O dimensionamento dos vertedouros de reservatórios é, na maioria das vezes, realizado através de modelos probabilísticos ajustados para vazões máximas médias diárias. Isto pode causar o subdimensionamento do vertedouro, levando a sérios riscos de galgamento da barragem. Para evitar esse problema é preciso avaliar o hidrograma contínuo da cheia de projeto, de modo a considerar a vazão máxima instantânea, ou vazão de pico, como a maior vazão que chegará até o reservatório e simular o comportamento do reservatório com base nesse hidrograma, nas características hidráulicas do vertedouro e nas regras operativas das comportas. Este estudo propõe um método que permita estimar o hidrograma instantâneo de uma cheia, com base em vazões médias diárias. Com isso, é possível obter a vazão da cheia em função do tempo, dado indispensável em estudos de propagação e abatimento de enchentes. Além disso, como a informação mais importante deste hidrograma é a vazão de pico, desenvolveu-se uma fórmula prática para a sua estimativa, também com base nos dados de vazão média diária. Os resultados obtidos foram satisfatórios, melhorando consideravelmente os resultados obtidos por métodos tradicionais, propostos na literatura. 

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia de cálculo, simples e prática para pré-dimensionamento ou avaliação de bacias de detenção constituídas de órgãos extravasores com orifício, vertedor retangular ou os dois funcionando simultaneamente. O método é baseado na usual técnica de propagação através do reservatório que associa a equação do armazenamento hidrológico com aquelas que descrevem o escoamento através das estruturas evacuadoras. As equações foram rearranjadas em termos de cinco parâmetros adimensionais que descrevem a natureza hidrológica/ hidráulica/topográfica do problema. Um modelo computacional foi elaborado para resolução das equações diferenciais correspondentes usando um esquema implícito de diferenças finitas. Os valores adimensionais máximos das principais variáveis de projeto foram postos em forma de gráficos, para várias combinações dos parâmetros adimensionais. O uso dos gráficos é ilustrado através de exemplos de aplicação de prédimensionamento de uma estrutura de controle no meio urbano. Os gráficos desenvolvidos são particularmente indicados para análises expeditas em fase de pré-dimensionamento. 

A hipótese básica de que o vento age como fator principal determinante da hidrodinâmica da Lagoa Itapeva foi testada neste trabalho. Para tanto, uma caracterização temporal (diária e sazonal) foi efetuada para as variáveis meteorológicas e hidrológicas. A direção predominante dos ventos na região foi entre os quadrantes NNE-ENE e SW-W. O fetch efetivo calculado em função das direções predominantes de ventos sazonalmente possibilitou a compreensão dos padrões hidrodinâmicos espaciais e temporais na Lagoa Itapeva. O nível d?água respondeu à ação do vento de forma bastante direta, ocorrendo um deslocamento da massa d?água no sentido deste. A velocidade do deslocamento d?água foi a variável hidrológica mais dependente das combinações entre velocidade e direção do vento, agindo de forma distinta entre os pontos na lagoa sazonalmente. Padrões entre velocidade do vento e velocidade d?água puderam ser constatados. A análise de variância (ANOVA) evidenciou que, numa escala temporal, o efeito do dia foi muito mais significativo no comportamento hidrodinâmico do que o efeito da hora. Em escala espacial, existiu uma variância significativa horizontalmente. O comportamento hidrodinâmico da Lagoa Itapeva ficou bem retratado, onde o ponto Centro realmente foi delimitado por um espaço físico de transição entre os extremos, com comportamentos ora semelhantes ao ponto Sul e ora, ao ponto Norte. 

Modelos hidrológicos chuva ? vazão são utilizados em diferentes áreas dos recursos hídricos. Estes modelos possuem parâmetros que caracterizam uma determinada bacia e necessitam ser ajustados com dados observados de vazão. A calibração de modelos hidrológicos pode ser uma tarefa tediosa quando realizada por tentativa e erro, especialmente quando o usuário do modelo é pouco experiente. Já o ajuste automático é realizado por otimização através de técnicas iterativas, que possuem as seguintes limitações: solução com mínimos locais; solução matemática encontrando parâmetros distantes da realidade física, limitações das funções objetivo, entre outros. Este artigo apresenta um método de calibração automática, recentemente proposto por Yapo et al. (1998), que simplifica o processo de calibração, mas mantém algumas características desejáveis da calibração manual, em especial a consideração de várias funções objetivo ao mesmo tempo. São apresentados resultados utilizando o modelo IPH2 em uma bacia de 989 km2 no estado de Santa Catarina, considerando, ao mesmo tempo, até três funções objetivo. 

