inúmeras observações e medições de vazão. Observando este gráfico podemos
gerar uma equação, ou seja, uma fórmula matemática onde, ao inserirmos um
determinado dado de cota, obtemos automaticamente o valor correspondente
à vazão.
No caso de cursos de água naturais, utilizam-se aparelhos tais como o
denominado “molinete” (mede pontualmente uma vazão, de acordo com a
profundidade e distância em relação às margens). O molinete é um aparelho
usado para rios de pequeno e médio porte, pois para se determinar a vazão
média de uma seção (de área X m²) devemos medir vários pontos. Atualmente
existem equipamentos mais modernos como o ADCP – “Acoustic Doppler
Current Profiler”, em inglês – uma espécie de “scaner” usado para medir
vazões em grandes rios onde a medição com o molinete teria grandes custos.
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A idéia da curva-chave é reduzir custos das medições, pois uma única medição
de vazão (por molinetes ou ADCP) é bastante cara, exigindo a mobilização de
técnicos especializados, aluguel de barcos, despesas com diárias/ alimentação/
transportes de pessoal/equipamentos etc. Estabelecida a curva-chave de uma
seção, a simples observação do nível d’ água nos permite estimar a vazão
instantânea daquele rio, naquela seção.
Assim, numa estação fluviométrica, os dados primários (de nível d’água ou
cota) são coletados diariamente por operadores, por meio da simples leitura de
uma régua, o limnímetro (alguns autores também chamam de “fluviômetro”).
O observador da régua pode ser o mesmo que já comentamos para o
pluviômetro, ou seja, um operário menos qualificado do que um hidrotécnico,
profissional especializado em medir vazões. Pode-se utilizar também
equipamentos denominados limnígrafos (fluviógrafos), que realizam o registro
contínuo.
Um aspecto importante a observar em relação às curvas-chave é que elas
podem não ter uma única equação para correlacionar cota e vazão. Por
exemplo, podemos dividir a curva em “trechos” e definir equações
diferenciadas para cada um desses trechos. Por exemplo, para um trecho que
vai da cota X até a cota X+10, usa-se uma equação. Da cota X+10 até a cota
X+20, temos outra equação, e assim por diante. Tudo depende da forma dos
“pontos” medidos e daí a experiência do profissional hidrólogo para “traçar” a
curva (com 1 ou mais equações) conta bastante.
Outra observação importante sobre curvas-chave: uma curva-chave
determinada para determinada seção de um rio não possui validade eterna,
pois há inúmeros fenômenos, naturais ou artificiais (com a interferência do
homem) que interferem na forma da seção de um rio, modificando sua área. E
se a área da seção é modificada, há que se traçar uma nova curva-chave, pois
a anteriormente traçada pode estar comprometida e fornecer valores errados
de vazões.
O principal e mais comum destes fenômenos remete aos problemas
decorrentes do assoreamento (acúmulo de sedimentos) numa seção do rio.
Ora, se o fundo do rio fica assoreado, a “área” disponível para escoamento se
modifica. Em outras palavras, o espaço que existia antes para a passagem de
água no fundo do rio agora é tomado por areia, detritos etc. Um dos
problemas decorrentes deste fenômeno é que a água passa a ocupar os
espaços da parte “de cima” da seção, às vezes “extravasando” a calha principal
e ocupando a calha secundária, onde, não raras vezes, se encontram
populações ribeirinhas.
Resumindo: para uma mesma vazão que sempre passou naquele rio (Y m³/s),
temos que o nível d’água após o assoreamento ficará mais elevado. Se para a
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mesma vazão temos uma nova cota, a curva-chave é outra completamente
diferente.
As alterações no formato e nas equações das curvas-chave são menos
freqüentes em seções de rios com o chamado “fundo fixo”, ou seja, um fundo
rochoso, que muda muito pouco com o passar dos anos. Por outro lado, em
um rio com fundo em areia, por exemplo, a curva chave pode mudar bastante,
pois o processo de “transporte de sedimentos” é bastante relevante.
Cabe lembrar que a seção de um rio (e, consequentemente, sua curva-chave)
não é afetada apenas quando a seção fica assoreada. Por exemplo, se temos
uma determinada seção em um rio e logo a montante construímos uma
barragem, aquela seção que era sempre “alimentada” com areia que vinha de
montante (= rio acima) passa a não mais receber tanta areia porque boa parte
dessa areia que vinha descendo o rio acaba ficando “presa” na barragem
construída.
Apesar de não mais “receber” sedimentos, a seção “doa” sedimentos para as
seções que estão mais a jusante dela (= rio abaixo). Então, se temos uma
seção de rio de onde a água que passa retira areia, mas essa areia não é
“reposta” porque a barragem de cima não deixa, configurando um processo
chamado “erosivo”. A seção fica mais profunda, ou seja, “ganha” mais espaço
vazio, “ganha” mais área de escoamento. Logo, para uma mesma vazão que
sempre passou naquele rio (Y m³/s), temos que o nível d’água após o processo
erosivo ficará mais baixo do que sempre foi. E, como vimos no caso do
assoreamento, também na erosão observamos que para a mesma vazão temos
uma nova cota, a curva-chave é outra completamente diferente.
Resposta: C
33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração
do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas.
Infiltração é um elemento muito importante do ciclo hidrológico. Consiste no
fenômeno da penetração da água no solo através de sua superfície (a água sai
do meio “ar” e entra no meio “solo”). Portanto, é um processo que depende
fundamentalmente da água disponível para infiltrar, da natureza do solo, do
estado da sua superfície e das quantidades de água e ar, inicialmente
presentes no seu interior. Esse conceito será relevante também quando do
estudo do item de irrigação (pois a planta é “alimentada” pelas suas raízes, ou
seja, pela água que infiltra) e drenagem (pois quanto maior a água infiltrada,
menores são os problemas de drenagem, que trabalham essencialmente com
as águas superficiais e subsuperficiais).
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A infiltração difere da percolação, pois esta representa o movimento da água
através do solo (já dentro do meio “solo”). Já aquela, como vimos, representa
o movimento da água da superfície do solo (ainda em contato com o meio
“ar”) para seu interior (meio “solo”).
Outro conceito importante é o de capacidade de infiltração: quantidade
máxima (mm) de água que um solo, sob uma dada condição (seco,
encharcado etc.), pode absorver na unidade de tempo (h), ou seja, mm/h,
dividido por unidade de área horizontal (m²). Usualmente, só se verifica tal
“capacidade de infiltração” quando o aporte superficial de chuva e escoamento
excedem a capacidade do solo em absorver água.
A capacidade de infiltração varia no tempo durante um período de precipitação.
Ou seja, seu valor é máximo no início da chuva. Se o solo está “seco”, ele
pode “chupar” mais água. Com o passar do tempo, a umidade do solo aumenta
e a capacidade de infiltração decresce, tendendo a se manter constante
quando o solo começa a ficar saturado (“encharcado”).
Resposta: C
34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem
mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa
infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação
das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis.
Os processos de intemperismo físico e químico não ocorrem isoladamente, mas
simultaneamente. Dependendo das condições climáticas, podem predominar os
processos de intemperismo físico ou os processos de intemperismo químico.
Em climas secos (frios ou quentes) predomina o intemperismo físico; em
climas úmidos predomina o intemperismo químico.
As reações químicas são aceleradas pela temperatura e pela umidade,
principalmente em regiões do solo onde há infiltração e percolação de água.
Portanto o intemperismo químico será maior nas regiões de climas úmidos e
quentes do que nos climas úmidos e frios.
Resposta: C
35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de
recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais
de baixa permeabilidade.
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A infiltração é o processo de mais importante de recarga da água no subsolo.
O volume e a velocidade de infiltração dependem de vários fatores, entre eles
o tipo e a condição dos materiais terrestres.
A infiltração é favorecida pela presença de materiais porosos e permeáveis,
como solos e sedimentos arenosos. Rochas expostas muito fraturadas ou
porosas também permitem a infiltração d águas superficiais. Por outro lado,
materiais argilosos e rochas cristalinas, pouco fraturadas, por exemplo, corpos
ígneos plutônicos e rochas metamórficas como granitos e gnaisses, são
desfavoráveis a infiltração. Espessas coberturas de solos exercem importante
papel no controle da infiltração, retendo temporariamente parte da água de
infiltração que posteriormente é liberada lentamente para a rocha subjacente.
A quantidade de água transmitida pelo solo depende de uma característica
chamada de capacidade de campo, que corresponde ao volume de água
absorvido pelo solo antes de atingir a saturação, e que não sofre movimento
para níveis inferiores. Este parâmetro influencia diretamente a infiltração, pois
representa um volume de água que participa do solo mas que não contribui
com a recarga de aqüíferos, sendo aproveitada somente para a vegetação.
Resposta: E
36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia
hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da
vegetação é constatada na interceptação e posterior evaporação da
água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no
solo.
Para responder a esta questão é importante conhecer fenômenos que também
interferem no balanço hídrico de uma bacia hidrográfica. São exemplos a
interceptação, a evaporação e a evapotranspiração.
A interceptação é a retenção de parte de precipitação acima da superfície do
solo, podendo ocorrer devido à vegetação ou outra forma de obstrução do
escoamento. Por exemplo, é a água que fica “presa” nas folhas das árvores, ou
“empoçada” nas lajes das casas. A tendência é que a interceptação reduza a
variação da vazão ao longo do ano, retarde e reduza o pico das cheias.
A evaporação e a evapotranspiração ocorrem quando a água líquida é
convertida para vapor de água e transferida (“devolvida”) para a atmosfera. A
evaporação (em meteorologia) restringe-se à mudança da água para o estado
gasoso a partir de superfícies líquidas. O retorno da água à atmosfera também
ocorre por transpiração, em que a água absorvida pelos vegetais é evaporada
a partir de suas folhas. Evapotranspiração é o total de água perdida para a
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atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da
transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo.
Vale destacar que a evaporação pode ser medida por um tanque de dimensões
padronizadas, de nome tanque Classe A. Já a estimativa da evapotranspiração
é de grande interesse para estudos de irrigação. Sua magnitude irá variar de
acordo com a espécie cultivada, sendo padronizado, por cultura, o valor da
evapotranspiração potencial (ocorreria em condições ideais). A partir da
evapotranspiração potencial, estima-se a evapotranspiração real, menor ou (no
máximo) igual à primeira.
Por fim, é importante entender como esses três fenômenos atuam no chamado
“balanço hídrico” (somatório das águas que entram e que saem de um
determinado ambiente, que pode ser uma bacia hidrográfica – água esta sob
as mais diversas formas, não apenas a líquida.). Quanto maiores os efeitos da
evaporação, transpiração e interceptação, menor será o escoamento
superficial. Todavia, têm efeitos não tão relevantes quando comparados com a
magnitude do escoamento, em especial nos períodos de cheias. Em outras
palavras, quando há uma precipitação “torrencial” não podemos contar com o
efeito das folhas das árvores, da evaporação dos lagos e poças ou da
transpiração das plantas e animais. Temos mesmo é que projetar obras
hídricas para evitar os transtornos de uma enchente.
Resposta: C
37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação
medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a
precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o
escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa
situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas
de árvores foi de 3 mm.
A questão trata também de ciclo hidrológico e balanço hídrico da bacia. No
caso, precipitaram 20mm e apenas 17 mm chegou ao solo (3mm pelo tronco +
14mm passou pelas folhagens). O que restou (3mm) ficou retido nas copas
das árvores (interceptação).
Resposta: C
38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica
superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de
permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir.
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A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a
disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois,
além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica
da mesma.
Compete ao hidrólogo avaliar a disponibilidade hídrica em determinados locais
para atender a determinadas demandas pelo recurso hídrico.
Exemplificando, se uma indústria decide instalar-se em determinado local,
ainda sem urbanização. Ela estima que sua planta industrial demanda uma
vazão de 1m³/s para o processo. Antes de adquirir o local, é de se esperar que
ela procure saber se ali haverá água suficiente para seu empreendimento, para
este fim se destinam os estudos de disponibilidade hídrica.
Outro conceito importante é a curva de permanência, que relaciona a vazão de
um rio (normalmente representada pela letra “Q”) a uma probabilidade (“P”)
de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor determinado. Ela pode ser
elaborada com base em valores diários, semanais ou mensais.
Veja a forma da curva de permanência:
Figura 5 – Curva de Permanência
Olhando o gráfico (e utilizando nada mais do que a lógica) observa-se que,
obviamente, as vazões maiores (eixo “y”, vertical) poucas vezes foram
superadas (probabilidade menor, no eixo “x”, horizontal), já as vazões
mínimas foram várias vezes superadas (probabilidade maior).
Essa curva é elaborada por meio da ordenação das vazões que compõem um
histórico disponível, por ordem decrescente (a maior vazão até a menor vazão
medidas). No nosso exemplo, foi constatado que, naquele rio, uma vazão de
1m³/s representa a “Q75”. Ou seja, 75% das vazões de todo histórico eram
maiores do que 1m³/s. Assim, considerando-se que o histórico seja
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representativo do todo, podemos afirmar que, estatisticamente, em 75% do
tempo as demandas de água da indústria serão atendidas pela vazão do rio.
Deve-se observar que, para a elaboração da curva de permanência, as vazões
são ordenadas por sua grandeza e não de forma cronológica. Assim, esse
método despreza a correlação entre as vazões. Ou seja, ao se traçar a curva
de permanência, não se sabe mais de que forma a vazão de ontem interferiu
na vazão de hoje ou como a de hoje interferirá na de amanhã.
Resposta: E
39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é
diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de
drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado.
Quanto maior a chuva, maior o escoamento superficial. Porém, ele será menor,
quanto maior for a infiltração.
Resposta: C
40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a
montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem
ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução
do coeficiente de escoamento superficial dessa área.
Toda a assertiva está correta, exceto pelo fato de dizer que há redução do
“coeficiente” de escoamento superficial, pois a urbanização e o desmatamento
causam aumento desse escoamento.
Resposta: E
41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias
hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser
caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e
mínima, entre outros.
A vazão de escoamento superficial ao longo do canal da bacia é afetada por
vários fatores que podem ser de natureza climática, relacionados á
precipitação ou de natureza fisiográfica ligados às características físicas da
bacia, entre eles as vazões máxima, média e mínima. A distribuição temporal e
espacial da precipitação são condições climatológicas que influenciam nessa
vazão.
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Resposta: C
42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à
maior vazão instantânea registrada na bacia.
A vazão máxima, que é o registro da maior vazão medida durante um
determinado período de tempo, serve para se elaborar projetos de barragens
(vazão máxima de projeto), bem como para operação das comportas para
controlar a descarga de água na barragem), projetos de proteção contra
cheias, abastecimento de água, etc.
A vazão máxima de projeto pode ser estimada com base em séries de vazões
históricas ou através de séries de precipitação (chuvas) junto com modelos
hidrológicos do tipo precipitação-vazão.
Resposta: E
43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de
água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do
vertedor em épocas de cheias.
Para resolver esta questão, é necessário revisar os conceitos de Regularização
de vazões. Como vimos, um hidrograma é a representação da variação da
vazão ao longo de determinado período, que pode ser algumas horas, um mês
ou um ano. Essa variação pode ser de grande ou pequena magnitude, de
acordo com o regime hidrológico do curso de água em questão. Nesse sentido
se um projeto de aproveitamento hídrico de um rio previr uma vazão de
retirada maior que a mínima, existirá, em conseqüência, períodos em que a
vazão natural será maior que a necessária e períodos em que será menor
(Figura 6).
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Figura 6 – Hidrograma anual
A partir da figura acima é possível perceber que a demanda de água exige que
o excesso seja reservado para ser utilizado no período de escassez. Essa é a
função do reservatório.
O reservatório funciona como uma espécie de “poupança”. Você guarda
dinheiro recebido em meses produtivos para enfrentar os meses de altos
gastos e baixa receita.
Independente do tamanho do reservatório ou a finalidade das águas
acumuladas, sua principal função é a de fornecer uma vazão constante, ou
pelo menos não muito variável, tendo recebido do rio vazões muito variáveis
no tempo: ou seja, sua função é a de regularização da vazão do curso d'água.
O volume morto corresponde à parcela do volume total do reservatório não
utilizável para captação de água. Corresponde ao volume do reservatório
compreendido abaixo do ponto de tomada d´água, isto é, abaixo do nível de
água mínimo operacional.
Resposta: E
44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório
multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou
mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em
maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a
probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser
aceitável.
Na maioria dos casos, os sistemas de abastecimento de água, irrigação ou
energia hidrelétrica, que contassem somente com as vazões naturais dos
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cursos d'água, não poderiam ser capazes de atender às suas demandas, de
forma segura, eficiente e economicamente viável.
Durante as estiagens ou nos períodos de recessão prolongada, os cursos
d'água possuem pequena vazão. Na estação chuvosa, após episódios
importantes de precipitação, os cursos d'água recuperam os seus níveis e suas
vazões podem aumentar a ponto de provocar enchentes e inundações.
A função do reservatório é regularizar, ou seja, “amenizar” os déficits em
virtude das sazonalidades da vazão de forma a reter o excesso de água em um
período “úmido” para que seja utilizado no período de escassez.
A Figura 7 apresenta as “zonas típicas de armazenamento” de um
reservatório:
Figura 7 – Reservatórios (Naghettini, 1999)
Normalmente os níveis d’água são representados em projetos de obras hídricas
por intermédio da sigla “N.A.” e, dessa forma, destacamos os principais “NAs”
que se observam em um reservatório:
NA Máximo Normal de Operação (NA mxn, ou NA nor): cota máxima até a qual
as águas se elevam, nas condições normais de projeto. Corresponde à cota da
crista vertente, no caso de extravasor não controlado ou de crista livre, ou à
cota da borda superior das comportas, no caso de extravasor controlado. O
controle é feito por um equipamento eletromecânico denominado “comporta
hidráulica”.
NA Mínimo Normal de Operação (NA min): cota mínima até a qual as águas
abaixam, em condições normais de operação. Corresponde à cota do conduto
de saída mais baixo da barragem ou à cota mínima capaz de permitir as
melhores condições operacionais de equipamentos como turbinas, de forma a
evitar arrastamento de ar ou formação de vórtices (“redemoinhos”) na boca da
tomada d'água.
Volume Útil: volume armazenado entre o NA mxn e o NA min. É o Volume
disponível para o funcionamento do reservatório.
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Volume Morto: volume armazenado abaixo do NA min, normalmente destinado
a acomodar a carga de sedimentos afluentes ao reservatório, durante a sua
vida útil, evitando, dessa forma, que tais sedimentos sejam carreados para o
interior da tomada d’água, o que causaria uma série de transtornos à operação
da obra hídrica.
Sobrearmazenamento devido à “Cheia de Projeto” do Extravasor (calculada
para um TR suficientemente grande, de forma a garantir a segurança): volume
acima do NA mxn, devido à sobrelevação causada pelo amortecimento da
cheia de projeto pelo reservatório. Corresponde ao NA máximo maximorum
(NA max, ou NA max Max, em parte da literatura especializada). O
sobrearmazenamento não é aproveitado, pois persiste somente durante a
cheia.
Borda Livre: Diferença de cotas entre o coroamento da barragem (topo) e o NA
máximo maximorum, suficientemente grande para conter a arrebentação de
ondas. Assim, a borda livre prevista variará em função da formação de ondas
na superfície do reservatório devido à ação do vento. A borda livre é uma
espécie de “folga” na altura da barragem, de forma que a água, sob nenhuma
hipótese, passe por cima da barragem, o que significaria o “galgamento” da
barragem (termo técnico que indica que o nível do topo da barragem foi
ultrapassado pelo NA max max). Em barragens com inclinação do talude de
montante mais suave (normalmente barragens de terra), ao bater a onda na
barragem a água tende a “escalar” um pouco a barragem, em um efeito
conhecido por “run up”. Para se evitar tal efeito, e proteger o paramento
(talude) de montante da barragem, em barragens de terra se costuma prever
uma camada de enrocamento (blocos de pedra lançados, chamados também
de “rip-rap”) para dissipar a energia das ondas.
A vida útil do reservatório está diretamente relacionada com o aporte de
sedimentos da sua bacia de drenagem. Chega um momento em que a carga de
sedimentos se acumula até certo ponto em que alcança as tomadas d’ água ou
reduz demais a capacidade de armazenamento. Assim, de forma a se
aumentar a capacidade de um reservatório, incorpora-se à barragem órgãos
de descarga parcial dos sedimentos depositados (por exemplo, válvulas de
fundo). Outra solução que visa atacar as causas do problema (e não apenas os
seus efeitos) é a conservação do solo na bacia de drenagem visando à
diminuição dos sedimentos afluentes. Tal conservação pode ser feita por meio
de programas de conscientização da população a montante da barragem,
chamando a atenção para a importância de práticas agrícolas que evitem a
retirada total da cobertura do solo, que causa o carreamento dos sedimentos e
a lixiviação (lavagem) de defensivos agrícolas em épocas de muitas chuvas,
levando-os diretamente para o rio.
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Cumpre ainda observar que mesmo o reservatório sendo utilizado para
determinadas demandas, sempre será necessário deixar uma vazão residual
escoando a jusante do barramento, devido a aspectos ambientais. Essa vazão
possui algumas denominações típicas. A mais adequada é “vazão
remanescente a justante”. Esta vazão leva em consideração tanto as
necessidades de água para outros usos a jusante da barragem (pois a água é
um bem que possui valor econômico e é importante para processos industriais,
por exemplo), quanto as necessidades do próprio meio ambiente, a chamada
“vazão ecológica”.
Resposta: C
45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um
pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente
proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente
proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período.
Normalmente, a formação do reservatório exige um estudo adequado do
controle de sedimentos. Esse controle abrange desde o planejamento do
plantio de vegetação ciliar para proteção das margens do reservatório e
contenção do transporte lateral de sedimentos pelas enxurradas, até projetos
especiais de obras de engenharia, visando a proteção dos equipamentos contra
abrasão, tais como desarenador e/ou outros dispositivos. Poderá ser também
necessária a previsão de custos de operação adicionais para dragagem de
material depositado junto à tomada d’água. Previsão para programas de
controle de erosão na bacia contribuinte é também desejável.
As pequenas barragens devem dispor de descarregador de fundo posicionado
próximo à tomada d’água. Desta forma, mesmo com o assoreamento do
reservatório preservar-se-á a tomada d’água, operando-se adequadamente o
descarregador, principalmente em épocas chuvosas.
O Índice de Sedimentação, IS, é dado pela seguinte expressão:
LQ
V
ioreservatórnomédiaVelocidade
retençãodePeríodo
IS T
2
2
...
..
==
IS índice de sedimentação;
TV volume total do reservatório, em m3;
Q vazão média afluente, em m3/s;
L comprimento do reservatório, em m.
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Analisando a formula acima, percebe-se que o índice de sedimentação é
inversamente proporcional ao comprimento do reservatório, daí o erro da
assertiva.
Resposta: E
46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número
de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento
laminar ou a de escoamento turbulento.
Com a finalidade de responder questões sobre escoamento, é importante
conhecer a classificação do universo da hidráulica que diz respeito à pressão
reinante no conduto, podendo o escoamento ser forçado ou livre. No primeiro
caso a pressão é diferente da atmosférica e, portanto o conduto é fechado,
como em redes de abastecimento de água. No escoamento livre a pressão na
superfície do líquido é igual à atmosférica podendo o conduto ser aberto ou
fechado. Apenas lembrando os conceitos de física que aprendemos no nível
médio: “pressão” é a unidade de força aplicada, dividida pela área de aplicação
dessa força. No sistema internacional de unidades (chamado S.I.) a força é
medida em Newtons (N) e a área em m², de modo que a pressão é medida em
Pascal (Pa), sendo: 1 Pa = 1N/m².
Quanto à variação no tempo, os escoamentos podem ser permanentes ou
transitórios (variáveis). No regime permanente, as características do
escoamento (como velocidade e pressão) não variam. Já no escoamento
transitório, essas características variam lentamente (como numa tubulação
abastecida por um reservatório de nível variável) ou bruscamente (como num
fechamento rápido de válvula). Nesse último caso, essa variação acentuada de
pressão dá origem ao fenômeno conhecido como “golpe de aríete”, que gera
ruídos e pode afetar a rede. O Golpe de aríete é a variação brusca de pressão,
acima ou abaixo do valor normal de funcionamento, devido às mudanças
bruscas da velocidade da água.
Observamos nitidamente os efeitos de um “golpe de aríete” no caso de
instalações hidráulicas de banheiro que possuem válvula de descarga embutida
na parede. Ao mantermos pressionada a válvula da descarga a água flui para
dentro do vaso sanitário de forma contínua. Quando largamos o botão, a
válvula fecha bruscamente e interrompe o fluxo violentamente. Às vezes
chegamos a ouvir o barulho da água impactando (“golpeando”) a válvula
quando esta tenta “frear” o fluxo.
Quanto à trajetória no espaço (ao longo do escamento), os escoamentos
podem ser classificados em uniforme e variado. No escoamento uniforme o
vetor velocidade não varia. Ou seja, a velocidade tem apenas uma direção e
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um sentido, como pode ocorrer em adutoras de grandes dimensões, em que
não há alteração na altura da lâmina d’água. Quando há variação na
declividade ou no diâmetro, há alteração da velocidade e o escoamento é
variado.
Quanto à direção na trajetória das partículas, o escoamento pode ser
classificado em laminar ou turbulento. No escoamento laminar o fluido se
move em camadas, ou lâminas. Nesse movimento observamos uma camada
escorregando sobre a adjacente, havendo somente a chamada “troca de
quantidade de movimento molecular”. Ou seja, ocorrendo a interação entre
partículas no nível molecular, é imperceptível diferenças de trajetórias
significativas. Assim, a natural turbulência é “amortecida” por forças viscosas
que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido.
No escoamento turbulento, ao contrário do laminar, as partículas apresentam
movimento caótico macroscópico (não mais movimentos “microscópicos”, ao
nível das partículas). Em outras palavras, a velocidade apresenta componentes
transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido, o que faz com que
percebamos, a olho nu, que há uma certa “desordem” na trajetória das
partículas.
O estabelecimento do regime de escoamento depende do valor de uma
expressão, sem dimensões (ou seja, sem associarmos uma “unidade de
medida” específica, adimensional), denominado “número de Reynolds” (Re):
ν
DV ⋅
=Re
, onde:
V = velocidade do fluido (m/s);
D = diâmetro da canalização (m). No caso de condutos livres substitui-se o
diâmetro D pelo raio hidráulico Rh;
ν = viscosidade cinemática (m²/s). Atenção, não se trata da letra “v”,
portanto, não confundir com “velocidade”. O ν é uma letra grega (“ni”,
minúsculo, que equivale à letra “n” do nosso alfabeto, assim como o “alfa”
equivale ao “a”, o “beta” ao “b” e por aí vai...).
Tabela 1 – Regime de escoamento e número de Reynolds
Regime Condutos livres Condutos forçados
Laminar Re<500 Re<2000
Faixa de transição 500<Re<1000 2000<Re<4000
Turbulento Re>1000 Re>4000
Portanto, pode-se observar que quanto maior a velocidade de escoamento da
água em um mesmo tubo, maior o número de Reynolds. Outra observação é a
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de que quanto maior o número de Reynolds (Re), mais próximo do regime
turbulento o escoamento estará.
A tabela abaixo resume as informações acima.
Tabela 2 – Classificação dos escoamentos
Variável Tipo de escoamento
Pressão
Livre (sob pressão
atmosférica)
Forçado (sob pressão
diferente da atmosférica)
Tempo
Permanente (características
não variam no tempo)
Transitório (características
variam no tempo)
Trajetóri
a
Uniforme (velocidade
constante)
Variado (velocidade e linha
d’ água variam)
Direção
Laminar (movimento
linear)
Turbulento (movimento
transversal, caótico)
Resposta: C
47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre
considerados condutos livres, enquanto as tubulações são
denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da
água for diferente da atmosférica.
Conforme explicação da questão anterior, canais abertos apresentarão sempre
escoamento livre. Já as tubulações poderão apresentar escoamento livre ou
forçado, dependendo da pressão na superfície do líquido. Será forçado, se ela
for diferente da pressão atmosférica.
Resposta: C
48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento
laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica
de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento.
Na prática não é comum o escoamento laminar, havendo mais ocorrência do
escoamento turbulento. Já a relação entre diâmetros pequenos e baixa
velocidades com escoamento laminar é correta, já que essas variáveis
implicam num baixo valor do número de Reynolds. Isso pode ser observado
pela equação que traz a velocidade e o diâmetro no numerador.
Resposta: C
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49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da
conservação de quantidade de movimento para fluidos.
O teorema de Bernoulli é muito usado em hidráulica. Este teorema afirma que
a soma das cargas ou energias (de posição, de pressão ou cinética) de um
escoamento é constante em qualquer linha da sua trajetória, relaciona-se ao
princípio da “conservação de energia”.
Assim, no movimento de uma partícula do líquido, a soma das alturas
representativas de sua posição (z), de sua pressão (p/y) e de sua velocidade
(v²/2g) se mantém constante ao longo de sua trajetória:
.
2
2
const
g
vP
z =++
γ
Entretanto, isso é apenas uma formulação teórica. Na prática, sempre há
perdas de energia, notadamente pelo atrito do líquido com a tubulação. São
denominadas perdas de carga, as quais retiram “energia” do escoamento e a
transferem ao ambiente, por meio de transferência/ dissipação de “calor”.