Revista Brasileira de Recursos Hídricos
Volume. 8 - nº 3 - Jul/Set

BR

EN

Determinação Experimental do Expoente Politrópico em Sistemas Hidráulicos ? Escala Piloto

A presença de bolsões de ar em sistemas hidráulicos de transporte de água provoca descontinuidades na coluna líquida que podem causar sobre-pressões perigosas. A partida de uma bomba ou a abertura de uma válvula a montante com a linha parcialmente cheia de ar podem originar sérios transientes. No tratamento matemático de tais situações, no que concerne ao ar aprisionado, é necessário o uso da equação politrópica, cujo valor do expoente n depende da transformação sofrida pelo ar retido, que normalmente é considerado como um gás perfeito. Transformações muito lentas conduzem a n = 1,0 e as muito rápidas a n = 1,4, pois nesse caso as condições as aproximam às transformações adiabáticas. Dependendo do valor adotado para o expoente politrópico, o erro no cálculo da sobrepressão máxima gerada nos transitórios citados acima, pode chegar a ser superior a 100%. Assim, é importante avaliar o valor do coeficiente n, entre os dois valores, para efeito de projeto ou dimensionamento dos acessórios de controle dos transientes hidráulicos. O presente trabalho apresenta uma metodologia experimental para a determinação do expoente politrópico (n) em um sistema hidráulico gravitacional, em escala piloto de laboratório, a partir de dados obtidos em cinco ensaios realizados sob diferentes condições. 

Um experimento foi desenvolvido em campo aplicando efluentes de indústria de couro em solo em suas condições naturais (356 L m-2 em três episódios), para observar o comportamento do Cr, Fe, Mn e Al em zona não saturada. O monitoramento da variação da qualidade da solução do solo foi efetuado durante dois anos. Observou-se forte retenção do Cr pelo solo, porém, em algumas campanhas de amostragem este elemento foi detectado em solução do solo após forte impactação (aplicação de 189 L m-2 de efluentes). Os teores de Fe diminuíram com o tempo indicando reações de coprecipitação com o Cr. O Al e o Mn apresentaram aumento de disponibilidade acompanhada da diminuição gradativa do pH (< 5,0). O Mn, natural do meio, foi deslocado podendo ter sofrido redução direta de seus oxi-hidróxidos pela matéria orgânica e/ou Cr(III). Junto com o Mn, o Cr(VI) foi detectado em períodos de maior pluviosidade, indicando fenômenos de adsorção seguida de oxi-redução. Os sais, em elevada concentração nos efluentes, foram lixiviados em profundidade (até 4,00 m) acompanhados da disponibilização do Al e Mn, indicando a existência de mecanismos de troca iônica. 

Um modelo matemático de otimização baseado em algoritmos genéticos foi desenvolvido e aplicado para determinar a operação ótima em tempo real de um sistema de recursos hídricos sujeito a múltiplos usos e composto por um reservatório e um conjunto de poços. O sistema é responsável pelo abastecimento da cidade de Matsuyama, no Japão. O objetivo é encontrar a alocação ótima diária de água da barragem e dos poços para abastecimento e irrigação de acordo com a previsão de chuva num dado horizonte de operação. Para fins de comparação, o problema é resolvido também por uma técnica tradicional de otimização, mas os resultados mostram que o algoritmo genético encontra soluções melhores. 