Figura 8 – Teorema de Bernoulli (Guimarães, 2005)
Deve-se destacar que a linha de energia é formada pela soma das cargas (de
posição, cinética ou de pressão). Já a linha piezométrica (energia potencial) é
formada apenas pela soma das cargas de posição e de pressão.
Observando-se a Figura 8, é possível constatar que a diferença entre a linha de
energia no ponto 1 e no ponto 2 é exatamente a perda de carga hp, ocorrida
entre os dois pontos.
ph
g
vP
z
g
vP
z +++=++
22
2
22
2
2
11
1
γγ
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Resposta: E
50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em
um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e
sua declividade longitudinal.
Diferentemente dos escoamentos em tubulações, os escoamentos em canais
têm a singularidade de uma grande variação de seções transversais,
declividades e rugosidade dos condutos.
Caso a seção, a profundidade da água e a velocidade do escoamento
permaneçam as mesmas, podemos afirmar que ocorre o escoamento uniforme.
Nessas condições, o fundo do canal, a linha d’água e a linha energética total
têm a mesma declividade.
Quando o escoamento é uniforme, pode-se utilizar a denominada Fórmula de
Manning para cálculos hidráulicos relativos a canais artificiais e naturais.
Segundo a “equação da continuidade”, pode-se afirmar que Q = V . A, sendo:
Q – vazão (m³/s);
V – velocidade (m/s);
A – área (m²)
A velocidade pode ser expressa como sendo dependente da resistência do
“meio” ao escoamento.
Vejam abaixo a equação da velocidade de escoamento (escoamento uniforme):
2
1
3
21
IR
n
V h ⋅⋅=
Portanto, segundo a equação de manning, uma vazão pode ser representada
por:
2
1
3
21
IRA
n
AVQ h ⋅⋅⋅=⋅=
, sendo:
Q – vazão (m³/s);
A – área (m²);
I – declividade do canal (m/m);
Rh – raio hidráulico (m), que é calculado pela divisão da área pelo perímetro
do canal;
n – coeficiente de rugosidade de manning.
Com base na equação acima, pode-se concluir que:
1 – Quanto maior a declividade de um canal, maior sua capacidade de conduzir
vazões;
2 - Quanto maior a área de um canal, maior sua capacidade de conduzir
vazões;
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3 - Quanto menor o coeficiente de manning de um canal (menor rugosidade,
menor resistência ao escoamento), maior sua capacidade de conduzir vazões;
Assim, a assertiva pode ser considerada correta.
Resposta: C
51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo
de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais
variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal.
Conforme resposta da questão anterior, com a diminuição da rugosidade do
escoamento (menor valor de “n”), aumenta-se a capacidade de condução de
vazões. Lembrando que na equação de Manning, o parâmetro “n” está no
divisor. Portanto, quanto menor “n” (coeficiente de rugosidade de manning),
maior “Q” (vazão).
Resposta: C
52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em
laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então
escoará menor vazão por esse canal.
Caso se aumente a declividade de um canal, aumenta-se também a vazão que
pode ser escoada, pois, na equação de Manning, o parâmetro “I” (declividade)
está no numerador. Portanto, quanto maior “I”, maior “Q” (vazão).
Resposta: E
53. (TCE-TO/2008) Conduto forçado é aquele em que a água escoa
sempre em sentido descendente, mantendo uma superfície sob o efeito
da pressão atmosférica.
Essas características dizem respeito ao escoamento livre (canal a céu aberto).
Resposta: E
54. (PETROBRÁS/2008) Em um dado ponto de um conduto forçado de
água, a diferença entre a linha de carga total e a linha piezométrica
resulta no valor da pressão do líquido.
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A linha de carga total abrange a carga cinética (velocidade), a carga de
pressão e a carga de posição (altura). A linha piezométrica abrange essas duas
últimas. Portanto, o que as difere é a carga cinética, decorrente da velocidade
do escoamento.
Resposta: E
55. (Hospital das clínicas/2004) Considera-se forçado o conduto no
qual o líquido escoa sob pressão diferente da atmosférica, com a
canalização funcionando sempre totalmente cheia e o conduto sendo
sempre fechado.
Definição acima apresentada.
Resposta: C
56. (CGU/2008) No estudo da hidráulica, o escoamento forçado é
aquele em que as pressões no interior das tubulações são diferentes
da pressão atmosférica. Baseado na figura abaixo, que mostra cinco
diferentes traçados de condutos interligando os reservatórios R1 e R2,
assinale a opção correta.
a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica
com escoamento sob pressão.
b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto
forçado.
c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do
ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da
manutenção.
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d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge
naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório
R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão.
e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo,
portanto, possível o escoamento por gravidade.
Comentando cada um dos itens:
a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica
com escoamento sob pressão.
Os traçados com trechos acima da linha do nível do reservatório R1 podem
possuir pressão abaixo da atmosférica, apenas havendo fluxo de líquido pelo
efeito sifão, que explicaremos em mais detalhes em aula posterior. Por isso o
item é falso.
b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto
forçado.
Todos os traçados podem ser dimensionados como condutos forçados. Por isso
o item é falso.
c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do
ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da
manutenção.
A descarga no traçado 1 é o dispositivo utilizado para o esvaziamento da
tubulação na época da manutenção. Item falso.
d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge
naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório
R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão.
Assertiva correta. Como havíamos comentado anteriormente, o traçado 4 está
acima do nível do reservatório R1 (PCE), por isso a água só fluirá pelo efeito
sifão.
e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo,
portanto, possível o escoamento por gravidade.
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A linha de energia representa a altura de carga total e corresponde à soma das
três alturas de carga (de velocidade, de pressão e de posição).
Linha piezométrica é o lugar geométrico dos pontos representativos das somas
das energias de posição e piezométrica. Corresponde às alturas a que o líquido
subiria em piezômetros colocados ao longo da canalização. É a linha das
pressões internas.
A diferença de altura entre a linha de energia e a linha piezométrica representa
a altura de carga dinâmica (de velocidade),v2/2g.
Na prática, a linha de Carga Efetiva ou linha Piezométrica Efetiva une os níveis
dos reservatórios ou dos líquidos. Isso ocorre pq na prática é insignificante a
carga cinética.
Já a LP absoluta considera também a pressão atmosférica.
Como o conduto corta a linha piezométrica absoluta, a pressão no interior da
tubulação poderia ser inferior à do vácuo, atingindo a tensão de vapor da
água, impossibilitando assim o escoamento por gravidade. Item errado.
Resposta: D
57. (BASA/2004) O raio hidráulico de um canal é igual à área da sua
seção transversal molhada dividida pela profundidade.
A definição de raio hidráulico: área dividida pelo perímetro.
Resposta: E
58. (BASA/2004) O medidor Venturi permite medir a vazão em
condutos forçados.
O medidor Venturi pode ser utilizado para medir vazões em condutos forçados.
Resposta: C
59. (ANTAQ/2005) Tratando-se de canais, se garantidas todas as
demais condições, quanto maior o raio hidráulico, menor será o
número de Reynolds nesse escoamento.
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Conforme conceitos acima apresentados, no caso de canais, quanto maior o
raio hidráulico (Rh), maior o número de Reynolds, caso mantidas as demais
condições.
Resposta: E
60. (ANTAQ/2005)76 De acordo com a fórmula de Manning, a
velocidade de escoamento em um canal independe de sua rugosidade.
A rugosidade influi na velocidade, por meio do chamado “coeficiente de
Manning” (n).
Resposta: E
61. (Petrobrás/2007) Com relação aos conceitos de fluxo laminar e de
fluxo turbulento, é correto afirmar que
O fluxo é turbulento para valores muito baixos do número de Reynolds
e, à medida que o número de Reynolds aumenta acima de determinado
valor, o fluxo passa a ser laminar.
O escoamento será turbulento, caso o número de Reynolds apresente valores
maiores.
Resposta: E
62. (SGA-AC/2007) Abaixo do número de Reynolds crítico inferior o
escoamento é sempre laminar.
Conforme apresentado acima, a assertiva é correta.
Resposta: C
63. (TCE-PE/2004) A fórmula de Manning pode ser utilizada no
dimensionamento de calhas para escoamento de águas pluviais de
telhados.
No dimensionamento de calhas de telhado ou de sarjetas de rua, por exemplo,
considera-se que funcionam como canal, podendo ser utilizada a equação de
manning para seu dimensionamento.
Resposta: C
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40
64. (TCU/2005) No dimensionamento de obras de drenagem para
pavimentos, a capacidade de vazão, ou descarga, das sarjetas de corte
e meio fio de aterro pode ser determinada pela fórmula de Manning.
Conforme explicado na questão anterior.
Resposta: C
65. (SEMAF/2004) A capacidade de vazão das sarjetas depende da sua
forma, declividade e rugosidade.
De fato, como dimensionam-se sarjetas pela equação de manning, essas
variáveis influenciarão o escoamento.
Resposta: C
66. (SEMAF/2004) Ao se provocar o alisamento das paredes e do
fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais
variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal.
Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com a
diminuição da rugosidade.
Resposta: C
67. (SEMAF/2004) Ao se aumentar a declividade de um canal em
laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então
escoará menor vazão por esse canal.
Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com o
aumento da declividade.
Resposta: E
68. (DESO-SE/2004) Entende-se por bacia hidrográfica a região do
lençol de água subterrâneo abastecida por rios periféricos a essa
região.
Água subterrânea é toda a água doce que encontra-se abaixo da superfície da
Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas
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sedimentares, ou as fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas,
formando um reservatório natural no subsolo e possibilitando a extração para
o consumo humano. A água subterrânea resulta da infiltração da água que
provém da precipitação e da alimentação direta dos rios e lagos.
O Brasil é um país privilegiado, pois possui o maior reservatório subterrâneo
de água doce (aqüífero) do mundo, o Aqüífero Guarani.
A constituição geológica do aqüífero (porosidade/ permeabilidade intergranular
ou de fissuras) determina a velocidade da água em seu meio e a qualidade da
água e a sua qualidade como reservatório.
Quanto à porosidade, existem três tipos aqüíferos:
•Aqüífero poroso: Aqüífero que contém poros resultantes dos arranjos dos
grãos (ex. areias)
• Aqüífero cárstico: Aqüífero que contém cavidades originadas por dissolução
da rocha que permitem uma circulação rápida da água (ex.calcários)
•Aqüífero fissurado: Aqüífero cuja porosidade e permeabilidade estão
fundamentalmente relacionadas com fraturas do material de suporte
(ex.granitos)
A definição de bacia hidrográfica subterrânea poderia ser a região do lençol
subterrâneo que abastece os rios da região até determinada seção exutória. A
assertiva apresentou a definição contrária. Além disso, em sentido amplo,
pode-se relacionar a bacia com a topografia (superfície) do terreno.
Resposta: E
69. (IPOJUCA/2009) No monitoramento da qualidade da água
subterrânea, considerando a qualidade do solo, três valores podem ser
utilizados: valor de referência, que indica a qualidade desejável do
solo e das águas subterrâneas; valor de alerta, que indica possível
alteração da qualidade natural dos solos e(ou) das águas
subterrâneas; valor de intervenção, que indica o limite de
contaminação do solo e(ou) das águas subterrâneas, acima do qual
existe risco potencial à saúde humana.
No monitoramento da qualidade da água subterrânea, três valores podem ser
utilizados:
- valor de referência de qualidade: que pressupõe solo limpo ou a qualidade
natural das águas subterrâneas;
- valor de alerta: que considera uma possível alteração da qualidade,
sugerindo medidas de caráter preventivo e monitoramento.
- valor de intervenção: há risco potencial de efeito deletério, exigindo ação
imediata, investigação detalhada e medidas emergenciais.
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Resposta: C
70. (MPOG/2008) Durante o diagnóstico da situação da área a irrigar,
quando se constatar a necessidade ou presença de reservatórios de
regularização, devem ser utilizados estudos existentes de operação de
reservatórios, se disponíveis, ou, se esse não for o caso, deverão ser
desenvolvidos modelos hidrológicos, geradas vazões sintéticas e
elaborados estudos de operação de reservatório, tudo isso realizado da
maneira mais simples possível.
Utilizaremos esta questão para uma revisão sobre modelos hidráulicos-
hidrológicos, que são construídos a partir de abordagens físicas dos processos
hidrológicos utilizando-se das equações da conservação da massa e da
equação da quantidade de movimento em sua forma completa ou simplificada.
Um aspecto importante em relação ao uso de modelos hidráulicos-hidrológicos
é o alcance da modelagem do processo hidrológico. Enquanto os modelos
hidrológicos visam fundamentalmente a obtenção do hidrograma de cheia na
saída do exutório de uma bacia, os modelos hidráulicos-hidrológicos buscam a
compreensão dos processos hidráulicos e hidrológicos que ocorrem no interior
da bacia, possibilitando a quantificação de variáveis de importância para a
análise e a tomada de decisão. Um exemplo desses modelos é o de chuva-
vazão-erosão que tem por objetivo não somente quantificar as relações entre
hidrogramas e sidimentogramas observados no exutório, mas também avaliar
as regiões da bacia sujeitas ao processo erosivo e os mecanismos a serem
introduzidos para minimizar as perdas de solo.
Tucci (1998) define modelo hidrológico como uma ferramenta utilizada para
representar os processos que ocorrem na bacia hidrográfica e prever as
conseqüências das diferentes ocorrências em relação aos valores observados.
Para que um modelo seja utilizado adequadamente, faz-se necessário à
compreensão da estrutura do modelo e suas limitações. Além desses fatos,
deve-se ressaltar que muitos modelos necessitam de calibração para que
reproduza o mais próximo possível o fenômeno a ser modelado, uma vez que,
devido aos métodos matemáticos utilizados para cada modelo, surge uma série
de parâmetros relacionados a estes métodos, que representam as
características e os processos físicos da bacia. Pode-se dizer que existem três
grupos de parâmetros: a) Parâmetros que são obtidos através de ensaios em
uma área experimental, em laboratórios ou de acordo com as características
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geométricas dos elementos; b) Parâmetros que são obtidos através da
literatura, com base em trabalhos efetuados na bacia em estudo ou em áreas
semelhantes; c) Parâmetros que precisam de calibração.
De acordo com Tucci (1998) os modelos podem ser assim classificados:
a) Concentrado ou Distribuído: o modelo é dito concentrado quando não
leva em consideração a variabilidade espacial da bacia. Já o modelo é
considerado distribuído quando suas variáveis e parâmetros dependem do
espaço e/ou tempo;
b) Estocástico ou Determinístico: quando a chance de ocorrência das
variáveis for levada em consideração, e o conceito de probabilidade é
introduzido na formulação do modelo, o processo e o modelo são ditos
estocásticos. Ou seja, quando para uma mesma entrada, o modelo produz
uma mesma saída (com condições iniciais iguais) o modelo é classificado como
determinístico (TUCCI, 1987);
c) Conceitual ou Empírico: os modelos são ditos conceituais quando
levam em consideração os conceitos físicos relacionados aos processos
hidrológicos. Já os modelos empíricos são aqueles que utilizam funções que
não tenham relação com os processos físicos envolvidos e são baseados em
análises estatísticas, como métodos de correlação e análise de regressão.
Os modelos conceituais podem ser subclassificados em semiconceituais e
físicos.
O processo de erosão é bastante complexo de ser modelado e depende de três
fatores básicos: topografia, natureza do fluxo, e características dos solos e dos
sedimentos que o compõe. A combinação destas três características torna a
erosão um processo extremamente complexo para ser modelado, em contraste
com o processo físico de escoamento. Além destes fatos, a modelagem do
processo erosivo é dependente da resposta do modelo hidrológico, o que
aumenta e muito o grau de complexidade do processo erosivo.
Pode-se utilizar modelos hidrossedimentológicos para avaliar o comportamento
de uma bacia hidrográfica, como, por exemplo, prever as conseqüências de
modificações extremas no uso do solo; as vazões decorrentes de determinadas
chuvas intensas; o efeito da construção de açudes; o impacto da urbanização
de uma bacia; etc.
Resposta: C
Pessoal,
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Até a próxima aula.
Bons estudos e um abraço,
Reynaldo
QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA
01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a
evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os
fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico.
02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a
precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento
superficial.
03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das
curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório.
04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da
água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a
água captada converge para um único ponto de saída, o exutório.
05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são
coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do
terreno e dos aqüíferos são os mesmos.
06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume
de água escoado anual, P é o volume de precipitação anual, I é o
volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual,
pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o
volume de água produzida por uma bacia.
07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de
enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes
que a água chegue aos canais naturais.
08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias
de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das
bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas.
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09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem
urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo
da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida
por obras de drenagem urbana.
10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de
massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e
quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando
origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia.
11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve
para medir a intensidade e duração de chuvas.
12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um equipamento destinado a
medir a quantidade de precipitação.
13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de
um curso d'água é o tempo necessário para que, a partir do início de
uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo.
14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser
corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em
uma determinada seção de um rio.
15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo
local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual
ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do
período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com
outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características
similares.
16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se
adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de tempo de retorno,
enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar
vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno.
17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma
de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é
uniformemente distribuída na bacia.
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18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem
urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que
equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser
ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide
automaticamente o risco de inundações a que a população ainda
estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de
drenagem completo.
19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo
método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de
coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de
concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários
trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e
diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles.
20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de
estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem.
O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua
aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro
da bacia em estudo.
21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite a determinação da
precipitação média em uma região.
22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é
função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo.
23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite
transferência de informações entre bacias para estudo de vazões
mínimas em um rio.
24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica
superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de
permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir.
A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões
instantâneas observadas.
25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões
máximas de um rio.
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26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade
de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos.
27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o
volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo.
28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar
a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média
aritmética das leituras dos pluviômetros espalhados na área. Se os
pluviômetros estiverem mal distribuídos, a média não será
representativa.
29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno
implicam menores intensidades.
30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio
do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção
transversal do canal, isto é, Q = V A.
31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em
que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s.
32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com
níveis de água do rio.
33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração
do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas.
34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem
mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa
infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação
das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis.
35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de
recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais
de baixa permeabilidade.
36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia
hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da
vegetação é constatada na interceptação e posterior evaporação da
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água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no
solo.
37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação
medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a
precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o
escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa
situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas
de árvores foi de 3 mm.
38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica
superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de
permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir.
A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a
disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois,
além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica
da mesma.
39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é
diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de
drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado.
40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a
montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem
ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução
do coeficiente de escoamento superficial dessa área.
41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias
hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser
caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e
mínima, entre outros.
42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à
maior vazão instantânea registrada na bacia.
43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de
água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do
vertedor em épocas de cheias.
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44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório
multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou
mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em
maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a
probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser
aceitável.
45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um
pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente
proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente
proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período.
46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número
de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento
laminar ou a de escoamento turbulento.
47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre
considerados condutos livres, enquanto as tubulações são
denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da
água for diferente da atmosférica.
48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento
laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica
de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento.
49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da
conservação de quantidade de movimento para fluidos.
50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em
um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e
sua declividade longitudinal.
51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo
de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais
variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal.
52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em
laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então
escoará menor vazão por esse canal.
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Aula hidrilogia exercicio

  • 1. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 1 Olá pessoal! Foi com grande alegria que recebi um novo convite para elaborar um curso online do Ponto. O objetivo agora é contribuir para a aprovação dos alunos no concurso para o TCDF/2012 por meio de um curso sobre Obras Hídricas. A metodologia utilizada nesse curso consiste em apresentar questões das principais bancas examinadoras sobre Obras Hídricas, focando nos conceitos necessários entender a lógica utilizada nas soluções. Acredito que o sucesso nos concursos se baseie em três pilares: preparação, provas e vontade. A preparação requer muita dedicação, esforço e privações. Também não é suficiente se preparar muito bem se o candidato não consegue ter tranquilidade e concentração no momento da prova. Finalmente, sem acreditar que possa, ninguém consegue a aprovação. Cada pessoa possui motivações próprias e uma forma de se preparar que se adapte melhor, o mesmo se aplica ao momento da prova, por isso não gosto de me alongar muito nessas dicas para estudo e prova. Para que conheçam um pouco melhor minha formação, sou graduado em Eng. Civil pela UnB, Especialista em Eng. de Software pela Unicamp e pela Universidade do Kansas e Mestre em Eng. Aeronáutica pelo ITA. Após 7 anos trabalhando na iniciativa privada, no final de 2007 decidi migrar para o funcionalismo público e comecei a estudar. Depois de muita dedicação, no final do ano de 2008 assumi o cargo de Analista de Finanças e Controle, na CGU, no início de 2009 fui para o cargo de Especialista de Políticas Públicas e Gestão Governamental, do MPOG, e no final do mesmo ano assumi o cargo de Auditor Federal de Controle Externo, no TCU, atualmente minha principal ocupação, além de ser professor titular em faculdade privada de Brasília. Além dos concursos acima, também fui aprovado em alguns outros concursos cujos cargos não assumi, entre os quais vale citar o de Analista de Infraestrutura do MPOG de 2008, na área de Civil e Aquaviários, e o de Analista Judiciário do TJDFT para a área de Engenharia Civil de 2008. Conteúdo e cronograma Nosso curso será baseado no edital do CESPE n° 1, de 15 de Dezembro de 2011, para o cargo de Auditor de Controle Externo. Distribuiremos inicialmente o conteúdo do nosso curso em apenas 3 (duas) aulas. O planejamento de aulas é o seguinte:
  • 2. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 2 Aula Data Conteúdo 00 24/Jan Conceitos básicos de Hidrologia; Bacia Hidrográfica; Ciclo Hidrológico. 01 31/Jan 2.7 Barragens (geral). 2.8 Soleiras. 2.9 Órgãos extravasores; tomadas de água; canais; condutos sob pressão; tuneis; bueiros; principais equipamentos utilizados. 02 07/Fev 2.7 Barragens para aproveitamento hidrelétrico; principais equipamentos utilizados. Esta é uma aula demonstrativa, para que conheçam a dinâmica do curso e o formato como ele será apresentado. Assim, abordaremos um assunto relativamente pequeno em relação a todo o conteúdo previsto para o curso. Agora vamos à nossa aula demonstrativa! Conceitos Básicos de Hidráulica e Hidrologia, Bacias Hidrográficas e o Ciclo Hidrológico. 01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico. Para responder a esta questão, cabe uma revisão do ciclo hidrológico. Não é possível atribuir um início ou fim a qualquer fase do ciclo da água (Figura 1), mas podemos, iniciando na evaporação (ponto de partida opcional), descrevê- lo da seguinte forma:
  • 3. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 3 Figura 1 – Ciclo Hidrológico 1. O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. Seu calor atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da água do estado líquido para gasoso. 2. Com a ascensão do vapor d’ água ocorre a formação de nuvens. Estas se deslocam para regiões continentais, devido à ação do vento; 3. A água condensada nas nuvens precipita, quando pequenas partículas de água começam a se juntar em torno de um “núcleo higroscópico” (procurar por “núcleo” e “higrômetro” no glossário da ANA) e adquirem peso suficiente para formar o fenômeno de precipitação (chuva, neve, orvalho...); 4. Parte da água será retida temporariamente no solo próximo de onde caiu; parte escoará superficialmente no solo ou através dele para os rios; e parte penetrará no solo profundo. 5. As depressões existentes no relevo e a vegetação reterão água, que voltará para o ciclo por evaporação ou transpiração; 6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’ água. 7. Chegando à superfície de rios ou talvegues, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo. 8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a precipitação, seja durante o escoamento superficial. Resposta: C
  • 4. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 4 02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento superficial. Como visto, esses itens são componentes do ciclo hidrológico. Alguns componentes poderiam ser acrescentados como, por exemplo, o escoamento subterrâneo, mas isso não torna a questão errada. Resposta: C 03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório. Para responder a esta questão, devemos saber que a bacia hidrográfica pode ser definida como a área definida topograficamente, geralmente drenada por um sistema conectado de cursos de água, que vão desaguar em apenas uma saída (o ponto exutório da bacia), descarregando toda a vazão afluente a este ponto/seção (água que chega), a qual, ao passar pela seção exutória, passa a se chamar vazão efluente (água que sai da bacia). Figura 2 – Bacia Hidrográfica Para se caracterizar uma bacia deve-se delimitar seu contorno, ou seja, estabelecer uma linha (divisor de bacias, também chamada simplesmente de “divisor de águas”) que dividirá o escoamento para seu sistema de drenagem ou o sistema da bacia ao lado (adjacente). Em outras palavras, dentro da bacia hidrográfica, todo escoamento drena em direção a uma única seção.
  • 5. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 5 Em cada bacia, há 3 tipos de divisor de águas (Figura 3): - geológico: baseia-se nas formações rochosas; - freático: com base no nível freático; - topográfico: com base nas curvas de nível; Ressalte-se que nem sempre esses divisores coincidem (Figura 3). Na prática, pela sua simplicidade, a forma utilizada de se delimitar uma bacia é pelos divisores topográficos. E a fonte desta informação normalmente é a cartografia disponível em escalas de 1:100.000, 1:250.000 ou 1:1.000.000 (dependendo do porte da bacia e do nível de detalhamento que se deseja no estudo hidrológico), publicada pelo IBGE ou pela Diretoria de Serviço Geográfico (DSG) do Exército. Figura 3 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: Villela e Matos, 1975) Vários fatores (climáticos e fisiográficos) caracterizam uma bacia hidrográfica e podem ser considerados determinantes no escoamento superficial. Entre os fatores climáticos destacam-se: (i) a precipitação (incluindo não apenas as chuvas do instante em que se deseja calcular o escoamento superficial, mas também as chuvas ocorridas em instantes anteriores, as quais se acumulam no solo), (ii) a umidade do solo, (iii) a evaporação, (iv) a transpiração etc. Entre os fatores fisiográficos podem ser listados: a área de drenagem, o tipo e uso do solo, a cobertura vegetal, a forma e drenagem da bacia, a existência de reservatórios etc. Resposta: C 04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a água captada converge para um único ponto de saída, o exutório.
  • 6. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 6 Conforme resposta anterior, a bacia hidrográfica pode ser definida como a área definida topograficamente, geralmente drenada por um sistema conectado de cursos de água, que vão desaguar em apenas uma saída (o ponto exutório da bacia), descarregando toda a vazão afluente a este ponto/seção (água que chega), a qual, ao passar pela seção exutória, passa a se chamar vazão efluente (água que sai da bacia). Resposta: C 05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do terreno e dos aqüíferos são os mesmos. Conforme resposta de questão anterior, o erro aqui está na afirmação de que os limites (divisores) de bacia superficial e subterrâneo são coincidentes. Resposta: E 06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume de água escoado anual, P é o volume de precipitação anual, I é o volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual, pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o volume de água produzida por uma bacia. Considerando que evapotranspiração é o total de água perdida para a atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo, percebe-se o erro no termo (“E”), pois quanto maior a evapotranspiração, menor será o escoamento superficial. Assim, o sinal está trocado, sendo a equação correta: Q = P - I - E. Resposta: E 07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes que a água chegue aos canais naturais. A mata ciliar é a vegetação que se desenvolve nas calhas dos rios. Ela diminui a velocidade do escoamento, introduzindo uma rugosidade extra. Por isso, o ato de retirá-la e substituí-la por regiões impermeabilizadas, promove o aumento das vazões de pico.
  • 7. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 7 Resposta: C 08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas. Os rios são os “caminhos preferenciais” das águas, ou seja, pontos mais baixos do terreno, onde a água chega pela força da gravidade. Por outro lado, os “divisores” de águas são os topos do relevo, que são a “fronteira” de uma bacia hidrográfica. Resposta: C 09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida por obras de drenagem urbana. O pico de vazão é influenciado pelo uso de bacia e também pelas obras de drenagem que ocorrem a montante. A construção de obras de microdrenagem interferem na vazão escoada a jusante para as obras de macrodrenagem. Resposta: C 10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia. A hidrometeorologia é o ramo das ciências atmosféricas (meteorologia) e da hidrologia que estuda a transferência de água e energia entre a superfície e a atmosfera. A hidrometeorologia também investiga a presença de água na atmosfera em suas diferentes fases. Entre os seus objetos de estudo encontram-se: 1. o ciclo da água 2. a dinâmica dos processos úmidos 3. as circulações atmosféricas (ventos) associadas às precipitações de água 4. a modelagem numérica dos fenômenos hidrometeorológicos, 5. a análise objetiva dos campos de precipitação medidos por pluviômetros e diferentes radares
  • 8. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 8 6. os projetos de redes de medição em hidrometeorologia e sistemas de medição e instrumentação em mesoescala e microescala 7. as estratégias teóricas, estatísticas e numéricas de previsão de precipitações (chuva, neve, granizo, etc.) 8. as simulações computacionais de chuva acopladas aos modelos de vazão de água em superfície 9. os problemas urbanos de enchentes e inundações 10. a previsão de chuvas a curto e curtíssimo prazo ("nowcasting") 11. o acoplamento de modelos atmosféricos de precipitação, da camada limite planetária e das superfícies vegetadas e urbanas 12. o balanço hídrico e a hidrologia de superfície 13. as técnicas de análise dos campos de refletividade de radares meteorológicos. Resposta: C 11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve para medir a intensidade e duração de chuvas. Para responder a esta questão, cabe uma explicação sobre o conceito de precipitação, que é toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície terrestre. Geralmente associada à chuva, a precipitação também engloba neblina, granizo, orvalho, geada e neve. A disponibilidade de precipitação numa bacia é fator determinante para quantificar a necessidade de irrigação, por exemplo. Já a determinação da intensidade da precipitação é importante para o controle da inundação (elevação do nível d’água que passa a ocupar áreas habitadas) e da erosão do solo (que acaba carreando sedimentos para os cursos d’água e trazendo sérios problemas às obras hídricas, especialmente reservatórios e tomadas d’água, em função do acúmulo de sedimentos, que causa o chamado processo de assoreamento). O total precipitado só faz sentido se vier associado a um período de tempo. 100mm de chuva medidos durante um mês é pouco, mas é muito se ocorrer apenas durante um único dia. As grandezas que caracterizam uma chuva são: - altura pluviométrica - P (mm): é a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que não houvesse infiltração, evaporação etc.; - duração – t (h ou min.): é o período de tempo durante o qual a chuva cai; - intensidade (mm/h ou mm/min): é a precipitação por unidade de tempo, obtida como a relação i=P/t.