A Modelagem Orientada a Objetos (MOO) é uma metodologia de modelagem baseada na forma natural como o ser humano pensa o mundo em que vive e em três processos de organização mental que lhes são peculiares: a diferenciação, a distinção todo-parte e a percepção de classes distintas. Para tanto, permite, a partir da conceituação geral do sistema a ser modelado (domínio do problema) e da definição de seus limites e abrangência, a abstração de seus principais componentes (objetos e classes), identificando atributos(dados) e comportamentos (procedimentos e funções), bem como os serviços que cada componente pode prestar ao todo (responsabilidades do sistema). A partir disso, com a utilização de mecanimos que lhe são próprios, tais como a herança e o polimorfismo, apresenta significativa vantagem na administração da complexidade dos sistemas modelados. A aplicação da MOO a Sistemas de Recursos Hídricos foi o objeto principal deste trabalho, o qual, em virtude da extensão do assunto e de uma melhor adequação para a exposição dos temas abordados, foi dividido em dois artigos. Dessa forma, apresenta-se, neste primeiro, uma metodologia de modelagem fundamentada nos princípios e mecanismos básicos da MOO e, como aplicação, um Modelo Básico de Objetos e uma Biblioteca de Classes Básica concebidos segundo o contexto de uma Rede Hidrográfica, os quais podem ser aplicados à modelagem de diferentes problemas tais como aqueles voltados para o Planejamento de Uso da Água, para o Controle de Cheias ou à Qualidade da Água. O artigo seguinte faz a abordagem de um Modelo de Objetos Aplicado ao Planejamento de Uso da Água, apresenta uma Biblioteca de Classes Especializada, derivada da anterior e um aplicativo - o PROPAGAR MOO - construído com a utilização da mesma. 

Neste trabalho procurou-se quantificar os fluxos subsuperficial e superficial em um canal de alta declividade com uma camada de cascalho no leito, com a finalidade de relacionar as vazões com as características hidráulicas do canal. Nos cursos naturais de água com alta declividade, o leito é formado de uma grossa camada de cascalho e duas condições de escoamento podem ser observadas. A primeira, a condição mais comum, quando o fluxo fica confinado na camada de cascalho e a segunda, na ocorrência de cheia, quando a superfície da água fica bem acima da camada de cascalho. O comportamento hidráulico do leito de cascalho foi investigado experimentalmente e os resultados mostraram que para o escoamento através da camada de cascalho, a lei de Darcy precisa ser modificada para este tipo de meio poroso e a relação proposta por Stephenson parece ser bastante satisfatória. Para a segunda condição de escoamento, foi analisada a variação da resistência do leito de cascalho. A equação desenvolvida por Ugarte e Madrid, para o cálculo da resistência ao fluxo através da modificação do coeficiente n de Manning, e as equações de Hey e de Bathurst, para o coeficiente f de Darcy-Weisbach, foram avaliadas e essas equações mostraram-se ser satisfatórias em certas condições associadas do tamanho do material e da declividade do leito. 

O presente trabalho objetiva apresentar noções práticas de utilização do traçador fluorescente ?Rodamina B?, fornecendo subsídios a quem necessite valer-se de tal método sem possuir experiência anterior. A opção pelo método da medição da radiância em aerofotos, em detrimento do método da medição da fluorescência ?in situ?, prendeu-se fundamentalmente a duas questões: primeiro, a disponibilidade dos equipamentos e recursos necessários e, segundo, ao fato dos experimentos terem sido realizados na superfície da coluna d?água viabilizando a aplicação do método. Afim de adaptar o método à região e proporcionar o estudo de caso, foram utilizados dados de cruzeiros realizados em 1997 e 1998, na região sul do estuário da Lagoa dos Patos. A metodologia consistiu em gerar manchas superficiais e monitorar sua dispersão com o auxílio de fotografias aéreas e amostragem seqüencial da água, em transectos ortogonais sobre as manchas. As curvas contínuas de concentração de ?Rodamina B? foram obtidas através da correlação entre as absorbâncias determinadas nas amostras de água e as radiâncias extraídas das aerofotos, para pontos comuns. O trabalho apresenta os tipos de traçadores fluorescentes químicos mais comuns, sua aplicação e forma de escolha. Descreve o preparo em laboratório e os cuidados necessários para seu transporte e uso no campo. São apresentados, passo a passo, o planejamento do experimento, os equipamentos e infraestrutura necessários, a liberação do traçador, a coleta das amostras e a realização das aerofotos, bem como todo o trabalho posterior de tratamento e análise dos dados obtidos. Com os dados obtidos pode-se, também, determinar o coeficiente de difusão turbulenta da região e validar um modelo matemático de dispersão superficial, o que será motivo de outros artigos científicos.