  • 9. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 9 O pluviômetro é um aparelho totalizador que marca a altura de chuva total acumulada num dado período de tempo. Esse aparelho é mais utilizado para totalizar a precipitação diária. Portanto, normalmente, é operado por alguém que mora nas proximidades de sua localização e, diariamente, mede e anota seus registros. O pluviógrafo é um aparelho mais sofisticado, já que registra automaticamente as variações de precipitação ao longo do tempo. Pode ser gráfico ou digital e é visitado periodicamente por um operador. Como seu registro é contínuo, possibilita a medição da intensidade da chuva. Resposta: C 12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um equipamento destinado a medir a quantidade de precipitação. De acordo com a definição apresentada acima para este tipo de equipamento. Resposta: C 13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de um curso d'água é o tempo necessário para que, a partir do início de uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo. Tempo de concentração é o tempo gasto para uma gota de água cair no ponto mais distante da bacia e chegar até sua seção exutória. Esse tempo é relevante, pois, a partir do momento em que a chuva que caiu no ponto mais distante está contribuindo para o escoamento no exutório, todos os demais pontos da bacia também estarão contribuindo (pois as “gotas” de água chegarão em menor tempo do que aquela gota da seção mais longínqua). Resposta: C 14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em uma determinada seção de um rio. Conforme definição apresentada acima. Resposta: C 15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual
  • 10. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 10 ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características similares. Algumas vezes não há informações sobre as vazões de determinado local. Assim, pode-se utilizar a regionalização, que permitirá a transferência de informações de bacias com características semelhantes para a seção em estudo. A regionalização pode ser realizada para vazões mínimas, médias ou máximas. Resposta: C 16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de tempo de retorno, enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno. Para responder a essa questão, é importante conhecer a definição de período de retorno (TR). Também conhecido como tempo de recorrência, representa o intervalo médio de anos, dentro do qual um evento hidrológico (nesse caso, uma chuva) é igualado ou superado pelo menos uma vez. Se P é a probabilidade desse evento ocorrer ou ser superado, tem-se que TR=1/P. Muitas vezes, o CESPE exige do candidato uma noção de valores de período de retorno para determinados assuntos. Não é necessário decorar, mas ter uma idéia da ordem de grandeza dos períodos de recorrência indicados pela literatura para o dimensionamento de obras hídricas (segundo o Manual de Drenagem Urbana da CETESB, 1980): Microdrenagem: 2-10 anos Macrodrenagem: 10-50 anos Além disso, para vertedouros de grandes barragens adota-se um período de retorno de 10.000 anos. O importante é sabermos que essa diferença decorre das implicações de uma cheia maior do que a de projeto. Se houver uma cheia maior do que a de projeto num sistema de microdrenagem, o máximo que ocorrerá será a inundação de algumas ruas. Se o mesmo ocorrer com uma barragem de grandes dimensões, esta pode vir a romper e propagar para jusante uma enchente que muitas vezes inundará cidades inteiras.
  • 11. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 11 Em resumo, o TR escolhido para projeto de determinada estrutura hídrica está diretamente associado ao risco que seu projetista está disposto a correr caso ocorra uma cheia superior à de projeto e a obra apresente falha de funcionamento, sendo este risco uma função direta de alguns fatos, a saber: 1) Qualidade dos dados disponíveis para os cálculos hidrológicos: por exemplo, é de se esperar que um rio localizado nas regiões sul ou sudeste do país provavelmente possua um histórico de “monitoramento” bem mais longo e confiável do que um rio no interior da floresta amazônica. Logo, quanto menos confiáveis são os dados, maior o TR recomendado para o projeto; 2) Prejuízos potenciais que serão causados caso a estrutura falhe: conforme comentamos, há uma diferença muito grande entre os estragos causados pela interrupção de abastecimento de água para irrigação ou mesmo para abastecimento humano e os estragos causados pelo rompimento de uma barragem (podendo causar perda de vidas); logo, quanto maior o estrago previsto, maior o TR de projeto; 3) Custo da obra: como bem sabemos, obras superdimensionadas são obras caras; portanto há que se ponderar o custo dos estragos causados pelo evento superior ao TR de projeto e cotejá-lo com o custo atual de se fazer uma estrutura “menos ousada”, com capacidade de sobra para escoar vazões que ocorrerão com um freqüência bastante pequena; logo, quanto maior o TR escolhido, maiores serão os custos da obra (no limite, a obra pode se mostrar economicamente inviável). Por fim, vale comentar que esses conceitos são importantes para os estudos de chuvas intensas, que são aqueles eventos extremos, cuja estimativa é de interesse do engenheiro no dimensionamento de estruturas hidráulicas. Como instrumento para esse estudo são utilizadas as chamadas curvas i – d – f. Essas curvas são obtidas de forma empírica ou por meio de métodos estatísticos e relacionam intensidade, duração e frequência (IDF) da chuva. As curvas são associadas a uma determinada localidade e permitem saber a intensidade de precipitação, para um período de retorno e duração da chuva anteriormente dados. Há ainda uma variante, que relaciona precipitação, duração e frequência (curva PDF). O período de retorno escolhido influirá na dimensão da estrutura a ser projetada. Assim, para a escolha de um TR, deverá ser considerado o custo que isso implica. Estruturas maiores permitem a passagem de vazões maiores, associadas a TRs altos, porém são muito mais caras.
  • 12. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 12 Voltando para a questão, ela não citou se trata de micro ou macrodrenagem. De qualquer forma, a literatura preconiza que o sistema de microdrenagem pode ser projetado para um período de retorno que varia de 2 a 10 anos. Já o sistema de macrodrenagem, acima de 10 anos. Resposta: E 17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é uniformemente distribuída na bacia. O método racional, diferentemente de outras técnicas mais complexas, nos fornece apenas a vazão de pico, e não o hidrograma de projeto. Lembrando que esse hidrograma seria o gráfico que representaria toda a variação da vazão ao longo do tempo (partindo da vazão mínima no tempo “zero”, subindo gradativamente até a vazão de pico, no tempo crítico e reduzindo o valor de vazão até retornar ao valor mínimo, no início da cheia). Quando a bacia apresenta áreas grandes, não se aplica o método racional. Para esses casos, pode-se utilizar o método do hidrograma unitário. O hidrograma unitário é a resposta da bacia a uma precipitação de volume unitário de duração definida (t). Assim, como no método racional são feitas algumas simplificações. No método do hidrograma unitário, por exemplo, a chuva também é considerada uniformemente distribuída no tempo e no espaço. Resposta: E 18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide automaticamente o risco de inundações a que a população ainda estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de drenagem completo. Ao escolher o TR, o engenheiro está optando pelo risco de ultrapassagem da vazão máxima. Essa escolha dependerá dos custos envolvidos e problemas gerados pelas inundações. Resposta: C
  • 13. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 13 19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles. O tempo de concentração refere-se ao maior tempo de deslocamento na bacia. Isso porque esse tempo determina o momento a partir do qual toda a bacia passa a contribuir para a seção de estudo. Resposta: C 20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem. O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro da bacia em estudo. Para a realização dos estudos hidrológicos, é necessária a determinação da chuva média na bacia. Abaixo veremos os métodos mais conhecidos para o cálculo da precipitação média. - Média aritmética (Figura 4a) – método mais simples, admite que os pluviômetros estariam uniformemente distribuídos, assim todos têm o mesmo peso; - Método de Thiessen (Figura 4b) – esse método considera a não-uniformidade da distribuição espacial dos postos (estações pluviométricas), mas não leva em conta o relevo da bacia. De acordo com os pesos de cada posto pluviométrico é feita uma média ponderada. Os pesos são obtidos por meio da área representativa de cada posto: a) traça-se uma linha ligando os postos; b) traça-se uma reta perpendicular, passando pelo meio dessas linhas; c) a área de influência de cada estação pluviométrica é dada pela área do polígono formado em volta dela. - Método das isoietas (Figura 4c) – As isoietas são linhas de igual precipitação que podem ser traçadas por toda área (são “mapas de chuvas” elaborados com os dados de registro de chuvas de uma região, devidamente trabalhados). O traçado das isoietas é feito por meio da interpolação de valores de precipitação registrados nas estações.
  • 14. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 14 Figura 4 – Métodos para estimativa da chuva média Resposta: C 21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite a determinação da precipitação média em uma região. É exatamente essa a função do método de Thiessen, conforme resposta da questão acima. Resposta: C 22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo. Conforme questão acima, a assertiva está correta. Resposta: C 23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite transferência de informações entre bacias para estudo de vazões mínimas em um rio. Conforme resposta de questão anterior, a assertiva está correta. Resposta: C 24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões instantâneas observadas.
  • 15. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 15 A curva de permanência pode ser feita para vazões médias diárias, semanais ou mensais. A vazão instantânea é aquela escoada apenas naquele momento. É praticamente impossível termos um “registro histórico” de vazões instantâneas, pois para isso precisaríamos estar registrando a vazão em todo e qualquer instante. Um instante de medida pode ser 1 milésimo de segundo. Diferencia-se, portanto, a vazão instantânea da vazão diária, já que essa última representa a vazão média diária (calculada a partir de duas medições, em dois períodos do dia). Resposta: E 25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões máximas de um rio. Quando não há dados disponíveis sobre o local em que se realiza um estudo hidrológico, recorre-se à regionalização de vazões: máximas, médias ou mínimas. As vazões desconhecidas de uma bacia podem ser estimadas por correlação (comparação) com o comportamento das vazões em uma bacia “hidrologicamente homogênea”, ou seja, com similaridade do regime hidrológico (chuvas, temperaturas, umidades etc.). Resposta: C 26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos. O período de retorno (ou de recorrência) pode ser estimado pelo inverso da probabilidade de ocorrência. Resposta: E 27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo. O hidrograma apresenta a variação das vazões ao longo do tempo. O nome do gráfico que expressa a quantidade de precipitação em uma determinada unidade de tempo é o hietograma. Resposta: E
  • 16. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 16 28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média aritmética das leituras dos pluviômetros espalhados na área. Se os pluviômetros estiverem mal distribuídos, a média não será representativa. Conforme acima discutido, a média aritmética é o método mais simples de se estimar a precipitação média. Mas, para se chegar a um valor próximo ao real, os pluviômetros devem estar bem distribuídos. Resposta: C 29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno implicam menores intensidades. Quanto maior o tempo de retorno, menor a probabilidade de ocorrência, portanto, maior a chuva intensa ou a vazão de cheia. Caso se tratasse de vazões mínimas, por exemplo, quanto maior o TR, menor as vazões mínimas, já que se trata de uma probabilidade menor de ocorrência. Resposta: E 30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção transversal do canal, isto é, Q = V A. Denomina-se vazão ao volume de água (normalmente m³ ou litros) que num período de tempo passa por determinada seção de um curso de água (com área normalmente medida em m²). Essa seção concentrará toda a água que se precipitou na sua bacia hidrográfica. Portanto, a vazão instantânea de um rio será variável em função não só da chuva, mas também dos demais elementos do ciclo hidrológico (água que se armazena no solo, água que evapora antes mesmo de chegar ao solo, água que transpira de plantas e animais etc.). A vazão pode ser estimada pela aplicação da equação da continuidade: Q = V . A, onde: Q = vazão (m³/s); V = velocidade (m/s); A = área (m²). Resposta: C
  • 17. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 17 31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s. A questão pode ser resolvida pela simples aplicação da equação da continuidade: Q = V . A; ou 52 m². 2 m/s = 104 m³/s Resposta: C 32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com níveis de água do rio. Para responder esta questão, cabe uma revisão sobre as formas de medição de vazões, que objetivam conhecer o funcionamento do rio por meio de séries históricas de medições cuidadosamente registradas e armazenadas em bancos de dados. Esses dados, após tratamento estatístico, serão utilizados para estudos hidrológicos. A maior fonte existente de dados dessa natureza está atualmente sob a guarda da Agência Nacional de Águas (ANA). Vale a penas visitar o sítio eletrônico do sistema de informações hidrológicas da ANA na internet (http://hidroweb.ana.gov.br/). A menção explícita ao sistema da ANA não significa que outros órgãos públicos estaduais/municipais, empresas públicas (ex.: sistema Eletrobrás) e privadas não possam ter seus próprios Bancos de Dados. A diferença é que o sistema da ANA é público e disponível para a consulta por toda a sociedade. Já os dados de entidades privadas, normalmente não estão facilmente disponíveis, pois houve investimentos na obtenção dos dados. O funcionamento de um posto fluviométrico terá início após a elaboração da chamada “curva-chave” daquela seção do rio. A curva-chave nada mais é que um gráfico que representa a relação entre vazões e cotas (nível d’ água), após inúmeras observações e medições de vazão. Observando este gráfico podemos gerar uma equação, ou seja, uma fórmula matemática onde, ao inserirmos um determinado dado de cota, obtemos automaticamente o valor correspondente à vazão. No caso de cursos de água naturais, utilizam-se aparelhos tais como o denominado “molinete” (mede pontualmente uma vazão, de acordo com a profundidade e distância em relação às margens). O molinete é um aparelho usado para rios de pequeno e médio porte, pois para se determinar a vazão média de uma seção (de área X m²) devemos medir vários pontos. Atualmente existem equipamentos mais modernos como o ADCP – “Acoustic Doppler Current Profiler”, em inglês – uma espécie de “scaner” usado para medir vazões em grandes rios onde a medição com o molinete teria grandes custos.
  • 18. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 18 A idéia da curva-chave é reduzir custos das medições, pois uma única medição de vazão (por molinetes ou ADCP) é bastante cara, exigindo a mobilização de técnicos especializados, aluguel de barcos, despesas com diárias/ alimentação/ transportes de pessoal/equipamentos etc. Estabelecida a curva-chave de uma seção, a simples observação do nível d’ água nos permite estimar a vazão instantânea daquele rio, naquela seção. Assim, numa estação fluviométrica, os dados primários (de nível d’água ou cota) são coletados diariamente por operadores, por meio da simples leitura de uma régua, o limnímetro (alguns autores também chamam de “fluviômetro”). O observador da régua pode ser o mesmo que já comentamos para o pluviômetro, ou seja, um operário menos qualificado do que um hidrotécnico, profissional especializado em medir vazões. Pode-se utilizar também equipamentos denominados limnígrafos (fluviógrafos), que realizam o registro contínuo. Um aspecto importante a observar em relação às curvas-chave é que elas podem não ter uma única equação para correlacionar cota e vazão. Por exemplo, podemos dividir a curva em “trechos” e definir equações diferenciadas para cada um desses trechos. Por exemplo, para um trecho que vai da cota X até a cota X+10, usa-se uma equação. Da cota X+10 até a cota X+20, temos outra equação, e assim por diante. Tudo depende da forma dos “pontos” medidos e daí a experiência do profissional hidrólogo para “traçar” a curva (com 1 ou mais equações) conta bastante. Outra observação importante sobre curvas-chave: uma curva-chave determinada para determinada seção de um rio não possui validade eterna, pois há inúmeros fenômenos, naturais ou artificiais (com a interferência do homem) que interferem na forma da seção de um rio, modificando sua área. E se a área da seção é modificada, há que se traçar uma nova curva-chave, pois a anteriormente traçada pode estar comprometida e fornecer valores errados de vazões. O principal e mais comum destes fenômenos remete aos problemas decorrentes do assoreamento (acúmulo de sedimentos) numa seção do rio. Ora, se o fundo do rio fica assoreado, a “área” disponível para escoamento se modifica. Em outras palavras, o espaço que existia antes para a passagem de água no fundo do rio agora é tomado por areia, detritos etc. Um dos problemas decorrentes deste fenômeno é que a água passa a ocupar os espaços da parte “de cima” da seção, às vezes “extravasando” a calha principal e ocupando a calha secundária, onde, não raras vezes, se encontram populações ribeirinhas. Resumindo: para uma mesma vazão que sempre passou naquele rio (Y m³/s), temos que o nível d’água após o assoreamento ficará mais elevado. Se para a
  • 19. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 19 mesma vazão temos uma nova cota, a curva-chave é outra completamente diferente. As alterações no formato e nas equações das curvas-chave são menos freqüentes em seções de rios com o chamado “fundo fixo”, ou seja, um fundo rochoso, que muda muito pouco com o passar dos anos. Por outro lado, em um rio com fundo em areia, por exemplo, a curva chave pode mudar bastante, pois o processo de “transporte de sedimentos” é bastante relevante. Cabe lembrar que a seção de um rio (e, consequentemente, sua curva-chave) não é afetada apenas quando a seção fica assoreada. Por exemplo, se temos uma determinada seção em um rio e logo a montante construímos uma barragem, aquela seção que era sempre “alimentada” com areia que vinha de montante (= rio acima) passa a não mais receber tanta areia porque boa parte dessa areia que vinha descendo o rio acaba ficando “presa” na barragem construída. Apesar de não mais “receber” sedimentos, a seção “doa” sedimentos para as seções que estão mais a jusante dela (= rio abaixo). Então, se temos uma seção de rio de onde a água que passa retira areia, mas essa areia não é “reposta” porque a barragem de cima não deixa, configurando um processo chamado “erosivo”. A seção fica mais profunda, ou seja, “ganha” mais espaço vazio, “ganha” mais área de escoamento. Logo, para uma mesma vazão que sempre passou naquele rio (Y m³/s), temos que o nível d’água após o processo erosivo ficará mais baixo do que sempre foi. E, como vimos no caso do assoreamento, também na erosão observamos que para a mesma vazão temos uma nova cota, a curva-chave é outra completamente diferente. Resposta: C 33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas. Infiltração é um elemento muito importante do ciclo hidrológico. Consiste no fenômeno da penetração da água no solo através de sua superfície (a água sai do meio “ar” e entra no meio “solo”). Portanto, é um processo que depende fundamentalmente da água disponível para infiltrar, da natureza do solo, do estado da sua superfície e das quantidades de água e ar, inicialmente presentes no seu interior. Esse conceito será relevante também quando do estudo do item de irrigação (pois a planta é “alimentada” pelas suas raízes, ou seja, pela água que infiltra) e drenagem (pois quanto maior a água infiltrada, menores são os problemas de drenagem, que trabalham essencialmente com as águas superficiais e subsuperficiais).
  • 20. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 20 A infiltração difere da percolação, pois esta representa o movimento da água através do solo (já dentro do meio “solo”). Já aquela, como vimos, representa o movimento da água da superfície do solo (ainda em contato com o meio “ar”) para seu interior (meio “solo”). Outro conceito importante é o de capacidade de infiltração: quantidade máxima (mm) de água que um solo, sob uma dada condição (seco, encharcado etc.), pode absorver na unidade de tempo (h), ou seja, mm/h, dividido por unidade de área horizontal (m²). Usualmente, só se verifica tal “capacidade de infiltração” quando o aporte superficial de chuva e escoamento excedem a capacidade do solo em absorver água. A capacidade de infiltração varia no tempo durante um período de precipitação. Ou seja, seu valor é máximo no início da chuva. Se o solo está “seco”, ele pode “chupar” mais água. Com o passar do tempo, a umidade do solo aumenta e a capacidade de infiltração decresce, tendendo a se manter constante quando o solo começa a ficar saturado (“encharcado”). Resposta: C 34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis. Os processos de intemperismo físico e químico não ocorrem isoladamente, mas simultaneamente. Dependendo das condições climáticas, podem predominar os processos de intemperismo físico ou os processos de intemperismo químico. Em climas secos (frios ou quentes) predomina o intemperismo físico; em climas úmidos predomina o intemperismo químico. As reações químicas são aceleradas pela temperatura e pela umidade, principalmente em regiões do solo onde há infiltração e percolação de água. Portanto o intemperismo químico será maior nas regiões de climas úmidos e quentes do que nos climas úmidos e frios. Resposta: C 35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais de baixa permeabilidade.
  • 21. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 21 A infiltração é o processo de mais importante de recarga da água no subsolo. O volume e a velocidade de infiltração dependem de vários fatores, entre eles o tipo e a condição dos materiais terrestres. A infiltração é favorecida pela presença de materiais porosos e permeáveis, como solos e sedimentos arenosos. Rochas expostas muito fraturadas ou porosas também permitem a infiltração d águas superficiais. Por outro lado, materiais argilosos e rochas cristalinas, pouco fraturadas, por exemplo, corpos ígneos plutônicos e rochas metamórficas como granitos e gnaisses, são desfavoráveis a infiltração. Espessas coberturas de solos exercem importante papel no controle da infiltração, retendo temporariamente parte da água de infiltração que posteriormente é liberada lentamente para a rocha subjacente. A quantidade de água transmitida pelo solo depende de uma característica chamada de capacidade de campo, que corresponde ao volume de água absorvido pelo solo antes de atingir a saturação, e que não sofre movimento para níveis inferiores. Este parâmetro influencia diretamente a infiltração, pois representa um volume de água que participa do solo mas que não contribui com a recarga de aqüíferos, sendo aproveitada somente para a vegetação. Resposta: E 36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da vegetação é constatada na interceptação e posterior evaporação da água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no solo. Para responder a esta questão é importante conhecer fenômenos que também interferem no balanço hídrico de uma bacia hidrográfica. São exemplos a interceptação, a evaporação e a evapotranspiração. A interceptação é a retenção de parte de precipitação acima da superfície do solo, podendo ocorrer devido à vegetação ou outra forma de obstrução do escoamento. Por exemplo, é a água que fica “presa” nas folhas das árvores, ou “empoçada” nas lajes das casas. A tendência é que a interceptação reduza a variação da vazão ao longo do ano, retarde e reduza o pico das cheias. A evaporação e a evapotranspiração ocorrem quando a água líquida é convertida para vapor de água e transferida (“devolvida”) para a atmosfera. A evaporação (em meteorologia) restringe-se à mudança da água para o estado gasoso a partir de superfícies líquidas. O retorno da água à atmosfera também ocorre por transpiração, em que a água absorvida pelos vegetais é evaporada a partir de suas folhas. Evapotranspiração é o total de água perdida para a
  • 22. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 22 atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo. Vale destacar que a evaporação pode ser medida por um tanque de dimensões padronizadas, de nome tanque Classe A. Já a estimativa da evapotranspiração é de grande interesse para estudos de irrigação. Sua magnitude irá variar de acordo com a espécie cultivada, sendo padronizado, por cultura, o valor da evapotranspiração potencial (ocorreria em condições ideais). A partir da evapotranspiração potencial, estima-se a evapotranspiração real, menor ou (no máximo) igual à primeira. Por fim, é importante entender como esses três fenômenos atuam no chamado “balanço hídrico” (somatório das águas que entram e que saem de um determinado ambiente, que pode ser uma bacia hidrográfica – água esta sob as mais diversas formas, não apenas a líquida.). Quanto maiores os efeitos da evaporação, transpiração e interceptação, menor será o escoamento superficial. Todavia, têm efeitos não tão relevantes quando comparados com a magnitude do escoamento, em especial nos períodos de cheias. Em outras palavras, quando há uma precipitação “torrencial” não podemos contar com o efeito das folhas das árvores, da evaporação dos lagos e poças ou da transpiração das plantas e animais. Temos mesmo é que projetar obras hídricas para evitar os transtornos de uma enchente. Resposta: C 37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas de árvores foi de 3 mm. A questão trata também de ciclo hidrológico e balanço hídrico da bacia. No caso, precipitaram 20mm e apenas 17 mm chegou ao solo (3mm pelo tronco + 14mm passou pelas folhagens). O que restou (3mm) ficou retido nas copas das árvores (interceptação). Resposta: C 38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir.
  • 23. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 23 A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois, além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica da mesma. Compete ao hidrólogo avaliar a disponibilidade hídrica em determinados locais para atender a determinadas demandas pelo recurso hídrico. Exemplificando, se uma indústria decide instalar-se em determinado local, ainda sem urbanização. Ela estima que sua planta industrial demanda uma vazão de 1m³/s para o processo. Antes de adquirir o local, é de se esperar que ela procure saber se ali haverá água suficiente para seu empreendimento, para este fim se destinam os estudos de disponibilidade hídrica. Outro conceito importante é a curva de permanência, que relaciona a vazão de um rio (normalmente representada pela letra “Q”) a uma probabilidade (“P”) de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor determinado. Ela pode ser elaborada com base em valores diários, semanais ou mensais. Veja a forma da curva de permanência: Figura 5 – Curva de Permanência Olhando o gráfico (e utilizando nada mais do que a lógica) observa-se que, obviamente, as vazões maiores (eixo “y”, vertical) poucas vezes foram superadas (probabilidade menor, no eixo “x”, horizontal), já as vazões mínimas foram várias vezes superadas (probabilidade maior). Essa curva é elaborada por meio da ordenação das vazões que compõem um histórico disponível, por ordem decrescente (a maior vazão até a menor vazão medidas). No nosso exemplo, foi constatado que, naquele rio, uma vazão de 1m³/s representa a “Q75”. Ou seja, 75% das vazões de todo histórico eram maiores do que 1m³/s. Assim, considerando-se que o histórico seja
  • 24. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 24 representativo do todo, podemos afirmar que, estatisticamente, em 75% do tempo as demandas de água da indústria serão atendidas pela vazão do rio. Deve-se observar que, para a elaboração da curva de permanência, as vazões são ordenadas por sua grandeza e não de forma cronológica. Assim, esse método despreza a correlação entre as vazões. Ou seja, ao se traçar a curva de permanência, não se sabe mais de que forma a vazão de ontem interferiu na vazão de hoje ou como a de hoje interferirá na de amanhã. Resposta: E 39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado. Quanto maior a chuva, maior o escoamento superficial. Porém, ele será menor, quanto maior for a infiltração. Resposta: C 40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução do coeficiente de escoamento superficial dessa área. Toda a assertiva está correta, exceto pelo fato de dizer que há redução do “coeficiente” de escoamento superficial, pois a urbanização e o desmatamento causam aumento desse escoamento. Resposta: E 41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e mínima, entre outros. A vazão de escoamento superficial ao longo do canal da bacia é afetada por vários fatores que podem ser de natureza climática, relacionados á precipitação ou de natureza fisiográfica ligados às características físicas da bacia, entre eles as vazões máxima, média e mínima. A distribuição temporal e espacial da precipitação são condições climatológicas que influenciam nessa vazão.
  • 25. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 25 Resposta: C 42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à maior vazão instantânea registrada na bacia. A vazão máxima, que é o registro da maior vazão medida durante um determinado período de tempo, serve para se elaborar projetos de barragens (vazão máxima de projeto), bem como para operação das comportas para controlar a descarga de água na barragem), projetos de proteção contra cheias, abastecimento de água, etc. A vazão máxima de projeto pode ser estimada com base em séries de vazões históricas ou através de séries de precipitação (chuvas) junto com modelos hidrológicos do tipo precipitação-vazão. Resposta: E 43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do vertedor em épocas de cheias. Para resolver esta questão, é necessário revisar os conceitos de Regularização de vazões. Como vimos, um hidrograma é a representação da variação da vazão ao longo de determinado período, que pode ser algumas horas, um mês ou um ano. Essa variação pode ser de grande ou pequena magnitude, de acordo com o regime hidrológico do curso de água em questão. Nesse sentido se um projeto de aproveitamento hídrico de um rio previr uma vazão de retirada maior que a mínima, existirá, em conseqüência, períodos em que a vazão natural será maior que a necessária e períodos em que será menor (Figura 6).
  • 26. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 26 Figura 6 – Hidrograma anual A partir da figura acima é possível perceber que a demanda de água exige que o excesso seja reservado para ser utilizado no período de escassez. Essa é a função do reservatório. O reservatório funciona como uma espécie de “poupança”. Você guarda dinheiro recebido em meses produtivos para enfrentar os meses de altos gastos e baixa receita. Independente do tamanho do reservatório ou a finalidade das águas acumuladas, sua principal função é a de fornecer uma vazão constante, ou pelo menos não muito variável, tendo recebido do rio vazões muito variáveis no tempo: ou seja, sua função é a de regularização da vazão do curso d'água. O volume morto corresponde à parcela do volume total do reservatório não utilizável para captação de água. Corresponde ao volume do reservatório compreendido abaixo do ponto de tomada d´água, isto é, abaixo do nível de água mínimo operacional. Resposta: E 44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser aceitável. Na maioria dos casos, os sistemas de abastecimento de água, irrigação ou energia hidrelétrica, que contassem somente com as vazões naturais dos
  • 27. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 27 cursos d'água, não poderiam ser capazes de atender às suas demandas, de forma segura, eficiente e economicamente viável. Durante as estiagens ou nos períodos de recessão prolongada, os cursos d'água possuem pequena vazão. Na estação chuvosa, após episódios importantes de precipitação, os cursos d'água recuperam os seus níveis e suas vazões podem aumentar a ponto de provocar enchentes e inundações. A função do reservatório é regularizar, ou seja, “amenizar” os déficits em virtude das sazonalidades da vazão de forma a reter o excesso de água em um período “úmido” para que seja utilizado no período de escassez. A Figura 7 apresenta as “zonas típicas de armazenamento” de um reservatório: Figura 7 – Reservatórios (Naghettini, 1999) Normalmente os níveis d’água são representados em projetos de obras hídricas por intermédio da sigla “N.A.” e, dessa forma, destacamos os principais “NAs” que se observam em um reservatório: NA Máximo Normal de Operação (NA mxn, ou NA nor): cota máxima até a qual as águas se elevam, nas condições normais de projeto. Corresponde à cota da crista vertente, no caso de extravasor não controlado ou de crista livre, ou à cota da borda superior das comportas, no caso de extravasor controlado. O controle é feito por um equipamento eletromecânico denominado “comporta hidráulica”. NA Mínimo Normal de Operação (NA min): cota mínima até a qual as águas abaixam, em condições normais de operação. Corresponde à cota do conduto de saída mais baixo da barragem ou à cota mínima capaz de permitir as melhores condições operacionais de equipamentos como turbinas, de forma a evitar arrastamento de ar ou formação de vórtices (“redemoinhos”) na boca da tomada d'água. Volume Útil: volume armazenado entre o NA mxn e o NA min. É o Volume disponível para o funcionamento do reservatório.
  • 28. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 28 Volume Morto: volume armazenado abaixo do NA min, normalmente destinado a acomodar a carga de sedimentos afluentes ao reservatório, durante a sua vida útil, evitando, dessa forma, que tais sedimentos sejam carreados para o interior da tomada d’água, o que causaria uma série de transtornos à operação da obra hídrica. Sobrearmazenamento devido à “Cheia de Projeto” do Extravasor (calculada para um TR suficientemente grande, de forma a garantir a segurança): volume acima do NA mxn, devido à sobrelevação causada pelo amortecimento da cheia de projeto pelo reservatório. Corresponde ao NA máximo maximorum (NA max, ou NA max Max, em parte da literatura especializada). O sobrearmazenamento não é aproveitado, pois persiste somente durante a cheia. Borda Livre: Diferença de cotas entre o coroamento da barragem (topo) e o NA máximo maximorum, suficientemente grande para conter a arrebentação de ondas. Assim, a borda livre prevista variará em função da formação de ondas na superfície do reservatório devido à ação do vento. A borda livre é uma espécie de “folga” na altura da barragem, de forma que a água, sob nenhuma hipótese, passe por cima da barragem, o que significaria o “galgamento” da barragem (termo técnico que indica que o nível do topo da barragem foi ultrapassado pelo NA max max). Em barragens com inclinação do talude de montante mais suave (normalmente barragens de terra), ao bater a onda na barragem a água tende a “escalar” um pouco a barragem, em um efeito conhecido por “run up”. Para se evitar tal efeito, e proteger o paramento (talude) de montante da barragem, em barragens de terra se costuma prever uma camada de enrocamento (blocos de pedra lançados, chamados também de “rip-rap”) para dissipar a energia das ondas. A vida útil do reservatório está diretamente relacionada com o aporte de sedimentos da sua bacia de drenagem. Chega um momento em que a carga de sedimentos se acumula até certo ponto em que alcança as tomadas d’ água ou reduz demais a capacidade de armazenamento. Assim, de forma a se aumentar a capacidade de um reservatório, incorpora-se à barragem órgãos de descarga parcial dos sedimentos depositados (por exemplo, válvulas de fundo). Outra solução que visa atacar as causas do problema (e não apenas os seus efeitos) é a conservação do solo na bacia de drenagem visando à diminuição dos sedimentos afluentes. Tal conservação pode ser feita por meio de programas de conscientização da população a montante da barragem, chamando a atenção para a importância de práticas agrícolas que evitem a retirada total da cobertura do solo, que causa o carreamento dos sedimentos e a lixiviação (lavagem) de defensivos agrícolas em épocas de muitas chuvas, levando-os diretamente para o rio.
  • 29. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 29 Cumpre ainda observar que mesmo o reservatório sendo utilizado para determinadas demandas, sempre será necessário deixar uma vazão residual escoando a jusante do barramento, devido a aspectos ambientais. Essa vazão possui algumas denominações típicas. A mais adequada é “vazão remanescente a justante”. Esta vazão leva em consideração tanto as necessidades de água para outros usos a jusante da barragem (pois a água é um bem que possui valor econômico e é importante para processos industriais, por exemplo), quanto as necessidades do próprio meio ambiente, a chamada “vazão ecológica”. Resposta: C 45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período. Normalmente, a formação do reservatório exige um estudo adequado do controle de sedimentos. Esse controle abrange desde o planejamento do plantio de vegetação ciliar para proteção das margens do reservatório e contenção do transporte lateral de sedimentos pelas enxurradas, até projetos especiais de obras de engenharia, visando a proteção dos equipamentos contra abrasão, tais como desarenador e/ou outros dispositivos. Poderá ser também necessária a previsão de custos de operação adicionais para dragagem de material depositado junto à tomada d’água. Previsão para programas de controle de erosão na bacia contribuinte é também desejável. As pequenas barragens devem dispor de descarregador de fundo posicionado próximo à tomada d’água. Desta forma, mesmo com o assoreamento do reservatório preservar-se-á a tomada d’água, operando-se adequadamente o descarregador, principalmente em épocas chuvosas. O Índice de Sedimentação, IS, é dado pela seguinte expressão: LQ V ioreservatórnomédiaVelocidade retençãodePeríodo IS T 2 2 ... .. == IS índice de sedimentação; TV volume total do reservatório, em m3; Q vazão média afluente, em m3/s; L comprimento do reservatório, em m.
  • 30. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 30 Analisando a formula acima, percebe-se que o índice de sedimentação é inversamente proporcional ao comprimento do reservatório, daí o erro da assertiva. Resposta: E 46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento laminar ou a de escoamento turbulento. Com a finalidade de responder questões sobre escoamento, é importante conhecer a classificação do universo da hidráulica que diz respeito à pressão reinante no conduto, podendo o escoamento ser forçado ou livre. No primeiro caso a pressão é diferente da atmosférica e, portanto o conduto é fechado, como em redes de abastecimento de água. No escoamento livre a pressão na superfície do líquido é igual à atmosférica podendo o conduto ser aberto ou fechado. Apenas lembrando os conceitos de física que aprendemos no nível médio: “pressão” é a unidade de força aplicada, dividida pela área de aplicação dessa força. No sistema internacional de unidades (chamado S.I.) a força é medida em Newtons (N) e a área em m², de modo que a pressão é medida em Pascal (Pa), sendo: 1 Pa = 1N/m². Quanto à variação no tempo, os escoamentos podem ser permanentes ou transitórios (variáveis). No regime permanente, as características do escoamento (como velocidade e pressão) não variam. Já no escoamento transitório, essas características variam lentamente (como numa tubulação abastecida por um reservatório de nível variável) ou bruscamente (como num fechamento rápido de válvula). Nesse último caso, essa variação acentuada de pressão dá origem ao fenômeno conhecido como “golpe de aríete”, que gera ruídos e pode afetar a rede. O Golpe de aríete é a variação brusca de pressão, acima ou abaixo do valor normal de funcionamento, devido às mudanças bruscas da velocidade da água. Observamos nitidamente os efeitos de um “golpe de aríete” no caso de instalações hidráulicas de banheiro que possuem válvula de descarga embutida na parede. Ao mantermos pressionada a válvula da descarga a água flui para dentro do vaso sanitário de forma contínua. Quando largamos o botão, a válvula fecha bruscamente e interrompe o fluxo violentamente. Às vezes chegamos a ouvir o barulho da água impactando (“golpeando”) a válvula quando esta tenta “frear” o fluxo. Quanto à trajetória no espaço (ao longo do escamento), os escoamentos podem ser classificados em uniforme e variado. No escoamento uniforme o vetor velocidade não varia. Ou seja, a velocidade tem apenas uma direção e
  • 31. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 31 um sentido, como pode ocorrer em adutoras de grandes dimensões, em que não há alteração na altura da lâmina d’água. Quando há variação na declividade ou no diâmetro, há alteração da velocidade e o escoamento é variado. Quanto à direção na trajetória das partículas, o escoamento pode ser classificado em laminar ou turbulento. No escoamento laminar o fluido se move em camadas, ou lâminas. Nesse movimento observamos uma camada escorregando sobre a adjacente, havendo somente a chamada “troca de quantidade de movimento molecular”. Ou seja, ocorrendo a interação entre partículas no nível molecular, é imperceptível diferenças de trajetórias significativas. Assim, a natural turbulência é “amortecida” por forças viscosas que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido. No escoamento turbulento, ao contrário do laminar, as partículas apresentam movimento caótico macroscópico (não mais movimentos “microscópicos”, ao nível das partículas). Em outras palavras, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido, o que faz com que percebamos, a olho nu, que há uma certa “desordem” na trajetória das partículas. O estabelecimento do regime de escoamento depende do valor de uma expressão, sem dimensões (ou seja, sem associarmos uma “unidade de medida” específica, adimensional), denominado “número de Reynolds” (Re): ν DV ⋅ =Re , onde: V = velocidade do fluido (m/s); D = diâmetro da canalização (m). No caso de condutos livres substitui-se o diâmetro D pelo raio hidráulico Rh; ν = viscosidade cinemática (m²/s). Atenção, não se trata da letra “v”, portanto, não confundir com “velocidade”. O ν é uma letra grega (“ni”, minúsculo, que equivale à letra “n” do nosso alfabeto, assim como o “alfa” equivale ao “a”, o “beta” ao “b” e por aí vai...). Tabela 1 – Regime de escoamento e número de Reynolds Regime Condutos livres Condutos forçados Laminar Re<500 Re<2000 Faixa de transição 500<Re<1000 2000<Re<4000 Turbulento Re>1000 Re>4000 Portanto, pode-se observar que quanto maior a velocidade de escoamento da água em um mesmo tubo, maior o número de Reynolds. Outra observação é a
  • 32. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 32 de que quanto maior o número de Reynolds (Re), mais próximo do regime turbulento o escoamento estará. A tabela abaixo resume as informações acima. Tabela 2 – Classificação dos escoamentos Variável Tipo de escoamento Pressão Livre (sob pressão atmosférica) Forçado (sob pressão diferente da atmosférica) Tempo Permanente (características não variam no tempo) Transitório (características variam no tempo) Trajetóri a Uniforme (velocidade constante) Variado (velocidade e linha d’ água variam) Direção Laminar (movimento linear) Turbulento (movimento transversal, caótico) Resposta: C 47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre considerados condutos livres, enquanto as tubulações são denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da água for diferente da atmosférica. Conforme explicação da questão anterior, canais abertos apresentarão sempre escoamento livre. Já as tubulações poderão apresentar escoamento livre ou forçado, dependendo da pressão na superfície do líquido. Será forçado, se ela for diferente da pressão atmosférica. Resposta: C 48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento. Na prática não é comum o escoamento laminar, havendo mais ocorrência do escoamento turbulento. Já a relação entre diâmetros pequenos e baixa velocidades com escoamento laminar é correta, já que essas variáveis implicam num baixo valor do número de Reynolds. Isso pode ser observado pela equação que traz a velocidade e o diâmetro no numerador. Resposta: C
  • 33. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 33 49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da conservação de quantidade de movimento para fluidos. O teorema de Bernoulli é muito usado em hidráulica. Este teorema afirma que a soma das cargas ou energias (de posição, de pressão ou cinética) de um escoamento é constante em qualquer linha da sua trajetória, relaciona-se ao princípio da “conservação de energia”. Assim, no movimento de uma partícula do líquido, a soma das alturas representativas de sua posição (z), de sua pressão (p/y) e de sua velocidade (v²/2g) se mantém constante ao longo de sua trajetória: . 2 2 const g vP z =++ γ Entretanto, isso é apenas uma formulação teórica. Na prática, sempre há perdas de energia, notadamente pelo atrito do líquido com a tubulação. São denominadas perdas de carga, as quais retiram “energia” do escoamento e a transferem ao ambiente, por meio de transferência/ dissipação de “calor”. Figura 8 – Teorema de Bernoulli (Guimarães, 2005) Deve-se destacar que a linha de energia é formada pela soma das cargas (de posição, cinética ou de pressão). Já a linha piezométrica (energia potencial) é formada apenas pela soma das cargas de posição e de pressão. Observando-se a Figura 8, é possível constatar que a diferença entre a linha de energia no ponto 1 e no ponto 2 é exatamente a perda de carga hp, ocorrida entre os dois pontos. ph g vP z g vP z +++=++ 22 2 22 2 2 11 1 γγ
  • 34. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 34 Resposta: E 50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e sua declividade longitudinal. Diferentemente dos escoamentos em tubulações, os escoamentos em canais têm a singularidade de uma grande variação de seções transversais, declividades e rugosidade dos condutos. Caso a seção, a profundidade da água e a velocidade do escoamento permaneçam as mesmas, podemos afirmar que ocorre o escoamento uniforme. Nessas condições, o fundo do canal, a linha d’água e a linha energética total têm a mesma declividade. Quando o escoamento é uniforme, pode-se utilizar a denominada Fórmula de Manning para cálculos hidráulicos relativos a canais artificiais e naturais. Segundo a “equação da continuidade”, pode-se afirmar que Q = V . A, sendo: Q – vazão (m³/s); V – velocidade (m/s); A – área (m²) A velocidade pode ser expressa como sendo dependente da resistência do “meio” ao escoamento. Vejam abaixo a equação da velocidade de escoamento (escoamento uniforme): 2 1 3 21 IR n V h ⋅⋅= Portanto, segundo a equação de manning, uma vazão pode ser representada por: 2 1 3 21 IRA n AVQ h ⋅⋅⋅=⋅= , sendo: Q – vazão (m³/s); A – área (m²); I – declividade do canal (m/m); Rh – raio hidráulico (m), que é calculado pela divisão da área pelo perímetro do canal; n – coeficiente de rugosidade de manning. Com base na equação acima, pode-se concluir que: 1 – Quanto maior a declividade de um canal, maior sua capacidade de conduzir vazões; 2 - Quanto maior a área de um canal, maior sua capacidade de conduzir vazões;
  • 35. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 35 3 - Quanto menor o coeficiente de manning de um canal (menor rugosidade, menor resistência ao escoamento), maior sua capacidade de conduzir vazões; Assim, a assertiva pode ser considerada correta. Resposta: C 51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. Conforme resposta da questão anterior, com a diminuição da rugosidade do escoamento (menor valor de “n”), aumenta-se a capacidade de condução de vazões. Lembrando que na equação de Manning, o parâmetro “n” está no divisor. Portanto, quanto menor “n” (coeficiente de rugosidade de manning), maior “Q” (vazão). Resposta: C 52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. Caso se aumente a declividade de um canal, aumenta-se também a vazão que pode ser escoada, pois, na equação de Manning, o parâmetro “I” (declividade) está no numerador. Portanto, quanto maior “I”, maior “Q” (vazão). Resposta: E 53. (TCE-TO/2008) Conduto forçado é aquele em que a água escoa sempre em sentido descendente, mantendo uma superfície sob o efeito da pressão atmosférica. Essas características dizem respeito ao escoamento livre (canal a céu aberto). Resposta: E 54. (PETROBRÁS/2008) Em um dado ponto de um conduto forçado de água, a diferença entre a linha de carga total e a linha piezométrica resulta no valor da pressão do líquido.
  • 36. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 36 A linha de carga total abrange a carga cinética (velocidade), a carga de pressão e a carga de posição (altura). A linha piezométrica abrange essas duas últimas. Portanto, o que as difere é a carga cinética, decorrente da velocidade do escoamento. Resposta: E 55. (Hospital das clínicas/2004) Considera-se forçado o conduto no qual o líquido escoa sob pressão diferente da atmosférica, com a canalização funcionando sempre totalmente cheia e o conduto sendo sempre fechado. Definição acima apresentada. Resposta: C 56. (CGU/2008) No estudo da hidráulica, o escoamento forçado é aquele em que as pressões no interior das tubulações são diferentes da pressão atmosférica. Baseado na figura abaixo, que mostra cinco diferentes traçados de condutos interligando os reservatórios R1 e R2, assinale a opção correta. a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica com escoamento sob pressão. b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto forçado. c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção.
  • 37. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 37 d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão. e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo, portanto, possível o escoamento por gravidade. Comentando cada um dos itens: a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica com escoamento sob pressão. Os traçados com trechos acima da linha do nível do reservatório R1 podem possuir pressão abaixo da atmosférica, apenas havendo fluxo de líquido pelo efeito sifão, que explicaremos em mais detalhes em aula posterior. Por isso o item é falso. b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto forçado. Todos os traçados podem ser dimensionados como condutos forçados. Por isso o item é falso. c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. A descarga no traçado 1 é o dispositivo utilizado para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. Item falso. d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão. Assertiva correta. Como havíamos comentado anteriormente, o traçado 4 está acima do nível do reservatório R1 (PCE), por isso a água só fluirá pelo efeito sifão. e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo, portanto, possível o escoamento por gravidade.
  • 38. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 38 A linha de energia representa a altura de carga total e corresponde à soma das três alturas de carga (de velocidade, de pressão e de posição). Linha piezométrica é o lugar geométrico dos pontos representativos das somas das energias de posição e piezométrica. Corresponde às alturas a que o líquido subiria em piezômetros colocados ao longo da canalização. É a linha das pressões internas. A diferença de altura entre a linha de energia e a linha piezométrica representa a altura de carga dinâmica (de velocidade),v2/2g. Na prática, a linha de Carga Efetiva ou linha Piezométrica Efetiva une os níveis dos reservatórios ou dos líquidos. Isso ocorre pq na prática é insignificante a carga cinética. Já a LP absoluta considera também a pressão atmosférica. Como o conduto corta a linha piezométrica absoluta, a pressão no interior da tubulação poderia ser inferior à do vácuo, atingindo a tensão de vapor da água, impossibilitando assim o escoamento por gravidade. Item errado. Resposta: D 57. (BASA/2004) O raio hidráulico de um canal é igual à área da sua seção transversal molhada dividida pela profundidade. A definição de raio hidráulico: área dividida pelo perímetro. Resposta: E 58. (BASA/2004) O medidor Venturi permite medir a vazão em condutos forçados. O medidor Venturi pode ser utilizado para medir vazões em condutos forçados. Resposta: C 59. (ANTAQ/2005) Tratando-se de canais, se garantidas todas as demais condições, quanto maior o raio hidráulico, menor será o número de Reynolds nesse escoamento.
  • 39. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 39 Conforme conceitos acima apresentados, no caso de canais, quanto maior o raio hidráulico (Rh), maior o número de Reynolds, caso mantidas as demais condições. Resposta: E 60. (ANTAQ/2005)76 De acordo com a fórmula de Manning, a velocidade de escoamento em um canal independe de sua rugosidade. A rugosidade influi na velocidade, por meio do chamado “coeficiente de Manning” (n). Resposta: E 61. (Petrobrás/2007) Com relação aos conceitos de fluxo laminar e de fluxo turbulento, é correto afirmar que O fluxo é turbulento para valores muito baixos do número de Reynolds e, à medida que o número de Reynolds aumenta acima de determinado valor, o fluxo passa a ser laminar. O escoamento será turbulento, caso o número de Reynolds apresente valores maiores. Resposta: E 62. (SGA-AC/2007) Abaixo do número de Reynolds crítico inferior o escoamento é sempre laminar. Conforme apresentado acima, a assertiva é correta. Resposta: C 63. (TCE-PE/2004) A fórmula de Manning pode ser utilizada no dimensionamento de calhas para escoamento de águas pluviais de telhados. No dimensionamento de calhas de telhado ou de sarjetas de rua, por exemplo, considera-se que funcionam como canal, podendo ser utilizada a equação de manning para seu dimensionamento. Resposta: C
  • 40. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 40 64. (TCU/2005) No dimensionamento de obras de drenagem para pavimentos, a capacidade de vazão, ou descarga, das sarjetas de corte e meio fio de aterro pode ser determinada pela fórmula de Manning. Conforme explicado na questão anterior. Resposta: C 65. (SEMAF/2004) A capacidade de vazão das sarjetas depende da sua forma, declividade e rugosidade. De fato, como dimensionam-se sarjetas pela equação de manning, essas variáveis influenciarão o escoamento. Resposta: C 66. (SEMAF/2004) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com a diminuição da rugosidade. Resposta: C 67. (SEMAF/2004) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com o aumento da declividade. Resposta: E 68. (DESO-SE/2004) Entende-se por bacia hidrográfica a região do lençol de água subterrâneo abastecida por rios periféricos a essa região. Água subterrânea é toda a água doce que encontra-se abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas
  • 41. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 41 sedimentares, ou as fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas, formando um reservatório natural no subsolo e possibilitando a extração para o consumo humano. A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém da precipitação e da alimentação direta dos rios e lagos. O Brasil é um país privilegiado, pois possui o maior reservatório subterrâneo de água doce (aqüífero) do mundo, o Aqüífero Guarani. A constituição geológica do aqüífero (porosidade/ permeabilidade intergranular ou de fissuras) determina a velocidade da água em seu meio e a qualidade da água e a sua qualidade como reservatório. Quanto à porosidade, existem três tipos aqüíferos: •Aqüífero poroso: Aqüífero que contém poros resultantes dos arranjos dos grãos (ex. areias) • Aqüífero cárstico: Aqüífero que contém cavidades originadas por dissolução da rocha que permitem uma circulação rápida da água (ex.calcários) •Aqüífero fissurado: Aqüífero cuja porosidade e permeabilidade estão fundamentalmente relacionadas com fraturas do material de suporte (ex.granitos) A definição de bacia hidrográfica subterrânea poderia ser a região do lençol subterrâneo que abastece os rios da região até determinada seção exutória. A assertiva apresentou a definição contrária. Além disso, em sentido amplo, pode-se relacionar a bacia com a topografia (superfície) do terreno. Resposta: E 69. (IPOJUCA/2009) No monitoramento da qualidade da água subterrânea, considerando a qualidade do solo, três valores podem ser utilizados: valor de referência, que indica a qualidade desejável do solo e das águas subterrâneas; valor de alerta, que indica possível alteração da qualidade natural dos solos e(ou) das águas subterrâneas; valor de intervenção, que indica o limite de contaminação do solo e(ou) das águas subterrâneas, acima do qual existe risco potencial à saúde humana. No monitoramento da qualidade da água subterrânea, três valores podem ser utilizados: - valor de referência de qualidade: que pressupõe solo limpo ou a qualidade natural das águas subterrâneas; - valor de alerta: que considera uma possível alteração da qualidade, sugerindo medidas de caráter preventivo e monitoramento. - valor de intervenção: há risco potencial de efeito deletério, exigindo ação imediata, investigação detalhada e medidas emergenciais.
  • 42. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 42 Resposta: C 70. (MPOG/2008) Durante o diagnóstico da situação da área a irrigar, quando se constatar a necessidade ou presença de reservatórios de regularização, devem ser utilizados estudos existentes de operação de reservatórios, se disponíveis, ou, se esse não for o caso, deverão ser desenvolvidos modelos hidrológicos, geradas vazões sintéticas e elaborados estudos de operação de reservatório, tudo isso realizado da maneira mais simples possível. Utilizaremos esta questão para uma revisão sobre modelos hidráulicos- hidrológicos, que são construídos a partir de abordagens físicas dos processos hidrológicos utilizando-se das equações da conservação da massa e da equação da quantidade de movimento em sua forma completa ou simplificada. Um aspecto importante em relação ao uso de modelos hidráulicos-hidrológicos é o alcance da modelagem do processo hidrológico. Enquanto os modelos hidrológicos visam fundamentalmente a obtenção do hidrograma de cheia na saída do exutório de uma bacia, os modelos hidráulicos-hidrológicos buscam a compreensão dos processos hidráulicos e hidrológicos que ocorrem no interior da bacia, possibilitando a quantificação de variáveis de importância para a análise e a tomada de decisão. Um exemplo desses modelos é o de chuva- vazão-erosão que tem por objetivo não somente quantificar as relações entre hidrogramas e sidimentogramas observados no exutório, mas também avaliar as regiões da bacia sujeitas ao processo erosivo e os mecanismos a serem introduzidos para minimizar as perdas de solo. Tucci (1998) define modelo hidrológico como uma ferramenta utilizada para representar os processos que ocorrem na bacia hidrográfica e prever as conseqüências das diferentes ocorrências em relação aos valores observados. Para que um modelo seja utilizado adequadamente, faz-se necessário à compreensão da estrutura do modelo e suas limitações. Além desses fatos, deve-se ressaltar que muitos modelos necessitam de calibração para que reproduza o mais próximo possível o fenômeno a ser modelado, uma vez que, devido aos métodos matemáticos utilizados para cada modelo, surge uma série de parâmetros relacionados a estes métodos, que representam as características e os processos físicos da bacia. Pode-se dizer que existem três grupos de parâmetros: a) Parâmetros que são obtidos através de ensaios em uma área experimental, em laboratórios ou de acordo com as características
  • 43. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 43 geométricas dos elementos; b) Parâmetros que são obtidos através da literatura, com base em trabalhos efetuados na bacia em estudo ou em áreas semelhantes; c) Parâmetros que precisam de calibração. De acordo com Tucci (1998) os modelos podem ser assim classificados: a) Concentrado ou Distribuído: o modelo é dito concentrado quando não leva em consideração a variabilidade espacial da bacia. Já o modelo é considerado distribuído quando suas variáveis e parâmetros dependem do espaço e/ou tempo; b) Estocástico ou Determinístico: quando a chance de ocorrência das variáveis for levada em consideração, e o conceito de probabilidade é introduzido na formulação do modelo, o processo e o modelo são ditos estocásticos. Ou seja, quando para uma mesma entrada, o modelo produz uma mesma saída (com condições iniciais iguais) o modelo é classificado como determinístico (TUCCI, 1987); c) Conceitual ou Empírico: os modelos são ditos conceituais quando levam em consideração os conceitos físicos relacionados aos processos hidrológicos. Já os modelos empíricos são aqueles que utilizam funções que não tenham relação com os processos físicos envolvidos e são baseados em análises estatísticas, como métodos de correlação e análise de regressão. Os modelos conceituais podem ser subclassificados em semiconceituais e físicos. O processo de erosão é bastante complexo de ser modelado e depende de três fatores básicos: topografia, natureza do fluxo, e características dos solos e dos sedimentos que o compõe. A combinação destas três características torna a erosão um processo extremamente complexo para ser modelado, em contraste com o processo físico de escoamento. Além destes fatos, a modelagem do processo erosivo é dependente da resposta do modelo hidrológico, o que aumenta e muito o grau de complexidade do processo erosivo. Pode-se utilizar modelos hidrossedimentológicos para avaliar o comportamento de uma bacia hidrográfica, como, por exemplo, prever as conseqüências de modificações extremas no uso do solo; as vazões decorrentes de determinadas chuvas intensas; o efeito da construção de açudes; o impacto da urbanização de uma bacia; etc. Resposta: C Pessoal,
  • 44. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 44 Até a próxima aula. Bons estudos e um abraço, Reynaldo QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA 01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico. 02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento superficial. 03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório. 04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a água captada converge para um único ponto de saída, o exutório. 05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do terreno e dos aqüíferos são os mesmos. 06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume de água escoado anual, P é o volume de precipitação anual, I é o volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual, pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o volume de água produzida por uma bacia. 07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes que a água chegue aos canais naturais. 08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas.
  • 45. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 45 09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida por obras de drenagem urbana. 10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia. 11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve para medir a intensidade e duração de chuvas. 12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um equipamento destinado a medir a quantidade de precipitação. 13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de um curso d'água é o tempo necessário para que, a partir do início de uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo. 14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em uma determinada seção de um rio. 15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características similares. 16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de tempo de retorno, enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno. 17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é uniformemente distribuída na bacia.
  • 46. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 46 18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide automaticamente o risco de inundações a que a população ainda estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de drenagem completo. 19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles. 20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem. O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro da bacia em estudo. 21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite a determinação da precipitação média em uma região. 22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo. 23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite transferência de informações entre bacias para estudo de vazões mínimas em um rio. 24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões instantâneas observadas. 25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões máximas de um rio.
  • 47. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 47 26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos. 27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo. 28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média aritmética das leituras dos pluviômetros espalhados na área. Se os pluviômetros estiverem mal distribuídos, a média não será representativa. 29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno implicam menores intensidades. 30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção transversal do canal, isto é, Q = V A. 31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s. 32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com níveis de água do rio. 33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas. 34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis. 35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais de baixa permeabilidade. 36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da vegetação é constatada na interceptação e posterior evaporação da
  • 48. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 48 água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no solo. 37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas de árvores foi de 3 mm. 38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois, além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica da mesma. 39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado. 40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução do coeficiente de escoamento superficial dessa área. 41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e mínima, entre outros. 42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à maior vazão instantânea registrada na bacia. 43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do vertedor em épocas de cheias.
  • 49. AUDITOR - HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS – TCDF/2012 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Prof. Reynaldo Lopes www.pontodosconcursos.com.br 49 44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser aceitável. 45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período. 46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento laminar ou a de escoamento turbulento. 47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre considerados condutos livres, enquanto as tubulações são denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da água for diferente da atmosférica. 48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento. 49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da conservação de quantidade de movimento para fluidos. 50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e sua declividade longitudinal. 51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. 52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal.