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GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL – GDF SECRETARIA

1. Profundidade Vaz o E Altura a Profundidade Vaz o das bombas pode ser controlado dinamicamente atrav s de regras de controle Control Rules definidas pelo usu rio Os principais par metros de entrada de uma bomba s o e Nomes dos n s de entrada e de sa da 116 E N G E N H A R A Governo do Dware F e Nome da curva que representa o comportamento da bomba e Estado inicial da bomba ligada ou desligada Reguladores de vaz o Flow Regulators S o estruturas ou dispositivos utilizados para controlar e derivar as vaz es dentro do sistema de tranporte do escoamento Fisicamente s o implantadas para e Controlar as emiss es das unidades de armazenamento e Prevenir fen menos de entrada em carga inaceit veis para os condutos e Deriva o de vaz es para tratamento em sistemas de intercepta o Os elementos reguladores de vaz o podem ser os seguintes e Orif cios Orifices e Verteduros Weirs e Descargas Outlets Orif cios Orifices S o empregados para modelar descargas e estruturas de deriva o no sistema de drenagem Estes elementos normalmente s o aberturas nas paredes dos po os de visita sistemas de armazenamento ou comportas de controle S o representados no SWMM como um alinha que conecta dois n s Um orif cio pode ter forma circular ou retangular estar localizado na parte superior ou no n de montante do conduto e eventualmente contar com uma v lvula
2. entrada inserido no n Em vez disso o usu rio pode desejar representar o fluxo que ocorre na superf cie de forma expl cita No caso de canais abertos isto pode significar inunda o de estradas t neis e pontes assim como o surgimento de novas reas de armazenamento por inunda o Em sistemas fechados as inunda es ocorrem nas ruas e becos mais baixos do sistema Podem tamb m fluir para acumular se em depress es como em reas de estacionamento por es e simulares 129 GDF ERA RE M AT N G E N H A R A Governo c Dwtrio Feder 4 EQUIPE T CNICA E DE APOIO 4 1 Governo do Distrito Federal GDF Governador Jos Roberto Arruda 4 2 Secretaria de Estado de Obras Secret rio de Obras M rcio Machado Secret rio Adjunto Jaime Alarc o Subsecret rio de projetos de engenharia Dalmo Rebello Silveira Subsecret rio de acompanhamento controle e fiscaliza o de obras Mauricio Canovas Segura Subsecret ria de gerenciamento de programas de obras Renilda Teixeira Vieira Toscanelli Diretoria da Unidade de Administra o Geral UAG Paulo Olivieri Assessoria Jur dica Henrique Bernardes 4 3 Equipe de coordena o e apoio da contratante Secretaria de Estado de Obras Edson Jos Vieira Patr cia Marc Cristianne de Menezes Milhomem ADASA Paulo Guimar es J nior Carlos Francisco Pena Ribeiro NOVACAP Vanessa Figueiredo M de Freitas Cl udio M rcio Lopes Siqueira 4 4 Concremat Engenhari
3. esta informa o indicada na tela que aparece imediatamente ap s a simula o 1 5 2 Escoamento em reservat rio O m todo de Puls para propaga o de cheias em reservat rio est baseado na equa o de continuidade concentrada equa o 1 46 sem contribui o lateral e a rela o da vaz o de sa da do reservat rio em fun o do armazenamento O f S considerando a linha de gua do reservat rio horizontal Discretizando a equa o da continuidade 1 46 num intervalo At S S nt 05 0 p 05 0 0 5 1 1 1 62 Onde l s o as vaz es de entrada ao reservat rio ao in cio e ao final do intervalo de tempo O O s o as vaz es de sa da ao in cio e fim do intervalo de tempo S S s o os armazenamentos ao in cio e ao final do intervalo de tempo O termo da direita da express o 1 62 conhecido ao in cio de cada intervalo de tempo Para obter O necess rio utilizar a rela o equa o1 63 constru da a 25 f 0 5 0 1 63 At O modelo permite que a rela o 1 63 seja calculada a partir da rela o cota volume do reservat rio e das caracter sticas das estruturas de sa da de gua 4 GDF M PPP EELELELEXI Governo o Dwarto Feder coeficiente de descarga de vertedor ou descarregador de fundo largura e cota da crista do vertedor etc A equa o do descarregador de fundo utilizada no modelo expressa por Q C A 42 g Az 1 64 Onde C o coeficiente de va
4. o matem tica capaz de descrev las completamente ou porque o conhecimento dos processos envolvidos nessas rela es apenas parcial Assim na maioria dos casos a modelagem hidrol gica torna se somente uma representa o aproximada da realidade Da mesma forma os modelos hidr ulicos possibilitam uma representa o de sistemas e redes de drenagem naturais ou artificiais permitindo compreender seu funcionamento frente a condi es espec ficas Embora exista uma infinidade de modelos hidrol gicos e hidr ulicos aplic veis as mais diversas situa es foi selecionado para a utiliza o no Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal um sistema computacional modulado denominado IPHS1 que abrange diversos algoritmos de utiliza o conhecida na hidrologia e o modelo de simula o hidrol gica hidr ulica SWMM Storm Water Management Model Al m do crit rio de aplicabilidade essa escolha tamb m considerou a possibilidade de acesso a estes modelos de forma gratuita pelo p blico alvo O presente Manual T cnico n o tem a pretens o de substituir os manuais originais dos respectivos modelos Tem como objetivo dar subs dios para a utiliza o dos modelos dentro do escopo deste Plano Diretor Celso Queiroz Coordenador m GDF LISTA DE FIGURAS Figura 1 1 Exemplo de discretiza o bacia do rio Paranhana no RS 7 Figura 1 2 Hietograma de projeto dos blocos alternados rrena
5. 1 5 3 Deriva o A deriva o de vaz es pode ser realizada da seguinte maneira e Determinando diretamente a percentagem de vaz o que vai ser extra da do canal principal opera o hidrol gica indicada para a vers o Fortran e O programa estima automaticamente a partir das caracter sticas f sicas dos canais envolvidos a vaz o de deriva o O valor derivado automaticamente subtra do da vaz o do canal principal que pode continuar em outros trechos de simula o Para o c lculo autom tico o algoritmo empregado para simular o escoamento numa deriva o de vaz es baseia se nas seguintes hip teses simplificativas de fluxo a rela o biun voca das vaz es com o n vel da gua b na vizinhan a da diverg ncia os n vel da gua s o iguais no canal de deriva o e no canal principal a jusante da deriva o Assim a equa o de continuidade Q Q Q 1 66 Empregando a equa o de Manning para a declividade de energia tem se 1 67 h h 1 68 Substituindo 1 67 e 1 68 em 1 66 e isolando Q fica 1 69 z 1 69 ECT 9G 1 f i P B 5 n Sendo Q Q Q vaz es no canal principal a montante da diverg ncia vaz o derivada e vaz o no canal principal a jusante respectivamente P P s o os per metros molhados no canal de deriva o e no canal principal a jusante da deriva o respectivamente h h s o os n veis da gua no canal de deriva o e no canal pr
6. o poder ser GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Detrao Feder continuada e a cada vez um PC ou Reservat rio ser inserido na rea de Projetos O procedimento acima permitir que o usu rio crie todos os Pontos de Controle e Reservat rios que desejar A inserc o poder ser feita em qualquer ordem entretanto para facilitar a organiza o do Projeto sugere se que isso seja feito de montante para jusante necess rio que se diga que mesmo para uma opera o hidrol gica simples de transforma o precipita o vaz o em uma Sub bacia torna se necess ria exist ncia de pelo menos um Ponto de Controle que possa receber essa Sub bacia Nesse caso o Ponto de Controle ter apenas a finalidade de receber a Sub bacia e a opera o hidrol gica que ele representa ou seja a soma de hidrogramas na medida em que existe apenas um hidrograma o da pr pria Sub bacia ser desconsiderado A Figura 2 9 ilustra os primeiros passos para a constru o de uma rede Primeiro foram colocados os PCs PC1 e PC2 e o Reservat rio PC3 nesta ordem O passo seguinte a liga o com Trechos de gua conforme descrito abaixo 2 Para a liga o dos PCs Reservat rios com Trechos D gua dever ser selecionado na Barra de Ferramentas Hidrogr fica o cone de criar um trecho de rio ligando dois pontos de controle Isso feito o usu rio selecionar o primeiro PC ou Reservat rio de montante e depois o PC
7. cronas e histograma tempo rea PORTO 1995 27 4 GDF SOTEN Governo o Detrto f edes A determinac o do HTA pode ser substitu da sem muito erro pelo uso de um histograma sint tico O referido histograma obtido admitindo se que o tempo de percurso proporcional dist ncia do ponto em estudo se o principal No modelo foi inclu da a representa o do HTA a partir das diretivas do HEC 1974 Figura 1 12 A rea acumulada de contribui o relacionada ao tempo de percurso pelas seguintes equa es A sa 0 T 1 2 1 24 A 21 a 1 T O T 1 2 1 25 a 0 5 1 26 Onde A a rea acumulada expressa relativamente rea total T o tempo em unidades do tempo de concentra o n um coeficiente que varia com a forma da bacia Figura 1 12 a Forma retanautar n 1 100 MN A ES Z o o os 1 0 b Los nguio ne 2 a c Geral ne 1 5 Figura 1 12 Forma do histograma tempo rea para diferentes valores do par metro n HEC 1974 Cada l mina de chuva efetiva distribu da no tempo pelo HTA e filtrada pelo reservat rio linear simples RLS A vaz o de sa da calculada cada intervalo de tempo como Qu Que evi i e 1 27 Onde Q a vaz o de sa da no instante t VE 4 a vaz o de entrada ao RLS K a constante de armazenamento do RLS Os par metros s o fornecidos pelo usu rio ou podem ser calculados pelo modelo utilizando
8. e Holtan Modelo IPH II M todo de Horton modificado A base principal do modelo IPH Il um algoritmo de separa o do escoamento desenvolvido por Berthelot 1970 O autor utiliza a equa o da continuidade em combina o com a equa o de Horton 1937 e uma fun o emp rica de percola o Berthelot et al 1972 Sanchez 1972 e Mufioz e Tucci 1974 utilizaram este algoritmo para compor um modelo precipita o tendo sido aplicado com bons resultados em diversas bacias brasileiras O IPH Il composto pelos seguintes algoritmos a Perdas por evapora o e intercep o b Separa o do escoamento c Propaga o dos escoamento superficial e subterr neo pelo m todo de Clark ser visto mais a frente Na Figura 1 3 poss vel observar o fluxograma do modelo que representa o processo de c lculo em um intervalo de tempo R ONCREMAT E E N H A R I GDF Governo o Dwirtio Federal WHrIbi Raux Ibih At Sl ai b idl T bt S Vi Ib A t Raux Ib b A t 1 In h Vaux VesP 4 t Vi Vaux ES VKsup Qsub QsubEXIN L Ksub Vp I EXIN 1 Ksub i Qr QsupeQsub Figura 1 1 3 JURY de c lculo do modelo IPH MINE 1998 12 4 GDF n EANAN N G E N H A R A a Perdas por evapora o e intercep o Como o sistema de modela o IPHS1 orientado a eventos n o se inclui dentro do modelo IPH Il o algoritmo de tratamento da evapora o visto que esta resulta
9. lculo seg M Auto 0 Dk Cancelar Figura 2 26 Janela da Propaga o M todo de Muskingum Cunge Linear iili M todo de Muskingum Cunge N o Linear O M todo de Muskingum Cunge N o Linear necessita dos seguintes dados comprimento do trecho de propaga o m a cota de fundo de montante m a cota de fundo de jusante m a altura do canal m a largura do canal m a rugosidade dos subtrechos o n mero de subtrechos e o intervalo de tempo de c lculo Da mesma forma que no anterior o n mero do hidrograma de contribui o lateral quando houver automaticamente detectado pelo programa de modo que o usu rio n o tem acesso a este campo Figura 2 27 Muskingum Cunge n o Linear Comprimento do Trecho de Propaga o m 1500 Cota de Fundo de Montante m Cota de Fundo de Jusante m Altura do Canal m Largura do Canal m Rugosidade dos Sub Trechos 0 02 N mero de Sub Trechos Adr Intervalo de Tempo de C lculo sea Dk Cancelar 82 4 GDF Governo o Detrto Federal SUUS Len Figura 2 27 Janela da Propagac o M todo de Muskingum Cunge N3o Linear M todo de Muskingum Cunge com Plan cie de Inunda o No M todo de Muskingum Cunge com Plan cie de Inunda o al m dos dados referentes calha principal a largura e altura do canal m o comprimento do trecho de propaga o m as cotas de montante e de jusante m
10. mero de descargas de sistemas unit rios e Avalia o do impacto do aporte e infiltra o no sistema de descarga de guas residuais Do ingl s Best Management Practices traduzem se como Boas Pr ticas de Gest o 103 GDF LL C O N C R E M M N G E N H A R A Governo o Dwarto Feder e Gerar cargas de fontes de polui o n o pontual para estudos de acumula o de poluentes e Avaliar a efic cia das BMPs para reduzir a carga poluente durante eventos de chuva 3 1 3 Instala o do programa A Vers o 5 do SWMM foi projetada para funcionar em sistemas operacionais Windows 98 NT ME 2000 XP para computadores compat veis com IBM Intel distribu do como um nico arquivo epaswmm5 setup exe que cont m um programa de instala o autom tica Para instalar 1 Selecione Executar a partir do Menu Iniciar do Windows 2 Digite o caminho completo onde se localiza o arquivo epaswmms5 setup exe ou clique no bot o Procurar para localizar o arquivo em seu computador 3 Pressione o bot o OK para iniciar o processo de instala o O programa de instala o solicitar que informe a pasta onde pretende instalar o SWMM A pasta padr o C V Program Files V APE SWMM 5 0 Ap s a instala o ser conclu da o Menu Iniciar ter uma nova op o chamada APE SWMM 5 0 Para iniciar o SWMM basta selecionar a guia e clicar na op o APE SWMM 5 0 que aparece no submenu correspondente o nome do ar
11. n o s o significativos o modelo da onda cinem tica uma alternativa suficientemente precisa e eficiente para modelar o transporte com tempos de simula o longos Modelo da Onda Din mica Dynamic Wave este modelo resolve as equa es completas unidimensionais de Saint Venant e portanto gera os resultados mais precisos Estas equa es representam a aplica o da equa o da continuidade e da quantidade de movimento nos condutos e da continuidade dos volumes nos n s Com este modelo poss vel representar o escoamento sob press o quando um conduto fechado se encontra completamente cheio de modo que a vaz o que escoa pelo mesmo pode exceder a capacidade da tubula o completamente cheia determinada por Manning As inunda es ocorrem quando a profundidade n vel de gua nos n s excede o valor m ximo dispon vel neles Esse excesso de vaz o pode perder se ou gerar um ac mulo na parte superior do n voltando a entrar no sistema de drenagem posteriormente Este modelo contempla os efeitos de ressalto hidr ulico perdas nas entradas e sa das dos po os de visita fluxo inverso efeitos de remanso ou escoamento sob press o Visto que resolve de forma simult nea os valores dos n veis de gua nos n s e as vaz es nos condutos pode ser aplicado a qualquer tipo de configura o de rede incluindo casos que contenham n s com multiplos divisores de escoamento para jusante do mesmo Trata se do m todo adequado
12. o Linear para Condutos Fechados x Dados Gerais Comprimento do Trecho m Cota de fundo de Montante m Cota de fundo de Jusante m fi 500 0 5 Vaz o Refer ncia m s V Auto Int Simula o v Auto Sub Trechos IV Auto 0 E E Trecho Principal 1 Tipo da Se o Di metro m Largura m Talude Esq 1 z Talude Dir 1 2 Rugosidade Trechos Paralelos ao trecho Principal Tipo da Se o Altura m Largura m Talude Esq 1 2 Talude Dir 1 2 Rugosidade i mewon s MO CC a Tipo da Se o Altura m Largura m Talude Esq 1 2 Talude Dir 1 2 Rugosidade Trapezoidal 2 i I 0 02 Tratamento de excessos Imagem da Se o Trapezoidal C Armazenar Propagar Superficialmente Rugosidade da Rua o 03 Redimensionar Se o de Refer ncia 2 J Jv Altura Declvidade a Dieta Ok Cancelar Figura 2 29 Janela de Propaga o M todo de Muskingum Cunge N o Linear em condutos fechados 2 8 4 Edi o de Reservat rios Os reservat rios correspondem ao Modelo Rio e neste a modelagem do amortecimento de ondas de cheia realizado pelo m todo de Puls A edi o de um Reservat rio feita da seguinte forma d se um duplo clique com o ponteiro do mouse sobre o Reservat rio na rea de Projeto ou ent o atrav s do cone apropriado do Gerenciador d
13. o usu rio dever utilizar o bot o esquerda do campo selecionado para abrir a janela HU Figura 2 21 e nesta inserir o N mero de Ordenadas do HU bem como seus valores HU x N mero de Ordenadas do HU E Ordenada N DK Cancelar Figura 2 21 Janela do M todo HU observado Escoamento Superficial Hidrograma Triangular do SCS Para utilizar o Hidrograma Unit rio Triangular SCS o usu rio dever fornecer a declividade da bacia caso n o tenha fornecido o tempo de concentra o da mesma Caso o usu rio tenha fornecido o tempo de concentra o este campo n o estar dispon vel 4 GDF SEFETTELUECINI Governo o Dwtrto Feder Escoamento Superficial M todo HYMO Nash Modificado Selecionando o M todo Nash Modificado o usu rio dever fornecer na janela HYMO Figura 2 22 o valor do par metro de retardo do reservat rio linear simples k e o tempo de pico do HU em h No caso desses valores serem desconhecidos o usu rio pode fornecer a diferen a de n vel da sub bacia e o comprimento do canal principal de modo que aqueles valores possam ser calculados pelo modelo em fun o desses HYMO i ix Retardo do Reservat rio Nash k fi Tempo de Pico do HU h 15 Diferen a de Nivel da Sub Bacia m o Comprimento do Canal Principal km p DK Cancelar Figura 2 22 Janela do M todo HYMO Nash Modificado Escoamento Superficial M t
14. ou Reservat rio de jusante do Trecho D gua que deseja inserir Imediatamente o Trecho D gua ser inserido O usu rio dever observar a corre o da dire o de fluxo pela dire o da seta contida no objeto Trecho D gua A a o acima pode ser continuada at que todos os Trechos D gua tenham sido inseridos No caso da Figura 9 foi inserido primeiro o Trecho D gua TA ligando o PC1 ao PC2 e depois o Trecho D gua TA2 ligando o PC2 ao PC3 O passo seguinte correspondeu inser o das Sub bacias LL C O N C RE M AT 4 GDF E E N G E N H A R A Governo do Omaras F 3 Para a inser o de Sub bacias ou de Deriva es Para inserir uma sub bacia ou deriva o o usu rio dever fazer a sele o do cone Sub bacia ou Deriva o na Barra de Ferramentas Hidrogr ficas e ap s clicar em cada PC pressionando o bot o esquerdo do mouse com o ponteiro sobre o mesmo Isso far com que um cone Sub bacia ou da Deriva o apare a junto ao PC ligado a ele por uma linha tracejada sub bacias B1 a B4 na Figura 2 9 Uma nica sub bacia tamb m pode estar ligada a um trecho d gua conforme a Figura 2 9 sub bacia B3 esta opera o n o permitida para o caso da Deriva o que pode ser conectada a um PC amp 8 mi m Proj 1 E B1 Ll Pc wj PC 1 wj PC2 amp Sub Bacias na SubBacia 1 na SubBacia 2 wj SubBacia 3 A SubBacia 4 e Trechos D gua na TrechoDagua 1 na TrechoDagua
15. 2 encontram se alguns importantes elementos que comp e a interface que permite o gerenciamento das diferentes opera es proporcionadas pelo IPHS1 a Barra de Menus a Barra de Ferramentas Principal a rea de Projeto a Barra de Ferramentas Hidrogr fica a Caixa de T tulo Descri o e Coment rios e a Barra de Avisos 4 GDF STEFETELBECINI Governo o Dwtrto F IPHS1 2 11 SEM NOME leS B arquivo visualizar Projeto Utilit rios Janelas Ajuda ax bag exa lt Wy zsm A aml Pro 1 m 4 D HH t EE Construa a rede hidrol gica utilizando a paleta de componentes ao lado Os objetos dispon veis s o os PCs BI eos Reservat rios ti que s o os n s do sistema a ser simulado as bacias a que representam a simula o P Q e os trechos de escoamento em fio ou canal 5 Trechos D gua formando assim uma rede Voc tamb m poder conectar Deriva es D aos n s Um duplo click na janela ou em um componente abrir seu di logo de dados Os objetos tamb m possuem menus suspensos que s o ativados atrav s do bot o de fun o de seu mouse Objeto selecionado Proj 1 oce Figura 2 1 Tela principal do IPHS1 A Barra de Menus possibilita o acesso a todas as fun es do IPHS1 algumas das quais est o tamb m disponibilizadas atrav s da Barra de Ferramentas Principal Ambas ser o descritas minuciosamente no pr ximo item A rea de Projeto como j foi dito acima pode ser v
16. A R A Governo So Owtrito Federal Selecionar a op o Simular do Menu Projeto ou no cone correspondente na Barra de Ferramentas Principal Ao serem acionadas quaisquer das duas op es acima o IPHS1 ir primeiro realizar um diagn stico autom tico para verificar a exist ncia de alguns erros fatais Isso feito o IPHS1 construir o arquivo de entrada do IPHS1 DOS e o executar Figura 2 36 IPHS1 Auto hd ARQUIVO DE SAIDA NIPHSINIPHS1 3NEREMPLOSNBACIAHTINCASABOBA sai ARQUIVO DE ERRO NIPHSINIPHS1 INEREMPLOSNBACIAHOINCASABOBA err Numero total de operacoes hidrologicas Realizando a operacao hidrologica numero Realizando a operacao hidrologica numero Realizando a operacao hidrologica numero Realizando a operacao hidrologica numero Realizando a operacao hidrologica numero DR ALONG DTCAL 368 00000A Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando Realizando a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao a operacao hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica hidrologica numero numero numero numero numero numero numero numero numero numero numero numero fre fo fo jo I I PH EB CUOBUONHDOOVIO AWN e F
17. IPHS1 2 2 1 Instalando o programa O IPHS1 apresenta um nico arquivo de instala o o PHS1 exe o qual pode ser adquirido gratuitamente atrav s do site http www h2bio net Basta salvar esse arquivo em qualquer diret rio do disco r gido ou ent o realizar a instala o diretamente de um CD Iniciado o programa de instala o o usu rio dever seguir exatamente as instru es ali contidas O programa de instala o sugere um caminho b sico do tipo C Arquivo de Programas O usu rio pode aceitar a sugest o ou ent o indicar outro caminho Deve GDF CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Destra Feder entretanto ficar ciente de que escolhido o caminho o IPHS1 ir a partir dele criar um diret rio pr prio como se segue C lArquivo de ProgramasMPHS1 Caso o caminho indicado seja outro este diret rio ser criado sob ele 2 2 2 Desinstalando o programa O processo de desinstalac o do IPHS1 tamb m muito simples sugerindo se ao usu rio que fa a isso a partir da op o Instalar Desinstalar Programas do Painel de Controle do Windows Para isso basta localizar na janela correspondente o IPHS1 selecion la e ativar o desinstalador seguindo depois as instru es 2 3 Interface do IPHS1 2 3 1 Janela principal O IPHS1 quando iniciado apresenta ao usu rio uma janela semelhante demonstrada na Figura 2 1 e que constitui a janela principal do aplicativo Na janela principal Figura 2
18. IPHS1 o qual permite ao usu rio a determina o do hidrograma de projeto atrav s da escolha da combina o de alguns algoritmos existentes na literatura e de utiliza o consagrada desta forma compondo seu pr prio modelo A modula o did tica pois permite ao usu rio diferentes combina es e sua consequente compara o e entendimento do sistema representado Tamb m permite a escolha mais adequada do modelo que melhor represente as diferentes realidades existentes nos sistemas naturais O modelo permite representar a discretiza o do sistema em dois m dulos b sicos Bacia e Rio Sua caracter stica modular permite a subdivis o da bacia em um grande n mero de sub bacias incluindo se barragens e sua opera o Os algoritmos do sistema foram extensamente testados No entanto devem ser utilizados criteriosamente para sistemas singulares respeitando os limites de aplicabilidade de cada um dos algoritmos Por exemplo o modelo Muskingum em suas diferentes vers es n o pode ser utilizado para a simula o de escoamento em np GDF 4 CONCREMAT E N G E N H A R A Governo c Omari Feder rios sujeitos a invers o de vaz o ou a efeitos de jusante fundamental que o usu rio tenha em mente que um projeto obra de um engenheiro ou profissional habilitado para tal e nunca de um programa computacional Este apenas uma ferramenta que bem utilizada poupa tempo e amplia o horizonte de an lise Na seq
19. Os principais par metros de entrada dos condutos s o e Nome dos n s de entrada e sa da e Altura do conduto em rela o ao n vel do plano dos n s inicial e final e Comprimento do trecho e Coeficiente de Manning e Geometria da se o transversal do conduto Quadro 3 1 113 4 GDF Governo dc Dwtrio Feder 4 4CONCREMAT Coeficiente de perdas da entrada e sa da do conduto Exist ncia de v lvula flap para prevenir o fluxo inverso E N H A R A Quadro 3 1 Diferentes se es transversais de condutos dispon veis PAR METROS NOME PAR METROS Circular Profundidade Circular preenchida Profundidade profundidade do preenchimento Retangular fechada Profundidade largura Retangular aberta Profundidade largura Trapezoidal Profundidade largura da base inclina o dos lados Triangular Profundidade largura superior Elipse horizontal Profundidade largura m xima Elipse vertical Profundidade largura m xima Profundidade largura m xima lt E Parab lica Profundidade largura superior Potencial Profundidade largura superior expoente Retangular triangular Profundidade largura superior altura do tri ngulo Retangular arredondada Profundidade largura superior raio do fundo Cesta de m o modificada Profundidade largura Profundidade lt a Ferradura Profund
20. Padr o 30 E Esta es 50 Kf 80 Santa Vitoria 509 859 0 196 10 0 72 1 Localidades 150 0 200 EO Gr fico Prot isualize us D E a reservada para coment rios do usu r U 30 50 80 100 130 150 lj 0 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 gg 60 45 61 51 52 56 49 59 02 62 13 120 59 70 65 98 72 35 75 59 79 57 jd 100 58 14 75 31 82 58 85 27 90 82 amp o 3600 chuv areia Trl txt Tormenta Desagregada 3 e uuu Gy A c3 gm Kj Curvasidt c Figura 2 7 Entrada de dados dos postos de chuva Para sair desta janela basta clicar no bot o do canto superior direito 62 GDF 4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Owari Feder Ap s a inser o de cada posto o usu rio deve indicar se os dados correspondem a uma tormenta de projeto fornecida de forma desagregada ou acumulada Esta escolha deve ser feita na janela apresentada na Figura 2 8 que aberta para cada posto em particular 2 Selecione o tipo de Tormenta Acumulada Figura 2 8 Sele o dos tipos de dados de chuva O processo deve ser repetido para o n mero total de postos a serem utilizados na simula o Para fazer a Edi o dos Dados do Projeto basta abrir novamente a janela realizar as altera es desejadas e mais uma vez teclar OK Para remover algum posto basta selecionar o posto e a op o remover O bot o Rotinas do Usu rio ilustrado na Figura 2 7 possibilita que ap s a simula o seja executada uma rotina em Pascal Script Os
21. a instala o e Na rea de Trabalho caso tenha preferido criar um atalho do aplicativo neste local Ao ser iniciado o programa apresenta ao usu rio a tela ilustrada na Figura 2 3 A utiliza o do programa ser feita ent o conforme j mencionado a partir de opera es centradas em um Projeto o que consiste no lan amento de Elementos Representativos de Opera es Hidrol gicas sejam eles isolados ou na forma de uma Rede Hidrogr fica rede de elementos f sicos tais como PCs Reservat rios Trechos de gua e Deriva es na execu o da Simula o execu o do IPHS1 DOS e depois na an lise dos resultados GDF LL SEPTITnr Governo do Dwmtrto Federal 2 5 2 5 1 IPHS1 2 11 aAA Arquivo Visualizar Projeto Utilit rios Janelas Ajuda GOB m AZAS Y ZsSma A B Dl mo 1 JT oO l o m 434 SEM NOME DER Construa a rede hidrol gica utilizando a paleta de componentes ao lado Os objetos dispon veis s o os PCs Bl e os Reservat rios A Ll que s o os n s do sistema a ser simulado as bacias amp que PRA representam a simula o P Q e os trechos de escoamento em rio ou canal 5 Trechos D gua formando assim uma E rede Voc tamb m poder conectar Detiva es D aos n s Um duplo click na janela ou em um componente abrir seu di logo de dados Os objetos tamb m possuem menus suspensos que s o ativados atrav s
22. do SE Po como arquivo IPHS1 iphs1 Es 7 Figura 2 4 Janela de di logo Salvar projeto como O Arquivo de Projeto criado possui todas as informa es referentes ao Projeto Sua estrutura semelhante aos arquivos INI do Windows e est ilustrada na Figura 2 5 Ele ser criado na primeira vez que um Projeto for Salvo ou quando ele for salvo tamb m pela primeira vez com outro nome de arquivo atrav s da op o Salvar Como Nos demais casos quando for utilizada a op o Salvar ele ser sobrescrito 56 4 GDF Governo o Darto Federal dj Casab iphs1 Bloco de notas Iof x rquivo Editar Pesquisar Ajuda Projeto None CasaboBase Dados CasaboBase Separador Decimal Nome CasaboBase Classe Tiphs1 Projeto Bloqueado 8 Oper 6 PD0 6 DO Descricao Situacion Actual Comentarios Fundo Fondodos bmp Debug Usuario Num Scripts 8 NIT 156 NITC 72 TIT 36808 Postos de Chuva 1 Posto de Chuva 1 TormentaPDSH3 txt Tormenta Desagregada Area de Projeto PC2 Ponto de Controle 1 Figura 2 5 Arquivo de Projeto aberto no Editor de Textos do IPHS1 O IPHS1 gerencia de modo adequado a formata o do Arquivo de Projeto de modo que o usu rio dever evitar edit lo diretamente Qualquer edi o feita no Projeto e posteriormente salva ser registrada no Arquivo de Projeto Para poder editar diretamente o Arquivo de Projeto o usu rio dever conhecer bem sua estrutur
23. do bot o de fun o de seu mouse Objeto selecionado Proj 1 e Figura 2 3 rea de projeto Cria o abertura edi o e fechamento de um projeto Criando e Salvando um novo Projeto Para criar um projeto novo o usu rio dever proceder da seguinte forma Escolher a op o Novo Ctrl N do Menu Arquivo ou o cone correspondente na Barra de Ferramentas Principal O acionamento desta op o far com que imediatamente seja aberta na tela uma janela denominada rea de Projeto totalmente em branco Figura 2 3 e que como j foi dito dever ser vista como uma prancheta de desenho onde o usu rio ir inserir os elementos representativos de Opera es Hidrol gicas que desejar estudar Na tentativa de qualquer a o ser exibida a mensagem Por favor Salve o projeto primeiro Utilizando as op es Salvar e Salvar como Figura 2 4 o usu rio deve dar um nome ao arquivo ao Arquivo de Projeto iphs1 criado bem como escolher qual a unidade e diret rio de salvamento a serem utilizados A op o Salvar ou o cone que lhe correspondo na Barra de 55 E N G E N H A R A Governo do Omare Federal Ferramentas Principal far o salvamento autom tico do arquivo depois que ele j exista em disco Recomenda se a cria o de uma pasta de trabalho onde dever o ser salvos todos os arquivos utilizados na simula o Salvar em ja Exemplo Manual do Usu rio amp l c Nome
24. do gr fico temos controle sobre a visualiza o 3D A planilha por sua vez permite a sele o de parte ou da totalidade de seus dados de forma trivial selecionando se uma c lula e com o bot o esquerdo do mouse pressionado arrastar se o ponteiro at o extremo oposto do campo a ser selecionado Op es de salvar e imprimir s o acess veis atrav s de um menu suspenso que aberto pressionando se o bot o direito do mouse com o apontador sobre a rea da planilha No caso espec fico do gr fico da Figura 2 39 c em virtude de ser uma combina o de dois outros um Hietograma e um Hidrograma n o s o permitidas maiores edi es Entretanto na parte inferior existem as op es salvar copiar gr fico para a rea de transfer ncia do Windows e valor selecionado quando o ponteiro do mouse colocado sobre o gr fico ou na planilha selecionando se um valor com o pressionamento do bot o esquerdo GDF cc d ol Governo o Dware Federal CasTr50u A1 Curva de Vaz o Controlada G x Os valores apresentados s o aproximados e dependem das estruturas de entrada e sa da 1 000 4 500 2 000 rea necess ria considerando um reservat rio de h 2m 1 000 2 000 3 000 4 000 500 1 000 1 500 2 000 Volume Area necess ria considerando um reservat rio de h 2m a CasTr50u Al Chuva Efetiva X Hidrograma Resultante iol xj ea Es es E in E 0 00
25. e a rugosidade necess rio fornecer as caracter sticas da calha de extravasamento altura da plan cie m largura da plan cie m e a rugosidade da plan cie Figura 2 28 A vaz o de refer ncia o n mero de subtrechos e o intervalo de tempo de c lculo s o calculados automaticamente atrav s da op o autom tica O n mero do hidrograma de contribui o lateral quando houver automaticamente detectado pelo programa de modo que o usu rio n o tem acesso a este campo Muskingum Plan cie de Inunda o 0 5 x B B Comprimento do Trecho de Propaga o m jso Cota de Fundo de Montante m bo Cota de Fundo de Jusante m p Altura do Canal Principal m H po Largura do Canal m B Po Rugosidade dos Sub Trechos po Altura da Plan cie m m Largura da Plan cie m B oo Rugosidade da Plan cie pos Vaz o de Refer ncia n s v Auto po N mero de Sub Trechos MV Auto po Intervalo de Tempo de C lculo seg IV Auto Do 1 E 3 Dk Cancelar 83 ETN 4 GDF E N G E N H A R A Governo do Omaras F Figura 2 28 Janela de Propaga o M todo de Muskingum Cunge com plan cie de inunda o M todo de Muskingum Cunge N o Linear para Condutos Fechados No M todo de Muskingum Cunge para condutos primeiramente devem ser fornecidos o comprimento do conduto m e as cotas de fundo de montante e de jusante m A vaz o de
26. estabelecidas por Jones visto que diferen as de at 100 nos valores foram verificadas em caso de n o cumprimento Atenua o 5 4 Atenua o 2 5 Atenuactio 2 5 Vi t 4 0 1 Atenua o 5 Atenua o verdadeira 3 0 Velocidade 5 N ji i Y v Velocidade 2 5 NN K Velocidade verdadeira NNS At Velocidade 2 5 o a 2 0 1 0 h noT eee a 0 5 0 4 0 3 0 2 01 O O1 O2 03 0 4 0 5 x Figura 1 15 Rela o entre X e K At JONES 1981 O modelo n o linear caracterizado pela varia o dos par metros em fun o da vaz o ao longo da simula o Considerando a malha de c lculo da Figura 1 16 a 4 GDF SEFETTELUECINI Governo o Owari Feder celeridade C e o par metro X s o estimados em cada intervalo de tempo por PONCE amp YEVJEVICH 1978 ZAMANILLO amp TUCCI 1986 px o q e 1 53 9 0 4 E 0 4 0 4 Onde gesq 4040 ds K 05 Pe 1 54 2 8 CAX 1 Onde q la TE ui dst t Q y Q y t 1 e t Hna e amp 4 Figura 1 16 Malha de c lculo A alternativa n o linear deve ser utilizada quando a celeridade da onda de cheia varia significativamente com a magnitude das vaz es Nas duas alternativas deve se especificar a largura do canal a declividade do fundo o comprimento do trecho de propaga o o intervalo de tempo de calculo o n mero de trechos a rugosidade e o n mero de armaze
27. fen meno Se es transversais Referem se a dados geom tricos que descreve como varia a cota de fundo do conduto ou canal em fun o da largura ao longo de uma se o transversal de um canal natural ou conduto de se o irregular A Figura 3 3 apresenta um exemplo de se o transversal de um canal natural Transect Plot i x B Overbank Channel AA SSB Elevation EM D 20 40 B 8 100 120 140 Figura 3 3 Exemplo de se o transversal de um canal natural Cada se o dever possuir um nome pr prio para identifica o para que possa ser referenciada ao conduto cuja forma seja representada por esta se o Para a edi o deste tipo de se o existe um Editor de Se es Transversais Transect Editor que permite introduzir dados de cota de cada um dos pontos definidos na se o O SWMM internamente converte estes dados em tabelas de rea largura da parte 122 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dera Feder superior e raio hidr ulico em fun o da profundidade do canal Al m disso cada se o pode ter uma se o lateral cujo coeficiente de rugosidade pode ser diferente do canal principal Isto permite realizar estimativas mais realistas de transporte em canais em condi es de cheia utiliza o de plan cie de inunda o por exemplo Aportes externos de vaz o External Inflows Al m das entradas de vaz o provenientes do escoamento e das guas subterr
28. flap para prevenir o fluxo inverso Os orif cios podem ser usados como descarga das unidades de armazenamento em qualquer dos modelos hidr ulicos contemplados no programa A menos que estes elementos estejam vinculados a um n com unidade de armazenamento este tipo de elemento s pode ser implantado no sistema de drenagem quando se utiliza o modelo hidr ulico da Onda Din mica Dynamic Wave O fluxo atrav s de um orif cio dado por 117 E N G E N H A R A Governo do Dwarto F Q C A 2gh 3 5 Onde Q a vaz o C o coeficiente de descarga A a se o do orif cio g a acelera o da gravidade e h a diferen a de n veis entre montante e jusante do orif cio A rea de abertura do orif cio pode ser controlada dinamicamente atrav s de regras de controle Control Rules definidas pelo usu rio Os principais par metros de entrada de um orif cio s o e Nomes dos n s de entrada e de sa da e Configura o definindo se o orif cio encontra se na parte superior ou lateral e Forma do orif cio e Altura do orif cio sobre a cota de fundo do n e Coeficiente de descarga Vertedores Weirs Assim como os orif cios servem para modelar descargas e estruturas de separa o no sistema de drenagem Normalmente s o localizados nos po os de visita ao longo de um dos lados dos condutos ou canais ou nas unidades de armazenamento S o representados no SWMM como uma linha que conecta dois n s e
29. m uma vis o geral dos fundamentos de c lculo computacional utilizados pelo SWMM para simular os fen menos hidrol gicos e hidr ulicos de um sistema de drenagem O SWMM representa o comportamento de um sistema de drenagem atrav s de uma s rie de fluxos de gua e mat ria entre os principais m dulos constituintes de 105 4 GDF Governo o Dera Feder F4CONCREMAT E N G E N H A R A uma an lise ambiental Estes m dulos e respectivos objetos no programa s o os seguintes O M dulo Atmosf rico a partir do qual s o analisados a precipita o e os contaminantes depositados na superf cie do solo considerados no M dulo de Superf cie do Solo O SWMM utiliza o objeto Rain Gage pluvi metro para representar as entradas nos sistema M dulo de Superf cie do Solo o qual representado atrav s de um ou mais objetos Subcatchment sub bacia Estes objetos recebem a precipita o do M dulo Atmosf rico em forma de chuva ou neve e geram sa das em forma de infiltra o para o M dulo de guas Subterr neas e tamb m como escoamento superficial e cargas de contaminantes para o M dulo de Transporte O M dulo de guas Subterr neas recebe a infiltra o do M dulo de Superf cie do Solo e transfere uma parte desta como fluxo de entrada para o M dulo de Transporte Este m dulo se modela utilizando os objetos Aquifers Aqu feros O M dulo de Transporte cont m uma rede com elementos de transporte
30. montante n o s o considerados Por exemplo um rio que escoa para um lago ou para o mar sofre represamento e interfer ncia de jusante que modifica o escoamento Neste caso o modelo n o pode ser utilizado em nenhuma de suas vers es 4 GDF M PPP EELELELEXI Governo o Dera Feder M todo Muskingum Cl ssico O m todo foi desenvolvido por McCarthy 1940 no rio Muskingum Est baseado na equa o de continuidade concentrada equa o 1 46 e numa fun o emp rica equa o 1 47 que relaciona o armazenamento S com as vaz es de entrada 1 e sa da O do trecho de propaga o ds eni 1 46 s K x1 1 X 0 1 47 Substituindo 1 46 em 1 47 e discretizando resulta O C C 4 4 C 0 1 48 Com C C C 1 Onde O O s o as vaz es de sa da do trecho de canal ao in cio e ao final do intervalo de tempo l4 s o as vaz es de entrada ao in cio e fim do intervalo de tempo K o par metro representativo do tempo de deslocamento da onda no trecho de propaga o X o par metro que pondera a influ ncia das vaz es de entrada e sa da do trecho na fun o de armazenamento C C e C s o coeficientes resultantes da discretiza o que dependem de K X e t Para utilizar esta op o necess rio estimar a priori os par metros a partir de dados observados A estimativa pode ser realizada na forma gr fica por m nimos quadrados ou por otimiza o Para garantir a estabilidade
31. num rica da solu o o par metro X deve ser menor ou igual a 0 5 Para que os coeficientes C C e C4 sejam maiores que zero o intervalo de tempo de c lculo At limitado por 2 KX At 2 1 X K O sistema permite que o m todo possa ser utilizado na forma a linear b n o linear No caso a a propaga o realizada utilizando um nico conjunto de valores dos par metros K e X No caso b especifica se a varia o de X e K com a GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dera fedes vaz o O modelo calcula o valor dos par metros em cada intervalo de tempo em fun o da vaz o calculada no intervalo anterior M todo Muskingum Cunge Cunge 1969 relacionou a difus o num rica produzida pelo m todo Muskingum com o coeficiente de difus o hidr ulica da equa o de difus o linearizada ou seja Cunge igualou a difus o num rica do m todo de Muskingum difus o real transformando desta forma o modelo Muskingum num modelo de difus o que no entanto n o tem capacidade para levar em conta efeitos de jusante Os par metros K e X para este m todo podem ser estimados com base nas caracter sticas f sicas do trecho de propaga o e com base na discretiza o utilizando as seguintes equa es que A 1 49 K 1 50 Onde q a vaz o espec fica por unidade de largura do canal S a declividade de fundo do canal c a celeridade da onda A celeridade da onda c obtida pel
32. o vertedor situado no n de montante podendo eventualmente contar com uma v lvula flap para prevenir o fluxo inverso O SWMM contempla quatro tipos de vertedores cujas equa es de vaz o s o mostradas no Quadro 3 2 Os vertedores podem ser usados como descarga das unidades de armazenamento em qualquer dos modelos hidr ulicos contemplados no programa A menos que estes elementos estejam vinculados a um n com unidade de armazenamento este tipo de elemento s pode ser implantado no sistema de drenagem quando se utiliza o modelo hidr ulico da Onda Din mica Dynamic Wave 118 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo dc Dwarao Feder Quadro 3 2 Diferentes tipos de vertedores dispon veis TIPO FORMA DA SEC O EQUA O Transversal transverse Retangular E n Descarga lateral Side flow Retangular dida Em V V noch Triangular Q C S h Trapezoidal Trapezoidal Q C Lh S h wS Cw coeficiente de descarga do vertedor L largura do vertedor S inclina o do lado do vertedor em V e trapezoidal h diferen a de alturas no vertedor Cws coeficiente de descarga atrav s dos lados de um vertedor trapezoidal A altura da crista do vertedor em rela o a cota de fundo do n de entrada pode ser controlada dinamicamente atrav s de regras de controle Control Rules definidas pelo usu rio Este aspecto distinto pode ser usado para representar barramentos infl veis
33. opera o de um by pass que permita a simula o de reservat rios do tipo off line Para a deriva o de vaz es o sistema oferece um algoritmo para simular a separa o de fluxo ou diverg ncia produzida por um canal de deriva o sem estrutura Ui GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dera Feder de controle neste caso a deriva o pode ser diretamente em fun o das caracter sticas dos canais ou mediante uma percentagem fixa No item a seguir s o apresentados alguns crit rios para discretizar a bacia hidrogr fica 1 3 Discretiza o da bacia Para determinar o hidrograma de projeto de uma pequena bacia basta a utiliza o do m dulo bacia do sistema j que n o necess rio discretizar a bacia em sub bacias se as caracter sticas das precipita es s o uniformes Para bacias maiores onde existem n o uniformidades espaciais reservat rios modifica es do leito e reas de inunda o necess ria a subdivis o da bacia hidrogr fica procedimento chamado de discretiza o Para discretizar subdividir uma bacia hidrogr fica com o objetivo de determinar o hidrograma de projeto devem ser considerados fatores tais como caracter sticas hidrol gicas e morfol gicas homog neas localiza o de pontos de interesse distribui o espacial da precipita o exist ncia de barramentos entre outros O modelo possibilita que o estudo seja iniciado em qualquer parte da bacia e a
34. pido se d a diminui o da infiltra o ao longo do tempo e o tempo necess rio para saturar completamente um solo que inicialmente estava totalmente seco M todo de Green Ampt este m todo considera a exist ncia de uma franja drenante no solo que separa o solo com um determinado conte do inicial de umidade do solo completamente saturado na parte superior Os par metros necess rios s o o valor de d ficit inicial de umidade do solo sua condutividade hidr ulica e a altura de suc o da franja drenante M todo do CN uma aproxima o adotada a partir do CN do m todo SCS para estimar o escoamento apresentado no Cap tulo 1 deste manual Assume se que a capacidade total de infiltra o de um solo pode ser extra da de uma tabela de Curva N mero Durante um evento de chuva esta capacidade representada como uma fun o da chuva acumulada e da capacidade de infiltra o restante Os par metros de entrada para este m todo s o o CN a condutividade hidr ulica do solo utilizada para estimar um tempo de separa o m nimo entre os diferentes eventos de chuva e o tempo que leva o solo para atingir a satura o completa estando inicialmente completamente seco Modelo hidr ulico de transporte Flow Routing A propaga o do escoamento atrav s da rede de drenagem de quaisquer condutos no SWMM est baseada nas equa es de conserva o de massa e da quantidade de movimento tanto para o escoamento gradualmente variado
35. quanto para o transit rio a saber as equa es de Saint Venant O usu rio pode selecionar o nivel de sofistica o em que se deseja resolver estas equa es de cordo com um dos modelos hidr ulicos de transporte descritos abaixo Escoamento uniforme Steady State Routing Este modelo consiste na forma mais simples de representar o comportamento da gua no interior de condutos Para 126 NNNM CONCREMAT 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omare F isso assume se que em cada um dos interbvalos de tempo de c lculo o escoamento uniforme Desta forma o modelo simplesmente translada os hidrogramas de entrada no n de montante do conduto at o n final do mesmo conduto com um certo retardo e muda o seu aspecto Para relacionar a vaz o com a rea e a profundidade no conduto utilizada a equa o de Manning Este tipo de modelo hidr ulico n o consegue levar em conta armazenamentos de gua que ocorrem nos condutos fen menos de ressalto hidr ulico perdas nas entradas e sa das dos po os de visita fluxo inverso efeitos de remanso ou escoamento sob press o S pode ser empregados em sistemas ramificados onde cada bn possui uma nica linha para onde correm suas guas amenos que o n seja um divisor o que requer duas tubula es de sa da Este modelo insens vel ao intervalo de tempo selecionado sendo apropriado apenas para an lises preliminares utilizando simula es cont nuas em gran
36. resultantes de cada uma delas para o exemplo da Figura 1 1 M GDF LL C O N C RE M AT N G E N H A R A Governo o Dera Feder Na vers o Windows a entrada de dados iniciada com a montagem gr fica da rede e fornecimento de detalhes gerais do projeto Posteriormente s o ingressadas as caracter sticas de cada elemento mediante clicks com o mouse O arquivo de entrada com a organiza o das opera es hidrol gicas gerado automaticamente pela interface sendo oculto ao usu rio Os hidrogramas e hietogramas est o dimensionados para um m ximo de 600 ordenadas O modelo permite armazenar um m ximo de 200 hidrogramas simult neos Tabela 1 1 Sequ ncia de c lculo e descri o das opera es hidrol gicas Hidrograma Hid Opera o Elemento da Bacia Dados de entrada Hidrol gica 1 P Q SUB1 P 2 Prop reservat rio R1 Hid 1 3 P Q SUB3 P 4 Prop Rio T A B Hid2 Hid3 d 5 P Q SUB2 P 6 P Q SUBA P 7 Soma hid C Hid4 Hid5 Hid6 8 P Q SUB5 P 9 Prop Rio T C D Hid7 Hid8 d 10 Der E Hid9 1 4 Modelos do sistema M dulo bacia Este m dulo compreende modelos que representam o processo de transforma o chuva vaz o P Q em cada uma das sub bacias em que discretizada a bacia total 1 4 1 Precipita o O algoritmo de precipita o tem por finalidade calcular o hietograma de cada sub bacia Existem duas possibilidades hietograma de projeto ou hietograma observado oo 4 GDF a EE
37. rio Acumula o de contaminantes em per odos secos para diferentes usos do solo Arraste de contaminantes em determinados usos do solo durante eventos de chuva Contribui o direta devida pr pria chuva Redu o da acumula o devida limpeza de ruas em per odos secos 102 Governo do Dware F e Redu o em cargas de arraste em fun o do uso de BMPs1 e Aporte de esgotos sanit rios e outros aportes externos especificados pelo usu rio em qualquer ponto do sistema de drenagem e Acompanhamento de subst ncias associadas com a qualidade da gua em todo o sistema e Redu o da concentra o do poluente atrav s de tratamento em tanques ou devido a processos naturais em tubula es e canais Em fun o do escopo deste PDDU n o ser o detalhadas as fun es do modelo relacionadas qualidade das guas 3 1 2 Aplica es t picas do SWMM Desde seu desenvolvimento o SWMM tem sido usado em milhares de redes de evacua o tanto de guas residuais quanto de guas pluviais Entre as aplica es t picas est o e Projeto e dimensionamento de componentes da rede de drenagem para evitar inunda es e Dimensionamento de estruturas de reten o e acess rios correspondentes para o controle de inunda es e prote o da qualidade das guas e Defini o de zonas de inunda o natural em rios e c rregos e Projeto de estrat gias de controlo para a rede para minimizar o n
38. usu rios familiarizados com a linguagem e com as fun es que ir o gradativamente sendo disponibilizadas atrav s do Editor Pascal Script podem aproveitar sua potencialidade 2 5 2 Abrindo Editando e Fechando um Projeto Existente A abertura de um Projeto existente poder ser feita do seguinte modo Escolher a op o Abrir Ctrl A do Menu Arquivo ou o cone correspondente na Barra de Ferramentas Principal Esta op o abrir imediatamente uma janela semelhante da Figura 2 4 s que com a denomina o Abrir Projeto O IPHS1 memorizar sempre o ltimo Diret rio de Pesquisa utilizado A partir dele ou de outro que poder ser selecionado o usu rio poder abrir o Arquivo de Projeto que desejar GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo do Dera Feder Este procedimento abrir imediatamente a janela rea de Projeto do Arquivo de Projeto selecionado que ent o poder ser objeto de edi o ou de qualquer procedimento permitido pelo IPHS1 O usu rio poder ter v rios Projetos ou diferentes vers es do mesmo projeto com denomina es e Arquivo de Projeto distintos abertos simultaneamente sempre selecionando a janela daquele que desejar que fique ativo para poder realizar qualquer opera o sobre o mesmo Quando desejar encerrar um Projeto o usu rio dever escolher a op o Fechar do Menu Arquivo Esta op o ir fechar o Projeto ativo Caso o Projeto n o tenha ainda sido salv
39. v lida 10 Cota m Vaz o de Sa da m s Figura 2 33 Janela de edi o das estruturas extravasoras 2 8 5 Substitui o de PCs por Reservat rios e vice versa Depois de constru da a Rede Hidrogr fica poss vel fazer a substitui o de um PC por um Reservat rio e vice versa Para fazer isso necess rio proceder se da seguinte forma Primeiro seleciona se o PC ou o Reservat rio depois clica se no cone de substitui o M ou E correspondente A substitui o autom tica no entanto quando for substitu do um PC por um reservat rio n o se esquecer de editar os dados do mesmo Quando for ao contr rio as informa es excedentes do reservat rio ser o perdidas Nesse caso se o Projeto n o for salvo ap s a altera o bastar carreg lo novamente para voltar situa o anterior sem perda de informa es Sugere se que quando forem feitas altera es desse tipo com o prop sito de serem testadas hip teses distintas que cada uma delas seja salva com um Nome de Arquivo de Projeto diferente 2 9 Clonagem e C pia de Objetos Al m da cria o e da edi o poss vel que objetos sejam clonados e ou tenham seus dados copiados de outros LLL C O N C RE M AT 4 GDF A A opera o de clonagem realizada apenas sobre PCs e Reservat rios e significa a cria o de outro objeto igual com o mesmo cone de representa o e os mesmos dados Apenas o nome do
40. zes das plantas S o armazenamento dispon vel na primeira camada do solo equivalente em mm de gua e ly a infiltra o b sica mm h 1 4 3 Escoamento superficial A transforma o da chuva efetiva no hidrograma de escoamento direto pode ser realizada mediante a escolha dos seguintes algoritmos alternativos e Clark e Nash modificado e Hidrograma triangular do SCS e Hidrograma unit rio M todo de Clark O m todo de Clark 1945 uma combina o do histograma tempo rea HTA com um reservat rio linear simples RSL Figura 1 10 O HTA representa a transla o da chuva pelo deslocamento sobre a superf cie da bacia O reservat rio linear representa os efeitos de armazenamento das part culas de gua no percurso at o ponto da sa da da bacia lt gt GDF SATAN Governo do Dera Feder Qsup Figura 1 10 M todo de Clark MINE 1998 Para obter o HTA deve se estimar o tempo de concentra o da sub bacia T e a posi o das is cronas que representam pontos com igual tempo de translado at a se o de controle Figura 1 11 Para cada is crona t deve se calcular a rea tracejada A da referida figura As ordenadas do HTA s o obtidas por A fi 1 23 E 1 23 t Onde A a rea total da bacia 70 o o Areas contribuintes km2 40 30 20 10 z A1 A2 A3 A4 histograma tempo rea 0 a gt tempo h Figura 1 11 Is
41. 15 4 GDF LLL EEFEITLETLU E HEC ix Valor Inicial do Coeficiente de Perdas E L mina de precipita o limite para o ji incremento do coeficiente de perdas mm Par metro de declividade do Graf Semi Log f E Expoente da Internsidade da Precipita o DK Cancelar Figura 2 18 Janela do M todo HEC1 Separa o do Escoamento M todo FI No caso de uso do M todo FI ser indicado atrav s da janela FI a Perda Inicial em mm e o ndice FI em mm h Figura 2 19 FI x Perda inicial rnm 15 ndice FI mm h a DK Cancelar Figura 2 19 Janela do M todo FI Separa o do Escoamento M todo Holtan O M todo de Holtan necessita o Estado Inicial do Reservat rio de Umidade do Solo mm o Expoente Emp rico a Infiltra o Base mm h e a Capacidade de Infiltra o Inicial mm h conforme a Figura 2 20 4 GDF Governo So Darto F eder ai HOLTAN x Estado Inicial do Reservat rio 4 de Umidade do Solo mm Expoente Emp rico 1 4 Infiltra o Base mm h 2 5 Hi Cap Infiltra o Inicial mmh 5 OK Cancelar Figura 2 20 Janela do M todo Holtan Escoamento Superficial M todo HU observado O usu rio pode fornecer as ordenadas de um hidrograma unit rio HU 1mm At observado na bacia Caso seja essa a op o selecionada para o Escoamento Superficial na janela Transforma o Chuva Vaz o Figura 2 12
42. 2 D Desiva es TA1 Figura 2 9 Lan amentos de elementos representativos de Opera es Hidrol gicas na rea de Projeto 2 7 O Gerenciador de Projeto O Gerenciador de Projeto uma das ferramentas de manuseio e controle dos objetos que comp e o Projeto Conforme j mencionado anteriormente a janela do 67 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dera Feder Gerenciador de Projeto cont m na forma de rvore a descri o estruturada de todos os elementos que comp em o Projeto divididas em PCs Sub bacias Deriva es e Trechos D gua Na Figura 2 9 acima ao lado dos PCs Sub bacias e Trechos D gua inseridos na rea de Projeto est aberto o Gerenciador de Projeto Nele pode se ver parcialmente na rvore os Nomes do objetos ligados aos ramos que lhes correspondem Assim ao ramo dos PCs est o ligados o PC 1 PC 2 e RES 1 Reservat rio ao ramo das Sub Bacias as Sub Bacia 1 Sub Bacia 2 Sub Bacia 3 e Sub Bacia 4 e ao ramo do Trechos D gua o TrechoDagua 1 e TrechoDagua 2 Estes s os os Nomes defaults dados pelo IPHS1 aos objetos criados e que o usu rio pode editar livremente como ser visto a seguir Quando um objeto selecionado na rea de Projeto automaticamente ele tamb m fica selecionado no Gerenciado de Projeto e vice versa Isso facilita a identifica o dos objetos tanto no que diz respeito ao seu posicionamento na Rede como tamb m quanto ao seu Nom
43. 35 76 SubDiv 3 45 92 Remover Condi o de Umidade CN M dio Situa o em que os solos est o secos Na esta o de crescimento a precipita o acumulada dos C 78 84 cinco dias anteriores menor que 36 mm e em outro per odo menor que 13 mm Situa o m dia em que os solos correspondem umidade da capacidade de campo Para esta C 8520 situa o o CN m dio encontrado n o sofre altera o 3 Situa o em que ocorreram precipita es consider veis nos cinco dias anteriores e o solo encontra se saturado No per odo de crescimento as precipita es acumuladas nos cinco dias anteriores s o maiores que 53 mm e no outro maior que 28 mm Figura 2 16 Janela de C lculo do CN Clicando em Adicionar abrir outra janela Figura 2 17 a qual possui v rios campos T tulo da Sub divis o Percentual e Tipo de Bacia Uso e Tipo do solo onde dever o ser inseridos respectivamente o nome dado pelo usu rio quela parte da bacia hidrogr fica a percentagem ocupada por esta e a informa o quanto ao ser uma bacia rural ou urbana suburbana Para preencher os campos referentes ao Uso do Solo Superf cie e Tipo de Solo o usu rio disp e de op es a serem escolhidas dentro de cada um dos respectivos campos Inseridas essas informa es o modelo fornecer o valor de CN para a subdivis o em quest o O programa fornecer ainda o valor do CN m dio da bacia hidrogr fica ap s terem sido inseridas as infor
44. 4 Governo So Dwtrto F eder ai Trecho D gua X Nome Descri o TrechoDaqua 1 Coment rios Possui Dados bservados 0 Sim N o M todo de Propaga o do Escoamento C Muskingum K F Q e X F K C Muskingum Cunge Linear s C Muskingum Cunge N o Linear C Muskingum Cunge Com Plan cie de Inunda o Muskingum Cunge N o Linear para Condutos Fechados Dk Cancelar Figura 2 24 Janela da Propaga o em Rio Aberta a janela da mesma forma que para os PCs o usu rio poder editar os campos Nome Descri o e Coment rios Al m disso dever assinalar sim caso hajam dados observados e n o em situa o contr ria Os dados observados n o far o parte da simula o mas poder o ser utilizados para comparar o ajuste com o hidrograma propagado O usu rio dever selecionar o M todo de Propaga o do Escoamento em canais para o Trecho de gua A Figura 24 ilustra as op es dispon veis e que s o 1 Muskingum 2 Muskingum Cunge Linear 3 Muskingum Cunge N o Linear 4 Muskingum Cunge com Plan cie de Inunda o e 5 Muskingum Cunge N o Linear para Condutos Fechados Abaixo apresentado cada um dos casos M todo de Muskingum O m todo de Muskingum necessita que sejam informados os n meros de pontos da Tabela os valores do par metro X da fun o X f Q o produto do par metro V pelo par metro K da fun o K f Q e o valor de
45. 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omare F suficiente mas com o aumento da urbaniza o as vaz es aumentam havendo necessidade de uma maior capacidade da rede de drenagem Ent o o rg o p blico normalmente coloca um conduto auxiliar paralelo ao que existia antes de forma a suprir a falta de capacidade Esta op o est em trechos paralelos ao trecho principal importante colocar a se o mais alta ou de maior di metro como primeira tubula o em caso de trechos paralelos j que esta se o ser utilizada como guia para a discretiza o da se o As se es poss veis de serem utilizadas s o circular retangular e trapezoidal Se a se o circular o usu rio informa o di metro e a rugosidade Se a se o retangular o usu rio informa a altura largura e rugosidade Se a se o trapezoidal informa se altura largura rugosidade taludes do lado esquerdo e lado direito LE e LD Existe ainda a op o de tratamento dos volumes excedentes excessos que n o conseguem entrar no conduto de drenagem devido falta de capacidade do sistema de drenagem Os excessos podem ser simplesmente armazenados e ent o a sa da fornece um arquivo de alagamentos onde informado o volume que n o conseguiu entrar no sistema e o tempo em que h este ac mulo Se o usu rio prefere representar o que normalmente ocorre em redes de drenagem onde h declividade ele pode optar por fazer propaga o do escoam
46. Calcular E a3 6434023171833 Postos de Chuva e Coeficientes de Thiessen Reordenar tormenta de projeto por blocos alternados N o Reordenar sl Reordenar Separa o do Escoamento Propaga o do Escoamento Superficial C IPHI ers C HU dado 1mm DT PET iHidrograma Triangular C5 C ndi C HYMO Nash modificado geles C CLARK C HOLTAN Propagar Escoamento de Base C Sim fe N o DK Cancelar Figura 2 12 Janela Transforma o Chuva vaz o Nessa janela o usu rio precisa informar a rea da Bacia em km e o Tempo de Concentra o em minutos Caso o usu rio n o conhe a o tempo de concentra o o programa permite que esse c lculo seja realizado mediante a Equa o de Kirpich Para tanto basta pressionar com o ponteiro do mouse o bot o na parte superior direita da janela da Figura 2 12 e ter acesso a outra janela denominada C lculo do 71 4 b GDF TT RS ONCREMAL Governo do Detrto Federal Tempo de Concentra o Figura 2 13 Nessa janela deve se informar o comprimento do Rio Principal em km e o desn vel em m C lculo do Tempo de Concentra o x M todos Equa o de Kirpich Comprimento do Rio Principal km E Desn vel m E Resultado 43 6494029171899 DK Cancelar Figura 2 13 Janela para o c lculo do tempo de concentra o por Kirpich Os postos de chuva que foram inseridos na
47. Canais M dulo Rio Sub bacia Transforma o Precipita o Vaz o M dulo Bacia 2 6 1 Lan amento das Opera es Hidrol gicas sobre a rea de Projeto O conjunto de Opera es Hidrol gicas a serem estudadas seja de forma isolada seja na forma de uma Rede Hidrogr fica constitu do por Pontos de Controle Reservat rios Sub bacias Trechos de gua e Deriva es fundamental entretanto que o usu rio saiba com clareza o que esses elementos representam em termos de Opera es Hidrol gicas A Tabela 2 1 tem esse prop sito Recomenda se uma leitura de Tucci et al 1989 para o perfeito entendimento dos conceitos que envolvem cada Opera o Hidrol gica e dos modelos capazes de represent las Para tornar poss vel e f cil o lan amento desses elementos o IPHS1 coloca disposi o do usu rio a Barra de Ferramentas Hidrogr fica localizada esquerda da Janela Principal conforme a Figura 2 1 e descrita no item 2 3 1 O procedimento a ser adotado o seguinte 1 Come ar pela inser o dos PCs e Reservat rios Para tanto o usu rio dever selecionar na Barra de Ferramentas Hidrogr ficas um desses objetos PC ou Reservat rio pressionando o bot o esquerdo do mouse com o ponteiro sobre o seu cone o objeto selecionado ficar com seu cone destacado Depois s colocar o ponteiro do mouse em qualquer posi o sobre a rea de Projeto e tornar a pressionar o bot o esquerdo do mouse Essa a
48. GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL GDF SECRETARIA DE ESTADO DE OBRAS PROGRAMA DE SANEAMENTO B SICO NO DISTRITO FEDERAL ACORDO DE EMPR STIMO N 1288 OC BR BID PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL Volume 1 Manual T cnico 1 Modelos hidrol gico e hidr ulico Fevereiro 2009 GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL GDF SECRETARIA DE ESTADO DE OBRAS PROGRAMA DE SANEAMENTO B SICO NO DISTRITO FEDERAL ACORDO DE EMPR STIMO Ne 1288 OC BR BID PLANO DIRETOR DE DRENAGEM URBANA DO DISTRITO FEDERAL Volume 1 Manual T cnico 1 Modelos hidrol gico e hidr ulico Fevereiro 2009 Ficha Catalogr fica Distrito Federal Secretaria de Estado de Obras Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal 2009 Bras lia Concremat Engenharia 2009 V 1 Conte do 3 V Manual T cnico 1 Manual T cnico dos Modelos Hidrol gico e Hidr ulico 1 Manual T cnico 2 Plano Diretor de Drenagem Urbana 3 Distrito Federal Il Concremat Engenharia Il Secretaria de Estado de Obras Ill NOVACAP CDU 556 711 4 E GDF n EAT Governo do Dwtro F SUM RIO APRESENTA O EE Or E TE E E TRE ET Ill LISTA DE FIGURAS V LISTA DE QUADROS avos VI LISTA go 2p 2d VI LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 5 eee eese o e op pe ee ee oe apap ee eoa ee pe ee ee pa pe eoa eo soe aea pa pue
49. LELELEXI Governo do Dera Feder Os hietogramas um para cada posto de chuva s o ingressados respeitando uma ordem de numera o crescente entre 1 e N n o necess rio na vers o Windows sendo N no m ximo 10 O algoritmo calcula a precipita o m dia para cada sub bacia segundo o m todo dos pol gonos de Thiessen Para cada transforma o P Q s o indicados quais postos de chuva participam e com que porcentagem em fun o de Thiessen Se existe um nico posto se ingressa o mesmo com porcentagem de 100 Para obter um hietograma de projeto poss vel 1 Ingressar a precipita o com uma determinada ordena o definida pelo usu rio 2 Ingressar os valores de precipita o acumulada para cada intervalo de tempo extra das das curvas intensidade dura o frequ ncia IDF 3 Utilizar uma das curvas IDF armazenadas na base de dados do programa Na alternativa 1 a tormenta ingressada diretamente aplicada na sub bacia para separar escoamento e gerar o hidrograma de escoamento superficial Nas alternativas 2 e 3 entretanto o algoritmo desagrega as precipita es de projeto acumuladas e permite reordenar a tormenta de projeto segundo o crit rio do dos blocos alternados Figura 1 2 to 4 Gpr Governo o Dware F 70 Tempo total de chuva a TPP 60 E 50 5 40 30 o 2 cc 20 10 l 2 3 4 5 6 7 Tempo h Figura 1 2 Hietograma de projeto dos blocos alternados No m to
50. Os principais par metros de entrada de um vertedor s o e Nomes dos n s de entrada e de sa da e Formae geometria e Altura da crista do vertedor em rela o a cota de fundo do n de entrada e Coeficiente de descarga Descargas outlets S o dispositivos de controle de vaz o implantados de forma habitual para controlar vaz es de descarga em unidades de armazenamento S o implantados para modelar sistemas com rela es especiais entre altura e a vaz o de descarga que n o podem ser caracterizadas atrav s de bombas orif cios e vertedores S o representados no SWMM como uma linha que conecta dois n s Tamb m pode contar com uma v lvula flap para prevenir o fluxo em uma das dire es 119 GDF zEDTITITd Pu E N G E N H A R A Governo do Dwarto Feder As descargas podem ser usadas nas unidades de armazenamento em qualquer dos modelos hidr ulicos contemplados no programa Caso estes elementos n o estejam vinculados a um n com unidade de armazenamento s podem ser implantados no sistema de drenagem quando se utiliza o modelo hidr ulico da Onda Din mica Dynamic Wave O fluxo atrav s da descarga segue uma tabela definida pelo usu rio que estipula a vaz o em fun o da diferen as de altura sobre ela Os principais par metros de entrada de uma descarga s o e Nomes dos n s de entrada e de sa da e Altura em rela o a cota de fundo do n de entrada e Fun o ao tabela que relaciona a al
51. Q correspondente a ambos Isso feito atrav s de uma tabela como a ilustrada na janela Muskingum K F Q e X F Q da Figura 2 25 4 GDF n EAT E N G E N H A R A Governo So Driant F eser ai Muskingum K F Q e X F K X Cota de Fundo de Montante m Cota de Fundo de Jusante m E Altura do Canal m e N mero de Pontos da T abela 5 xX K sg Q m3 s Fechar Figura 2 25 Janela da Propaga o M todo de Muskingum M todo de Muskingum Cunge Linear Para utilizar o M todo de Muskingum Cunge Linear os dados a serem fornecidos s o o comprimento do trecho de propaga o m a cota de fundo de montante m a cota de fundo de jusante m a altura do canal m a largura do canal m e a rugosidade dos sub trechos A vaz o de refer ncia o n mero de sub trechos e o intervalo de tempo de c lculo s o calculados automaticamente atrav s da op o autom tico O n mero do hidrograma de contribui o lateral quando houver automaticamente detectado pelo programa de modo que o usu rio n o tem acesso a este campo Figura 2 26 4 GDF ss Lue Muskingum Cunge Linear X Comprimento do Trecho de Propaga o m 350 Cota de Fundo de Montante m f 2 Cota de Fundo de Jusante m E Altura do Canal m 3 Largura do Canal m Rugosidade dos Sub Trechos 03 Vaz o de Refer ncia m s Iv Auto E N mero de Sub Trechos v Auto E Intervalo de Tempo de C
52. S O m todo do hidrograma unit rio triangular HU 10mm t do SCS Figura 1 14 baseia se nas seguintes equa es 2 08 A E 0564 2 DS 5 96 2 T T t 22 67 T 38344 c 0 17 S T Q hidrograma triangular g do SCS E 0 1 2 3 4 5 Jip 1 1 67 xtp Utp Figura 1 14 Hidrograma unit rio triangular do SCS Onde qp Vaz o pico do hidrograma unit rio m s A rea da bacia km At intervalo de tempo de c lculo h Tc tempo de concentra o da bacia h 1 39 1 40 1 41 1 42 4 GDF SEFETTELUCINI Governo o Detrao Feder Ty tempo base do HU h Ty tempo ao pico do HU h S declividade da bacia m 10 Km Hidrograma unit rio observado Em fun o das ordenadas do hidrograma unit rio HU 1mm t fornecido pelo usu rio s o calculadas as vaz es no ponto de sa da da bacia por 1 4 4 j Q 3p 4 4 para j n 1 43 i 1 Q Ya paraj2n 1 44 ne Onde Oy vaz o de sa da da bacia m s q ordenadas do hidrograma unit rio m s mm pi precipita o efetiva no intervalo de tempo mm n n mero de ordenadas do hidrograma unit rio Escoamento de base Quando o algoritmo de Horton modificado utilizado para estimar a infiltra o e a percola o tamb m poss vel calcular o escoamento base produzido pela bacia Para isto utiliza se um reservat r
53. VII 1 MODELO DE SIMULA O HIDROL GICA IPHS1 FUNDAMENTOS eere enne 1 1 1 luppnIcoP 1 1 2 Estrutura do Sistema Computacional ee eeee eese esses eee eene eene enne nnns nnns tnn 2 1 3 Discretiza o da batia eorr torre terere ERR EEERRRR E EBERER REO EERRR E ae PR Rene EURRaR OPERE S 6 1 4 Modelos do sistema M dulo bacia e eeeeee esee eee eene eene nennen nennen nnn nun 8 1 4 1 Precipita o assine ne P 8 1 4 2 Separa o do Toro MENTO sereen serine a e E er E ier ar Eina EE Eain aei eini 11 1 4 3 Esc amento s p rficials nren aa ae ron EEE e SR EE EEEE AKE ERARE 26 1 44 Escoamento de b se issos siinsesse inpia i ocior Rio Rer Riesen thee E EE aaa Eaa EE ieina e PE rare Ro 34 1 5 Modelos do sistema M dulo rio eee ecce eres esee eee eene nnne nnn nnn nnne nnn nu 35 1 5 1 Escoamento emi rios e canals ees rrt aeaea eere one ERE E Re Ve aa EEEE ETE Ele VE er Mnt Res 35 1 5 2 Escoamento em reservat rio esses eene eene en nana eae near eae near ee aaia 43 1 5 3 DERIVA O Ne em 45 2 MODELO DE SIMULA O HIDROL GICA IPHS1 UTILIZA O E sonhado calndansasani io 47 2 1 Introdu o 47 2 2 Instala o do IPHS I E 47 2 21 Instalando O programa saias is rr
54. a o 26 52 62 69 Normais 36 60 70 76 Tabela 1 5 Corre o do CN em fun o da umidade antecedente Condi es de umidade 100 100 87 95 78 90 70 85 63 80 57 75 51 70 45 65 40 60 35 55 31 50 27 45 23 40 19 35 15 30 100 99 98 97 94 91 87 83 79 75 70 65 60 55 50 CATE N G E N H A R A 4 GDF M todo do ndice O ndice segundo representado na Figura 1 9 definido como uma capacidade de infiltra o constante no tempo O escoamento direto igual ao volume de chuva cuja intensidade supera esta capacidade de infiltra o Nos primeiros intervalos de tempo existe um volume de chuva que n o produz escoamento independentemente da intensidade da mesma Este volume considerado na forma de uma perda inicial 30 E 20 o S 40 ndice 4 A 1 0 2 0 3 0 4 0 tempo h Figura 1 9 Representa o do ndice M todo de Holtan O m todo de Holtan 1961 considera a capacidade de infiltra o num determinado tempo t como uma fun o da umidade da primeira camada de solo e de um valor de infiltra o b sica A capacidade de infiltra o t GLASS 1 1 22 25 4 GDF SEFETTELUECINI Governo o Dera Feder Onde I t a capacidade de infiltra o no tempo t mm h GI um ndice de crescimento da vegeta o A corresponde capacidade de infiltra o inicial fun o da umidade do solo da porosidade e do desenvolvimento das ra
55. a Coordenador Celso S Queiroz Especialista em Drenagem Urbana Daniel G Allasia P Especialista em Drenagem Urbana Wanda Morales Alonso Zeveri Especialista em Meio Ambiente Lidiane Souza Gon alves Especialista em Meio Ambiente Ant nio Cosme D Elia 130 4 GDF SETFETTELUCINI Governo c Detrto Feder Especialista em Geologia e Geot cnica Elidiane Oliveira Martins Especialista em Geologia e Geot cnica Hiromiti Nakao Especialista em Planejamento da Drenagem Carlos Tucci Especialista em Recursos H dricos Jos Carlos Rosa Especialista em Planejamento Andr Bragan a Gerenciamento Administrativo Guaracy Klein Apoio Administrativo Gontran Thiago Tibery Lima Maluf 131 N G E N H A R A GDF LL C O N C RE M AT Governo o Dwarto Feder 5 BIBLIOGRAFIA BUREAU OF RECLAMATION 1960 Disefio de peque as presas US Dep of Interior USA CLARK C 0 1945 Storage and the unit hydrograph ASCE Vol 110 pp 1416 1446 CUNGE J A 1969 On the subject of a flood propagation computation method Muskingum Method Jou of Hyd Res pag 205 230 DOOGE James C l 1973 Linear theory of hydraulie systems Technical Bulletin N 1468 Agricultural Research Service Dep of Agriculture USA FLEMING George 1975 Computer simulation techniques in hydrology American Elsevier Publishing Co Inc NY USA GERMANO A O TUCCI C E M 1995 Variabilidade do par metro CN em bacias urbanas bras
56. a e tamb m a altera o que pretende fazer caso contr rio correr o risco de danificar o arquivo e perder todas as informa es registradas Assim sendo conveniente quando desejar fazer qualquer altera o direta que antes salve uma c pia do arquivo com outro nome A pr tica de realizar frequentes backups dos seus Arquivos de Projeto com nomes alternativos uma boa maneira de evitar perdas irremedi veis e Preencher os dados de Identifica o do projeto atrav s da abertura da janela Projeto com um duplo clique sobre a rea de Projeto ou atrav s do menu Projeto Editar Dados Gerais 57 4 GDF 9 Governo o Omare F oder ai A janela Projeto Figura 2 6 cont m um conjunto de campos com dados de documenta o e informa es necess rias opera o adequada do Projeto me o Nome Descri o Proj 1 Visualiza o do Manual do Usu rio Coment rios rea reservada para coment rios do usu rio Scripts Adicionar Remover N mero de Intervalos de Tempo 100 N mero de Intervalos de Tempo com Chuva 20 T amanho do Intervalo de Tempo s 3600 Postos de Chuva chuv areia TriO txt Tormenta Desagregada Adicionar Remover Ok Cancelar Rotinas do Usu rio Figura 2 6 Janela de Dados do Projeto Os campos Nome Descri o e Coment rios destinam se respectivamente identifica o do Proje
57. a express o c 1 da an 1 51 B dh l Utilizando a equa o de Manning canais prism ticos para calcular a vaz o total Q a celeridade pode ser estimada por ga esa 1 52 3 Onde B a largura do canal n o coeficiente de rugosidade de Manning Jones 1981 demonstrou que a difus o num rica afeta a velocidade da onda ao mesmo tempo que a atenua Tamb m analisou a solu o num rica da equa o de difus o com base no esquema utilizado pelo m todo Muskingum definindo os erros 4 gt GDF SEN Governo o Dmarao Federal envolvidos na discretiza o Na Figura 1 15 s o apresentados as isolinhas do erro num rico na atenua o e na velocidade para diferentes valores de X e K At Nesta figura no intervalo de X entre 0 2 e 0 5 pode se ajustar uma curva que atenua as duas fun es dentro da margem de 2 5 de erro O sistema IPHS1 permite utilizar este m todo na forma linear ou n o linear com contribui o lateral distribu da Na aplica o linear necess rio definir uma vaz o espec fica de refer ncia qo geralmente adotada como 2 3 da vaz o espec fica de pico do hidrograma de montante Com q e as caracter sticas f sicas do canal o modela estima a celeridade m dia da onda de cheia com a equa o 1 52 Os par metros K e X constantes s o estimados com as equa es 1 49 e 1 50 uma vez adotada a discretiza o espacial e temporal Ressalta se a import ncia do cumprimento das condi es
58. ada por diferentes n veis da mesma ao longo do dia e Uma s rie temporal que represente o n vel d gua no ponto de descarga ao longo do tempo 110 E GDF D C O N C RE M AT Os principais par metros s o e Cota de fundo e Descri o de tipo e estado da condi o de contorno e Presen a de uma v lvula de comporta flat valve para prevenir o fluxo inverso a partir do n exut rio Divisores de fluxo Os divisores de fluxo s o n s do sistema de transporte utilizados para dividir o escoamento em dois canais de sa da definido pelo usu rio Estes divisores de vaz o s podem ter dois condutos para descarga Est o ativos somente quando se analisa o fen meno atrav s do modelo da onda cinem tica kinematic wave sendo tratados como simples n s quando utilizado o modelo de onda din mica Dynamic Wave Existem quatro tipos de divisores definidos a partir do modo como repartem a vaz o de entrada Divisor de corte Cutoff Divider deriva todas as vaz es de entrada acima de um determinado valor de corte especificado Divisor de excesso Overflow Divider deriva todas as vaz es de entrada acima da capacidade do conduto n o derivado Divisor tabular Tabular Divider utiliza uma tabela definida pelo usu rio para expressar a rela o entre a vaz o derivada em fun o da vaz o total de entrada Vertedor Weir Divider utiliza a equa o caracter stica de um vertedor para derivar a vaz o de ent
59. ados na forma de planilha A figura apresenta tamb m o resultado dessas selec es 98 GO Governo o Dwtrto F Escolher Objetos s E3 Objetos v Ri PC 1 PC2 SubB acia 1 Igrejinha Hidrogramas Resultantes m s Q OQ Nomad de 4 gt gt Op es C SubBacia 5 TrechoDagua 1 PT echoD aque 2 Derivacao 1 e GsdeR1 mis e QGsde TrechoDagua 1 m s Qs de TrechoDagua 2 m s Igrejinha Hidrogramas Resulta D E3 30 35 40 Ds ims a Mm 125 0k Intervalos n Delta T Lob gD 3D Rota o 4 4 Figura 2 42 Acesso grafica o e apresenta o em planilhas dos resultados de quaisquer opera es hidrol gicas selecionadas pelo usu rio 2 11 3 Documenta o do projeto A boa documenta o de um projeto o que garante a compreens o da sua estrutura o das hip teses analisadas e das decis es tomadas durante o seu desenvolvimento e depois em qualquer poca em que tenha de ser revisto Dessa forma os Memoriais Descritivos e de C lculo s o importantes de serem bem desenvolvidos O Editor de Textos do IPHS1 permite a edi o desses documentos 99 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo do Dwtrto Feder 3 MODELO SWMM STORM WATER MANAGEMENT MODEL 3 1 Introdu o O Storm Water Management Model modelo de gest o de guas pluviais SWMM da USEPA Ag ncia de Pr
60. ao m ximo 124 4 GDF SIATA Governo o Dmarao F eder ai armazenamento na superf cie devido a inunda o do terreno a capacidade de absor o da camada superficial do solo e a intercepta o nas irregularidades do terreno A vaz o superficial por unidade de rea Q se produz somente quando a profundidade de gua deste dep sito excede o valor do m ximo armazenamento em depress o dp cuja vaz o de sa da obtida pela equa o de Manning A profundidade de gua na sub bacia d expresso em metros atualizada continuamente a cada um dos instantes de c lculo com tempo expresso em segundos atrav s da resolu o num rica do balan o h drico na sub bacia Evapora o Precipita o Infiltra o Figura 3 4 Vis o conceitual do escoamento no SWMM Infiltra o fen meno pelo qual a gua da chuva penetra pela superf cie do terreno dos solos n o saturados e das reas perme veis da bacia O SWMM permite selecionar tr s modelos diferentes de infiltra o Equa o de Horton este m todo se baseia em observa es emp ricas e prop e que a infiltra o decresce exponencialmente desde um valor inicial m ximo at um certo valor m nimo ao longo do evento de chuva Os par metros de entrada 125 DR C O N C RE M AT 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omaras F necess rios para este modelo s o de infiltra o m xima e m nima o coeficiente de decaimento que descreve qu o r
61. as equa es de Dooge 1973 29 4 GDF SEFETTELUCINI Governo o Dwtrto Feder 0 41 T n 3 83 g017 1 28 AS K h 1255 57 1 29 Onde A a rea da bacia em Km S a declividade m dia da bacia em m 10 km ou as seguintes express es obtidas para bacias urbanas brasileiras por Germano 1997 desenvolvidas para uso com o modelo IPH II 0 882 Tdmin 18 628 1 30 0 272 P 1 063 K min e 24 058 1 31 g0126 MP Onde L o comprimento do rio principal em km S a declividade do rio principal em 96 IMP a rea imperme vel M todo de Nash modificado Este algoritmo desenvolvido pelo SCS para calcular o hidrograma unit rio sint tico HU 1mm t est baseado no modelo de cascata de reservat rios lineares de Nash Para representar o HU s o utilizadas duas equa es uma at o segundo ponto de inflex o do hidrograma e outra para representar a recess o do hidrograma Figura 1 13 4 GDF Governo do Darto F eder ai 0 9 0 8 0 0 6 0 5 0 4 q qp Q Q 0 3 0 2 0 1 E ins lt 2 3 4 5 t ti Figura 1 13 Hidrograma unit rio adimensional HYMO 1972 O hidrograma unit rio adimensional resultante fun o de dois par metros Tp tempo ao pico do HU e K retardo do reservat rio linear simples que caracteriza o esgotamento do escoamento superficial O n mero de reservat rios n do modelo Nash calculado em fun o de T e K O calc
62. az isso o engenheiro sendo de sua inteira responsabilidade os resultados obtidos e sua aplica o Para acionar o comando manual do Diagn stico o usu rio poder faz lo atrav s do Menu Projeto Realizar Diagn stico Completo ou ent o atrav s da op o correspondente na Barra de Ferramentas Principal Na parte inferior direita da janela do IPHS1 existem dois sinalizadores na forma de leds circulares quando verde indica que o diagn stico foi feito de forma satisfat ria quando vermelho indica que existe algum tipo de problema n o resolvido Figura 2 35 Os problemas que eventualmente venham a ocorrer s o automaticamente registrados no Editor de Mensagens Dessa forma poss vel n o apenas verificar o tipo de problemas existentes mas inclusive salvar a Mensagem para futuro estudo Mensagens D x1 Objeto TrechoDagua 1 Comprimento do Trecho Inv lido 0 00 Objeto TrechoDagua 1 Cota de Fundo de Jusante tem que ser Menor que a Cota de Fundo de Montante Objeto TrechoDagua 1 Largura do Canal Inv lido 0 00 Objeto TrechoDagua 1 Rugosidade manning Inv lida 0 00 es Objeto TrechoDagua 1 Altura do Canal Inv lido 0 00 Limpar Salvar Imprimir Sempre no topo Figura 2 35 Janela indicativa de diagn stico insatisfat rio 2 10 2 Execu o do IPHS1 DOS Para executar IPHS1 DOS o usu rio dever proceder do seguinte modo 91 GDF CONCREMAT N G E N H
63. bras 1 eie eieei reet enses ota n a sek o sna saa ooa a sape a nasa our au 130 4 3 Equipe de coordena o e apoio da contratante eeeeeee ee eene ee eene nennen 130 4 4 Concremat Engentari 5 n eei toan tha etn r eda oan ed RR SE NN Re RES ENR SERE SE osad kdir ai sana ss niasass 130 IIeicijiud 132 E N G E N H A R A Governo o Dware F APRESENTA O Dentre os produtos do Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal objeto do contrato n 037 08 firmado entre a Secretaria de Obras do DF e a Concremat Engenharia encontram se os Manuais T cnicos A cole o de manuais composta por tr s volumes visa orientar projetistas e profissionais dos rg os respons veis pelo planejamento implanta o e gerenciamento dos sistemas de drenagem urbana Este Manual T cnico corresponde ao volume 1 o qual apresenta e detalha o funcionamento dos modelos hidrol gicos e hidr ulicos empregados nas simula es do sistema de drenagem realizadas no mbito dos estudos para desenvolvimento do Plano Diretor de Drenagem Urbana do Distrito Federal e por isso constitui se em um complemento do Relat rio de Produto 4 Em um ambiente natural a manuten o dos recursos h dricos no que diz respeito ao regime de vaz o dos cursos d gua e da qualidade de gua decorre de mecanismos naturais de controle desenvolvidos ao longo de proces
64. canais tubula es bombas e elementos de controle e unidades de amortecimento e tratamento que propagam a gua at os n s exut rios ou esta es de tratamento Os fluxos de entrada deste m dulo podem ser oriundos do escoamento superficial de intera o com o fluxo subterr neo das vaz es sanit rias correspondentes a per odos sem chuva ou de hidrogramas de entrada definidos pelo usu rio Os componentes do M dulo de Transporte s o modelados com os objetos Node N e Link Linha Em uma modelagem no SWMM n o necess rio que figurem todos os m dulos descritos 106 4 b GDF SATEN So Omare Federal 3 2 1 Componentes f sicos Visual Objects A Figura apresenta os componentes f sicos que podem ocorrer em um sistema de drenagem pluvial Estes componentes ou objetos descritos a seguir podem ser representados no mapa do SWMM Pluvi metro RAIN Sage Sub bacia Subcatchment Conex o Junction Conduto Conduit Exut rio Outfall Elemento de Controle Regulator Unidade de Armazenamento Storage Unit Bomba Pump Figura 3 1 Exemplo dos componentes f sicos empregados na modelagem de um sistema de drenagem Pluvi metro Rain Gage Os Pluvi metros fornecem os dados de entrada de precipita o que ocorre sobre uma ou mais bacias definidas na rea de estudo Os dados de chuva podem ser definidos pelo usu rio atrav s de s ries temporais ou de um arquivo externo ao p
65. com o modelo Os algoritmos de c lculo e a sa da do modelo resultados da simula o foram programados em Fortran devido versatilidade para programa o de complicados algoritmos recomendada aos usu rios em geral o uso da interface Windows e para programadores existe a possibilidade de acesso s rotinas fonte que permitir o adaptar o sistema de modula o a requerimentos espec ficos Internamente o sistema est modulado de acordo com as opera es hidrol gicas oferecendo as seguintes op es e Escoamento em rios e Propaga o em reservat rio e Transforma o precipita o vaz o na bacia e Entrada soma ou deriva o de hidrogramas Para cada uma destas op es s o fornecidas as caracter sticas f sicas e os dados hist ricos Estas opera es hidrol gicas s o acopladas segundo a numera o sequencial informada pelo usu rio na vers o Fortran Cada n mero identifica o hidrograma resultante no final da bacia ou trecho Na vers o Windows a partir de dados obtidos das distintas telas do programa a interface realiza automaticamente o acoplamento das opera es hidrol gicas no arquivo de entrada O sistema computacional formado por tr s componentes seguindo um esquema cl ssico de programa o Leitura e escrita de dados A interface Windows realiza a leitura e escrita de dados em arquivos de entrada espec ficos do modelo Para facilitar a entrada de dados a interface disp e d
66. des escalas temporais Modelo da Onda Cinem tica Kinematic Wave Este modelo resolve a equa o da continuidade junto com uma forma simplificada da equa o de quantidade de movimento em cada um dos condutos Este ltima equa o requer que a declividade da linha da gua seja igual a declividade de fundo do conduto ou canal A vaz o m xima que pode escoar pelo conduto a vaz o a se o plena determinada pela equa o de Manning Qualquer acr scimo de vaz o a este valor no n de entrada do conduto se perde do sistema bem como pode permanecer parado na parte superior do n de entrada e entrar posteriomente no sistema quando a capacidade do conduto permitir O modelo da onda cinem tica permite que tanto a vaz o quanto a rea variem especial e temporalmente no interior do conduto Isto origina uma certa atenua o e retardo nos hidrogramas de sa da em rela o s vaz es de entrada nos condutos No entanto este modelo n o consegue representar efeitos como ressalto hidr ulico perdas nas entradas e sa das dos po os de visita fluxo inverso efeitos de remanso 127 E N G E N H A R A Governo o Dwarto F ou escoamento sob press o bem como sua aplica o est restrita a redes ramificadas Geralmente pode manter estabilidade num rica adequada com incrementos de tempo de c lculo relativamente grandes da ordem de 5 a 15 min Se alguns dos efeitos acima mencionados n o s o apresentados no sistema ou
67. do xj Dk Cancelar Figura 2 11 Janela Dados de uma sub bacia Nessa janela s o editados al m dos campos Nome Descri o e Coment rios tamb m a informa o da exist ncia ou n o de dados observados Os dados observados servir o para a compara o com o hidrograma calculado n o fazendo parte da simula o Adicionalmente o usu rio dever selecionar ou a op o Transforma o Chuva Vaz o ou Hidrograma observado a ser propagado A primeira delas habilita o acesso a uma segunda janela ilustrada pela Figura 2 12 a qual possibilita a inser o e edi o de dados b sicos da bacia e a sele o dos modelos a serem utilizados para a separa o do escoamento e para a propaga o do escoamento superficial na bacia O 70 4 GDF Governo Go Dentro Federal CATE usu rio deve escolher a segunda op o no caso de j possuir dados referentes transforma o precipita o vaz o na forma de um arquivo texto hidrograma observado a ser propagado onde as vaz es em n mero igual ao mencionado no projeto como N mero de Intervalos de Tempo s o colocadas em formato livre Escolhida a op o Transforma o Chuva Vaz o o usu rio clicando com o ponteiro do mouse no bot o esquerda desse campo ter acesso outra janela com essa denomina o ilustrada pela Figura 2 12 Transforma o Chuva Vaz o x rea da Bacia kr Tempo de Concentra o min
68. do dos blocos alternados s o calculadas com base nas rela es IDF as intensidades m dias para diversas dura es at a dura o total Essas intensidades s o ent o transformadas em alturas de chuva e representam os valores acumulados at o ltimo intervalo Os incrementos entre um valor acumulado e outro s o rearranjados de forma que o maior valor se localize em um per odo escolhido pelo usu rio entre 25 50 ou 75 da dura o da precipita o no caso de utilizar o m todo dos blocos alternados e no quarto quartil segundo a metodologia do Bureau of Reclamation Os demais incrementos s o dispostos em ordem decrescente sempre um esquerda e outro direita do m ximo valor Para a possibilidade de utiliza o de um hietograma observado necess rio fornecer para cada sub bacia os n meros dos postos correspondentes e seu coeficiente de Thiessen Com esta informa o o modelo calcula a precipita o m dia ponderada em cada intervalo de tempo para cada sub bacia 10 GDF LL SEDHTITLH M N G E N H A R A Governo o Dwtrto Feder 1 4 2 Separa o do escoamento A separa o da parcela de chuva efetiva a ser utilizada para a determina o do hidrograma de escoamento superficial escoamento direto pode ser realizada mediante o uso de qualquer dos seguintes algoritmos e Modelo IPH Il Horton modificado e Exponencial do HEC e Curva n mero do SCS ou das rela es funcionais e ndice
69. e Pi gt fpe i t At Tempo Figura 1 7 Situa es contempladas no algoritmo de infiltra o MINE 1998 2 A precipita o menor do que a capacidade de infiltra o It Figura 1 7b Neste caso o c lculo da capacidade de infiltra o no fim do per odo feito utilizando a equa o 1 5 Para isso no entanto utiliza se previamente a equa o 1 10 oriunda da resolu o do sistema formado pelas equa es 1 6 e 1 9 At Su S P At T 1 9 S 1 10 Nesta situa o duas alternativas podem apresentar se It 1 gt P utiliza se neste caso a equa o 1 11 resultante da equa o 1 9 ou It 1 lt P Figura 1 7c quando se utiliza a equa o 1 8 Vp P At S S 1 11 t1 A ltima situa o mencionada exigir por m a divis o do intervalo t em duas partes sendo tx a dura o do primeiro subintervalo no final do qual Ix p Ap s o c lculo de Sx e Tx atrav s do mesmo caminhamento seguido no caso de It 1 gt P extrai se o valor de tx da equa o 1 9 obtendo se a equa o 1 12 2b S S Atx 2 b P S S 1 12 O volume escoado superficialmente no primeiro subintervalo ser portanto nulo e o valor percolado resultar do uso da equa o 1 11 Para o segundo subintervalo valem as mesmas considera es feitas para o caso de It 1 lt P Os valores l lp e K s o par metros do m todo A condi o inicial do
70. e Conforme se ver a seguir para se proceder a edi o dos Dados de um Objeto pode se dar um duplo clique sobre o mesmo na Rede ou ent o selecion lo tamb m com um duplo clique na Rede ou no Gerenciador de Projeto e pressionar o cone ver Figura 2 9 Os cones e amp servem para reduzir e expandir os ramos da rvore no Gerenciador de Projeto 2 8 Edi o de Elementos do M dulo Bacia e do M dulo Rio A edi o de cada um dos elementos que comp e o M dulo Rio Ponto de Controle Reservat rio Trecho de gua e Deriva o ou o M dulo Bacia Sub bacia permite introduzir no sistema as informa es necess rias execu o dos modelos hidrol gicos necess rios obten o dos hidrogramas de projeto referentes a cada 4 GDF SEFETTELUCINI Governo o Dera Feder opera o hidrol gica por eles representadas Abaixo dada a explica o de como o usu rio deve proceder em cada caso 2 8 1 Edi o de Pontos de Controle M dulo Rio Os Pontos de Controle conforme j mencionado acima correspondem ao M dulo Rio e sua principal finalidade propiciar a soma de hidrogramas de outras opera es hidrol gicas que lhe fiquem imediatamente montante Pode se ter ligado a um Ponto de Controle uma ou mais Sub bacias representando o processo de transforma o precipita o vaz o na superf cie da bacia um ou mais Trechos de gua que lhe fiquem montante e u
71. e Projeto Com isso aberta a janela Reservat rio ilustrada pela Figura 2 30 A edi o dos campos Nome Descri o e Coment rios a mesma indicada no item referente a Edi o de Pontos de Controle A op o Possui Dados Observados se assinalada com sim conforme j foi mencionado acima significa que existem dados observados relativos ao hidrograma propagado no reservat rio Nesse caso o usu rio dever informar qual arquivo cont m esses dados Isso feito clicando com o 86 4 GDF Governo o Dera Federal fts od Len ponteiro do mouse sobre o bot o direita do campo destinado inser o do nome do arquivo o usu rio ter acesso a uma janela de sele o de arquivos semelhante da Figura 2 4 s que com a denomina o Selecione um Arquivo a partir da qual poder fazer a escolha daquele que contiver os dados observados Nome Descri o RES 1 Coment rios Possui Dados Observados Sim C N o Armazenam Inicial 1000 nr Meserv st mariaNQB4 tst be f 000 Estruturas de Sa da Vertedor e ou rif cios jv Vertedor ese Vaz o M x do Bypass m s v rf cio eee 1 C Estruturas Extravazoras curvas H Dsai Quantidade E Editar Estruturas Editar Tabela Cota Volume Ok Cancelar Figura 2 30 Janela para edi o de dados de um Reservat rio Al m disso o usu rio dever informar o armazenamento
72. e bases de dados de valores dos distintos par metros das metodologias de simula o para distintas situa es podendo ser escolhido o par metro em fun o da informa o contida na pr pria base de dados ou fornecida pelo usu rio Ww GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dera Feder Modelos Os modelos constituem os algoritmos de c lculo Eles est o programados em Fortran devido simplicidade da linguagem para elabora o de algoritmos complexos Para o usu rio Windows o contato com o modelo em si se limita a execuc o do mesmo a partir da chamada na tela principal Sa da gr fica Tem por finalidade apresentar os dados utilizados e os resultados num ricos e gr ficos quando solicitados Esta realizada dentro da pr pria interface Windows podendo ser os gr ficos exportados para planilhas eletr nicas ex Excel ou processadores de texto ex Word Na sa da do modelo na interface Windows est inclu da a sa da original do Kernell Fortran n cleo de c lculo que embora com menor detalhamento gr fico possui maiores informa es sobre a simula o valores de par metros singularidades da simula o etc permitindo realizar uma an lise mais detalhada de singularidades da simula o Os modelos inclu dos dentro do sistema computacional IPHS1 s o mais facilmente entendidos quando divididos em dois m dulos m dulo bacia e m dulo rio Cada m dulo est formado por subm dulos que r
73. e com menos teor de argila total por m ainda inferior a 15 No caso de terras roxas esse limite pode subir a 20 gra as maior porosidade Os dois teores de h mus podem subir GDF zEDTITIT Pu E N G E N H A R A Governo o Dentre fedes respectivamente a 1 2 e 1 5 N o pode haver pedras e nem camadas argilosas at 1 5m mas quase sempre presente camada mais densificada que a camada superficial GRUPO C Solos barrentos com teor total de argila de 20 a 30 mas sem camadas argilosas imperme veis ou contendo pedras at profundidades de 1 2 m No caso de terras roxas esses dois limites m ximos podem ser de 40 e 1 5m Nota se a cerca de 60 cm de profundidade camada mais densificada que no Grupo B mas ainda longe das condi es de impermeabilidade GRUPO D Solos argilosos 30 40 de argila total e ainda com camada densificada a uns 50 cm de profundidade Ou solos arenosos como B mas com camada argilosa quase imperme vel ou horizonte de seixos rolados Condi o de Umidade Antecedente do Solo o m todo do SCS distingue tr s condi es de umidade antecedente do solo a saber CONDI O solos secos as chuvas nos ltimos cinco dias n o ultrapassaram 15 mm CONDI O II situa o m dia na poca das cheias as chuvas nos ltimos cinco dias totalizaram de 15 a 40 mm CONDI O III solo mido pr ximo da satura o as chuvas nos ltimos cinco dias foram super
74. ealizam opera es hidrol gicas espec ficas Por sua vez cada subm dulo apresenta como op es diferentes algoritmos de c lculo O m dulo bacia tem a seguinte configura o Precipita o e Precipita o sequencial fornecida pelo usu rio e Precipita o acumulada de projeto obtida de rela es IDF Separa o de escoamento e Algoritmo de Horton modificado e Equa o de Holtan e M todo Exponencial HEC I e M todo de rela es funcionais ou da curva n mero SCS B E GDF D C O N C RE M AT Governo o Dwarto F e ndice Escoamento superficial e M todo de Clark e Hidrograma unit rio fornecido e Hidrograma unit rio triangular do SCS e M todo de Nash modificado HYMO Escoamento subterr neo e Reservat rio linear simples O m dulo rio dividido em tr s partes e Escoamento em rios e Escoamento em reservat rio e Deriva o de vaz es Para o escoamento em rios propriamente existem as seguintes op es e Modelo Muskingum e Modelo Muskingum Cunge linear ou n o linear e Modelo Muskingum Cunge n o linear com plan cie de inunda o e Modelo Muskingum Cunge n o linear adaptado especificamente para condutos fechados Para o escoamento em reservat rio utilizado o m todo de Puls oferecendo como op es fornecimento das caracter sticas das estruturas de sa da da gua vertedores orif cios ou diretamente a vaz o de sa da opera o de comportas
75. eguir s o descritos os objetos relevantes neste contexto Hidrogramas Unit rios Os hidrogramas unit rios UHs s o utilizados para estimar as infiltra es e entradas de vaz o nos condutos em fun o da precipita o RDII Um hidrograma unit rio pode conter at tr s destes hidrogramas com respostas a curto m dio e longo prazo Um grupo de UHs pode conter at 12 hidrogramas unit rios diferentes um para cada m s do ano Cada conjunto de hidrogramas unit rios s o considerados como um objeto individual no SWMM ao qual se designa um nico nome indicativo da chuva que cont m os dados de precipita o necess rios Cada hidrograma unit rio definido por tr s par metros Figura 3 2 R fra o do volume de chuva que ingressa na rede de drenagem T tempo transcorrido do in cio da chuva ao valor m ximo do hidrograma unit rio em horas K rela o entre o momento onde as vaz es s o nulas e o tempo que demora para ocorrer o valor m ximo Q Tempo T T A K Figura 3 2 Hidrograma unit rio de gera o de RDII 121 4 cpr EQT N G E N H A R A Para gerar uma vaz o RDII em um n do sistema de drenagem o n deve identificar atrav s da propriedade Inflows o grupode hidrogramas unit rios e a rea de infiltra o da parte que contribui para a vaz o RDII Uma alternativa ao emprego do hidrograma unit rio pode ser criar um arquivo RDII externo contendo uma s rie de dados temporais desse
76. em parcela desprez vel para eventos de curta dura o A precipita o inicialmente retida pelo reservat rio de intercep o cobertura vegetal e depress es at que sua capacidade m xima Rm x Seja satisfeita Figura 1 4 A precipita o restante utilizada no algoritmo de infiltra o para o c lculo dos volumes superficial e percolado Figura 1 4 Reservat rio de intercep o MINE 1998 Uma parte da precipita o resultante devido s reas imperme veis escoada apenas superficialmente sem passar pelo algoritmo de infiltra o O par metro utilizado para definir a porcentagem de rea imperme vel na bacia representado por IMP b Separa o do escoamento A vers o utilizada no modelo a seguir descrita uma simplifica o do algoritmo apresentado por Tucci 1979 A equa o de Horton para a determina o da capacidade de infiltra o Equa o 1 1 13 4 GDF SEREIA AESA I 1 1 h 1 1 Onde a capacidade de infiltra o no tempo t a capacidade de infiltra o m nima l a capacidade de infiltra o para t 0 e h exp K onde K um par metro emp rico relacionado ao tipo de solo A percola o da camada superior do solo definida pela Equa o 1 2 T 1 1 h 1 2 A equa o de continuidade aplicada zona superior do solo conforme Figura 1 5 expressa por Equa o 1 3 EXIT 1 3 Lencol fre tico Figura 1 5 Con
77. entando sua rea de Novo Ctrl N Projetos vazia na tela Abrir ctr A Abre um arquivo de Projeto existente Fechar Fecha um Projeto aberto Salvar crt s Salva o Projeto ativo Salvar Como cr Alt S Salva um Projeto ativo com outro nome e em qualquer Diret rio Sair Finaliza a opera o do IPHS1 Visualizar Editor de Scripts Abre o Editor de Pascal Script Gerenciador de Projeto Crtl P Abre o Gerenciador de Projeto Mensagens Crtl M Abre o Editor de Mensagens Vari veis Globais do Script Crtl G Projeto Editar Dados Gerais Abre o Gerenciador de Vari veis Globais do Script Abre janela para editar dados de projeto Assistente de Preenchimento dos Dados Abre janela para editar dados de projeto Remover Objeto Remove o objeto selecionado Converter PC para Reservat rio Converte um PC em reservat rio Converter Reservat rio para PC Converte um reservat rio em PC Carregar Imagem de Fundo L uma imagem bmp para servir de fundo para a rea de Projeto Limpar Imagem de Fundo Permite remover uma imagem de fundo da rea de Projeto 4 GDF Governo do Dwtrao F Realizar Diagn stico Completo crt D F4CONCREMAT E N G E N H A R A Faz um diagn stico completo da Rede Hidrogr fica verificando sua consist ncia Simular r9 Executa o IPHS1 DOS Plotar Hidrogramas Resultantes Hab
78. ento excedente na rua Assim toda a gua que n o consegue entrar no conduto propagada pela rua at encontrar o pr ximo trecho d gua neste caso deve ser fornecido um coeficiente de rugosidade compat vel com uma rua com carros paralelep pedos lixo etc Ainda existe a possibilidade de fazer o redimensionamento dos condutos Nesta op o ele tem que escolher qual o tipo de se o que ser utilizada como refer ncia para redimensionar Por exemplo se o conduto principal 1 um circular e houver um trecho paralelo 2 retangular na hora de solicitar o redimensionamento as op es ser o de redimensionar para um conduto circular ou retangular Se o usu rio escolhe o circular n o necess rio informar nenhuma caracter stica a ser preservada j que a rea 42 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo o Dwtrto Feder depende unicamente do di metro Se o usu rio escolher retangular ele pode escolher se quer manter alguma caracter stica geom trica da se o original altura e ou largura o mesmo v lido para trapezoidal onde ainda pode se manter a declividade dos taludes do LE e LD Na op o de armazenar gerado um arquivo alagamento iph onde est esta informa o Na op o de propagar em rua gerado o arquivo grua iph onde est esta informa o Na op o de redimensionamento gerado o arquivo comentario iph onde est esta informa o Para o usu rio da interface Windows
79. eorr epe ean sene aoa aee aad enia Hd Gane paa ada KbR rera Max auE 74 Figura 2 17 Janela para se Adicionar Dados essssseeeeeeeeee nennen enne nnne 75 Figura 2 19 Janela do M todo HEGCT i2 ener aereo dq uen na dada vala doada auc ed d rosa aac a Rn raus 76 Figura 2 19 Janela do M todo Fl eissicci mer eR LR Erden ea Sadia dane ida ana Mad nada aaa 76 Figura 2 20 Janela do M todo Holtan eeesses essen enne nennen ener nennen 77 Figura 2 21 Janela do M todo HU observado esses esee enne enne 77 Figura 2 22 Janela do M todo HYMO Nash Modificado 78 Figura 2 23 Janela do M todo de Clark eeesesseeesesee esee 79 Figura 2 24 Janela da Propaga o em Rio enne en nnne 80 lt GDF Governo c Owari Feder Figura 2 25 Figura 2 26 Figura 2 27 Figura 2 28 Figura 2 29 Janela da Propaga o M todo de Muskingum eene 81 Janela da Propaga o M todo de Muskingum Cunge Linear 82 Janela da Propaga o M todo de Muskingum Cunge N o Linear 83 Janela de Propaga o M todo de Muskingum Cunge com plan cie de inunda o Janela de Propaga o M todo de Muskingum Cunge N o Linear em condutos TECNA OS RERO SEA paia Sa GT da UN E a a RU a a od a ci a a 86 Figura 2 30 Figura 2 31 Figura 2 32 Figura 2 33 Fi
80. er ai desejar inclusive associando o para melhor documenta o a um arquivo de projeto iphs1 2 11 2 Resultados em formato de planilhas e gr ficos Os resultados de uma simula o s o poss veis de serem visualizados tamb m atrav s de um conjunto de sa das na forma de planilhas compat veis com o formato do Excel e na forma de gr ficos A forma geral de acesso a essas ferramentas de sa da alcan ada com o usu rio posicionando o apontador do mouse sobre qualquer elemento do projeto PC Reservat rio Trecho D gua ou Deriva o e clicando o bot o direito do mesmo Esse procedimento d acesso aos menus representados na Figura 2 38 Nela est o representadas todas as sele es poss veis com as suas respectivas op es de menu m Copiar Dados Deste Objeto Copiar Dados Deste Objeto Plotar Hidrograma Resultante Trecho d gua Deriva o Plotar Hidrograma Resultante Plotar Vaz o Controlada Plotar Cotas RAR E Pr Sub bacia Clonar Objeto Copiar Dados Deste Objeto Copiar Dados Deste Objeto Visualizar Cotas e Vaz es Visualizar N vel D gua Plotar Vaz o Controlada Plotar Hidrograma Resultante X Tab de Precipita o Plotar Tabela de Precipita es Plotar Hidrograma Resultante Plotar Hidrograma Resultante Dos Objetos Conectados Plotar Vaz o Controlada Clonar Objeto Copiar Dados Deste Objeto P
81. estado do reservat rio de umidade do solo definida em fun o da vaz o base OQ s a lo 4t 1 13 Esta express o sup e um estado de equil brio das vaz es de base no in cio da simula o limitando o uso do m todo a essa situa o na bacia Fitch et al 1976 relacionaram valores dos par metros com os solos tipos definidos pelo SCS A Tabela 1 2 reproduz esses valores GDF LL C O N C RE M M N G E N H A R A Governo o Dera Feder Este modelo foi desenvolvido para trabalhar em conjunto com o m todo de Clark para a propaga o do escoamento superficial e subterr neo que ser visto mais adiante Tabela 1 2 Par metros da equa o de Horton FITCH et al 1976 Grupo de lo lp K 1 s 10 para umidade antecedente Solo mm h mm h Tipo Tipo II Tipo III A 254 0 25 4 0 06 0 29 0 13 0 66 0 31 1 34 B 203 2 12 7 0 16 0 43 0 36 0 98 0 82 2 64 C 127 0 6 4 0 14 0 42 0 40 1 01 1 01 2 59 D 76 2 2 5 0 15 0 32 0 36 0 81 0 91 2 44 Para bacias urbanas brasileiras 6096 das analisadas com rea imperme vel maior que 2096 e 7196 com rea inferior a 30 km Germano et al 1998 conclu ram que ly 0 4 mm At 0 5 lt h lt 0 95 com predomin ncia entre 0 7 e 0 85 e 4 mm At lo 15 mm At com predomin ncia entre 8 e 12 mm At Para ajuste dos par metros podem ser seguidas as seguintes regras e R4 pouco sens vel e pode ser facilmente ajustado atrav s da an lise dos volumes
82. g e q AR PRE PORRER SRA DR RR AN SSD APR ROS MORE ORE RE RR MUDO OE SO 107 Figura 3 2 Hidrograma unit rio de gera o de RDII eee eererreenias 121 Figura 3 3 Exemplo de se o transversal de um canal natural 122 Figura 3 4 Vis o conceitual do escoamento no SWMM e rrereeeereraeanras 125 LISTA DE QUADROS Quadro 3 1 Diferentes se es transversais de condutos dispon veis s 114 Quadro 3 2 Diferentes tipos de vertedores dispon veis seseseeeeeeeee 119 LISTA DE TABELAS Tabela 1 1 Sequ ncia de c lculo e descri o das opera es hidrol gicas 8 Tabela 1 2 Par metros da equa o de Horton FITCH et al 1976 18 Tabela 1 3 Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas sseeeeeeeee 23 Tabela 1 4 Valores do par metro CN para bacias rurais is iseererereearenaes 23 Tabela 1 5 Corre o do CN em fun o da umidade antecedente s o 24 Tabela 2 1 Fun es dos elementos representativos das Opera es Hidrol gicas 65 4 GDF ISOLE Len Governo c Dmarao Federal LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABNT ADASA ANA ANEEL BID Caesb USEPA Embrapa GDF INMET IPH NBR NOVACAP PC PDDU SCS S l SWMM UFRGS Associa o Brasileira de Normas T cnicas Ag ncia Reguladora de guas Energia e Saneamento B sico do Distr
83. gitar os valores de chuva e salv los no diret rio de trabalho Figura 2 7 b Para realizar isso ser solicitado que seja fornecido valores de precipita o para o n mero de intervalos de tempo com chuva Ap s digitados os valores bastar fechar a janela no cone superior direita Salve os dados da planilha c Gerar valores de chuva por IDF Figura 2 7 c Ao selecionar esta op o o programa abrir a janela Curvas IDF que composta por duas pastas Uma denominada equa es cadastradas e outra denominada estados esta es localidades e c lculos Na pasta equa es cadastradas o programa tem como default a equa o aTr t c Para inserir uma nova forma de equa o IDF o usu rio dever dar uma denomina o a esta no campo destinado ao Nome e imediatamente pressionar o bot o adicionar Ap s no campo Equa o o usu rio poder inserir a equa o IDF usando a linguagem Pascal Script VIEGAS F 2000 O campo Coment rios poder ser utilizado para documentar a equa o inserida caso o usu rio ache necess rio Na orelha estados esta es localidades e c lculos o usu rio seleciona o estado do Brasil no qual a localidade que deseja determinar o hietograma de projeto est inserida Existe ainda a op o de escolha exterior que se destina a ETN 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omaras F localidades fora do Brasil O default do p
84. gura 2 34 Figura 2 35 Figura 2 36 Figura 2 37 Figura 2 38 Figura 2 39 Figura 2 40 Figura 2 41 Figura 2 42 Janela para edi o de dados de um Reservat rio essssesssss 87 Janela de dados do vartedor eiie both p tope p ra Lo xU pe bep rat dida a lhasda 88 Janela de dados do orif cio ricordo ttai auo aae eua kan ta tet Rate Nu RR dez kinda NR ERR 88 Janela de edi o das estruturas extravasoras sesssseeeeeenee 89 Menu de acesso s op es Clonar objeto e Copiar Dados sess 90 Janela indicativa de diagn stico insatisfat rio essen 91 Janela de execu o do IPHST DOS ssa iiia eame haine na in ad MERERI RR Ia RN ERE dere eR aa dun 92 Janela de execu o do IPHS1 DOS eeseeesee eese esee 93 Menu de acesso aos resultados em planilhas e gr ficos sssssse 94 Gr ficos e Planilhas das sub bacias eeeeseeeeeeee eene enne enne 96 Hidrograma dos objetos conectados sssssseseeeeeeeeeenenen 97 Hidrograma resultante eeeeeseseseseeeeee esee eene nnne nnne entrent enn 98 Acesso grafica o e apresenta o em planilhas dos resultados de quaisquer opera es hidrol gicas selecionadas pelo usu rio seeeeeeeeeere 99 Figura 3 1 Exemplo dos componentes f sicos empregados na modelagem de um sistema de drenag
85. idade ODE ce iO 114 E N G E N H A R A Governo c Dwtrio Feder PAR METROS PAR METROS G tico Profundidade Caten ria Profundidade Semi el ptica Profundidade Cesta de m o Profundidade Semicircular Profundidade Bombas Pumps As bombas consistem em elementos na linha do sistema de drenagem que servem para elevar a gua S o representadas no modelo por linhas dotadas de sua curva caracter stica A curva da bomba descreve a rela o entre a vaz o na bomba e as consu es de contorno nos n s de entreda e sa da da mesma S o quatro diferentes formas de representar o comportamento de uma bomba Tipo I Bomba instalada off line A bomba aspira gua de um po o de suc o de Vaz o forma que a vaz o aumenta em fun o do volume de gua dispon vel no po o Volume 115 4 GDF Tipo II Bomba on line com o sistema onde a vaz o aumenta em fun o da profundidade da gua n vel no n de entrada aspira o Tipo III Bomba on line com o sistema onde a vaz o varia de forma cont nua com a diferen a de altura entre os n s de entrada e sa da Sua representa o a curva caracter stica de uma bomba Tipo IV Bomba de velocidade vari vel instalada on line com o sistema de forma que a vaz o varia de forma cont nua com a profundidade da gua n vel no n de entrada aspira o O acionamento e desligamento Vaz o
86. igura 2 36 Janela de execu o do IPHS1 DOS Ao ser conclu da a execu o e a janela DOS ser fechada pelo usu rio ou automaticamente pelo programa o Editor de Textos IPHS1 DOS ser imediatamente aberto com o arquivo ASCII de sa da da simula o Figura 2 37 92 z o m z I D z o Sub bacia B B l l 0 0 Figura 2 37 Janela de execu o do IPHS1 DOS No editor estar tamb m o arquivo de entrada de dados do IPHS1 DOS o qual poder ser consultado bastando para isso que o usu rio selecione a p gina correspondente na orelha superior de documentos do Editor 2 11 An lise dos resultados e documenta o Conforme foi mencionado no in cio deste texto ap s a execu o do IPHS1 DOS os resultados dele advindos s o automaticamente lidos para dentro dos objetos que comp e a Rede Hidrogr fica ficando disposi o do usu rio para a realiza o de an lises e a constru o de relat rios 2 11 1 Arquivo ASCII de Sa da do IPHS1 A forma tradicional de sa da de resultados do IPHS1 DOS um arquivo texto no formato ASCII que cont m o hist rico completo de toda a simula o TUCCI et al 1989 Esse arquivo continua a ser disponibilizado atrav s do Editor de Textos do IPHS1 Figura 2 34 sendo aberto automaticamente ap s o encerramento de cada execu o do programa O usu rio pode salvar o arquivo com a designa o que 93 lt GDF Gono REMAT Governo o Omare F od
87. ileiras In XI Simp sio Brasileiro De Recursos H dricos E li Simp sio De Hidr ulica Dos Pa ses De L ngua Oficial Portuguesa Anais Recife v1 p 177 182 nov 1995 HOLTAN H N 1961 A concept of infiltration estimates in watershed engineering USDA Agricultural Research Service USA HOLTAN H N and N C LCPEZ 1971 USDAHL 70 Model of watershed hydrology Washington DC a techn Bulletin N 1435 Agricultural Research Service USA HORTON R E 1939 Analysis of runoff plot experiments with varying infiltration capacity Trans Am Geoph Union par IV pp 693 HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER 1973 HEC 1 Flood Hydrograph package User Manual U S Army Corps of Engineers 132 Governo o Dwarto Feder JONES S B 1981 Choice of space and time steps in the Muskingum Cunge flood routing method Proc Instn Civil Eng part 1 pag 759 772 USA MCCARTHY G T 1940 The unit hydrograph and flood routing U S Engineers School Fort Belvoir Virginia MILLER W A CUNGE J A 1975 Simplified equations of unsteady flow capitulo 8 de Unsteady flow in open channelo editado por MAHMOOD K e V MINE M R M M todo determin stico para minimizar o conflito entre gerar energia e controlar cheias Tese de doutorado IPH UFRGS 1998 YEVJEVICH V Water Resources Publications Fort Collins Colorado USA NASH J E The form of the Instantaneous Unit Hydrograph IASH Assembl Generale de Toro
88. ilitado somente ap s a op o Simular abre uma janela onde poss vel identificar o objeto onde se deseja o hidrograma Visualizar Hidrogramas Resultantes em Planilha Habilitado somente ap s a op o Simular abre uma janela onde poss vel identificar o objeto onde se deseja o hidrograma em forma de planilha Visualizar Alagamentos Abre uma janela onde poss vel visualizar se houve alagamento nos trechos Utilit rios Apresenta curvas IDF calcula e plota intensidades Curvas IDF m ximas calcula l mina precipitada acumulada e desagregada i Calcula o valor de CN para bacias rural e C lculo do CN P urbana suburbana Janelas Organiza em Cascata Arruma em cascata as janelas de Projeto abertas Organiza Horizontalmente Arruma horizontalmente as janelas de Projeto abertas Organiza Verticalmente Arruma verticalmente as janelas de Projeto abertas Nome da Janela Ajuda Idioma Mostra as janelas abertas Habilita o idioma portugu s Sobre o Sistema Descri o sum ria do sistema e da equipe de desenvolvimento Hist rico Relato hist rico das vers es anteriores do IPHS1 bem como bugs j identificados e resolvidos 4 Gpr Governo do Dwtrto Feder Ajuda rd Cont m um Manual resumido do IPHS1 para Windows 2 3 3 Op es da Barra de Ferramentas Principal Cria um novo projeto Abre um projeto existente s c
89. incipal a jusante da deriva o respectivamente B4 B s o as larguras no canal 4 gt GDF a onc pena Governo o Dmareo Federal de deriva o e no canal principal a jusante da deriva o respectivamente n n correspondem s rugosidades no canal de deriva o e no canal principal a jusante da deriva o respectivamente e S4 S s o as declividades no canal de deriva o e no canal principal a jusante da deriva o respectivamente 46 GDF LL C O N C RE M M N G E N H A R A Governo do Dwarao Feder 2 MODELO DE SIMULA O HIDROL GICA IPHS1 UTILIZA O 2 1 Introdu o Utilizando como base a Metodologia de Modelagem Orientada a Objetos aplicada a Sistemas de Recursos H dricos apresentada por Viegas Filho 2000 foi desenvolvida a vers o Windows do IPHS1 que encapsula a vers o DOS atrav s de uma interface inteligente A vers o utilizada nas simula es para o PDDU DF e descrita neste Manual T cnico ainda possui caracter sticas de uma vers o Beta podendo apresentar problemas n o detectados nos testes Por isso fundamental que o usu rio tenha em mente que um projeto obra de um engenheiro ou profissional habilitado para tal e nunca de um programa computacional Este modelo apenas uma ferramenta que quando bem utilizada poupa tempo e amplia o horizonte de an lise A seguir ser o explicados os procedimentos para utiliza o do Modelo IPHS1 2 2 Instala o do
90. inicial do reservat rio 3 ar E m O usu rio deve selecionar os tipos de estruturas de sa da que podem ser vertedor e ou orif cio e estruturas extravasoras Quando selecionada a op o vertedor Figura 2 31 e ou orif cio Figura 2 32 devem ser fornecidos os dados de cada estrutura 87 4 GDF Equa o Padr o Q C B A z 3 Coeficiente de Descarga C E Largura m B f Do Cota da Crista m 50 Fechar Figura 2 31 Janela de dados do vertedor ET Equa o Padr o Qo C AN 2 g h Coeficiente de Descarga C 1 5 Area n A 0 2 Altura do Eixo m h o Fechar Figura 2 32 Janela de dados do orif cio Ainda dentro desta op o o usu rio pode utilizar uma estrutura denominada de by pass que tem a fun o de desviar um valor de vaz o do hidrograma de aporte ao reservat rio antes que ela entre no mesmo n o sendo portanto propagada no reservat rio Quando selecionada a op o estruturas extravasoras deve ser informada a quantidade de estruturas a serem utilizadas Ap s a informa o do n mero de estruturas clicar no cone Editar Estruturas S o informados nesta janela Figura 2 33 o n mero de cotas e as vaz es de sa da correspondentes a cada cota fornecida Governo So Durants F eder ai Estruturas Extravazoras B x Estrutura 1 N mero de Pontos da T abela Intervalo de Tempo at o qual a opera o
91. io linear simples OSS FOSSE V f ag 1 45 Onde QSS vaz o base no tempo t mm At K constante de armazenamento do reservat rio linear simples h VP volume percolado mm At 4 GDF SEAIN Governo do Dmarao F Como valor inicial se sugere utilizar 30At devido baixa sensibilidade do hidrograma resultante de eventos de pequena dura o ao escoamento de base 1 5 Modelos do sistema M dulo rio Este m dulo formado pelos modelos que representam o processo de propaga o de ondas de cheia em rios canais e reservat rios 1 5 1 Escoamento em rios e canais O procedimento de propaga o de cheias utilizado o m todo Muskingum em suas diferentes vers es e Cl ssico e Muskingum Cunge e Muskingum Cunge com plan cie de inunda o e Muskingum Cunge adaptado para condutos fechados As vers es Cl ssico e Muskingum Cunge podem ser utilizadas na forma linear ou n o linear entretanto a op o Muskingum Cunge com plan cie de inunda o n o linear As op es Muskingum Cunge Muskingum Cunge com plan cie de inunda o e Muskingum Cunge adaptado para condutos fechados admitem contribui o lateral distribu da A escolha da melhor alternativa a ser utilizada depende das caracter sticas do trecho de rio a ser simulado dos dados dispon veis e da natureza do problema a ser resolvido A principal limita o deste m todo que os efeitos de jusante sobre o escoamento de
92. iores a 40 mm e as condi es meteorol gicas foram desfavor veis a altas taxas de evapora o A Tabela 1 5 permite converter o valor de CN para condi o ou III dependendo da situa o que se deseja representar Efeitos da Urbaniza o a aplica o do m todo do SCS em reas urbanizadas pode ser feita de duas formas Uma delas fazer uso de tabelas que levam em conta os tipos de ocupa o do solo caracter sticos de reas urbanas Tabela 1 3 Caso a bacia apresente diversos tipos de solo e de ocupa o deve se adotar o valor de CN GDF zEDTITIT Uu E N G E N H A R A Governo o Omaras Feder obtido pela m dia ponderada dos diversos CNs correspondentes s reas homog neas Tabela 1 3 Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas Utiliza o ou cobertura do solo A B C D Zonas cultivadas sem conserva o do solo 72 81 88 91 com conserva o do solo 62 71 78 81 Pastagens ou terrenos em m s condi es 68 79 86 89 Baldios em boas condi es 39 61 74 80 Prado em boas condi es 30 58 71 78 Bosques ou zonas florestais cobertura ruim 45 66 77 83 cobertura boa 25 55 70 77 Espa os abertos relvados parques campos de golfe cemit rios em boas condi es Com relva em mais de 75 da rea 39 61 74 80 Com relva de 50 a 75 da rea 49 69 79 84 Zonas comerciais e de escrit rios 89 92 94 95 Zonas industriais 81 88 91 93 Zonas residenciais Lotes de m 96 m dia im
93. ista como uma prancheta onde podem ser desenhados os diferentes elementos que representam cada Opera o Hidrol gica que comp e o Projeto em estudo os quais podem estar ou n o configurados na forma de uma Rede Hidrogr fica Al m disso conforme ser visto a identifica o do projeto e outras informa es de cunho geral s o acessadas atrav s da rea de Projeto 49 Governo o Dmareo Federal Barra de Menus Barra de Ferramentas Hidrogr fica Barra de Ferramentas Principal Caixa de T tulo Descri o e Coment rios IPHST 2 1 CAs quivos de programas MPHS1 txemplos Bacia hipoet ticaM asabo iphs1 fz fe fe iguaizo Projitc Utilt rios Joncias Ajuda 8X B e lt M E sm REM IB OS acion Actual Ob je ge le cionado Janza de Projeto Barra de Avisos rea de Projeto Figura 2 2 Elementos da interface na tela principal do IPHS1 A Barra de Ferramentas Hidrogr fica cont m os elementos que possibilitam o lan amento na rea de Projeto das Opera es Hidrol gicas que ir o caracterizar o Projeto a ser trabalhado A Caixa de T tulo Descri o e Coment rio como o pr prio nome j indica permite ao usu rio identificar o T tulo a Descri o e o Coment rio que deu a cada objeto inserido na rea de Projeto 50 4 GDF Governo do Dwtrao F F4CONCREMAT E N G E N H A R A 2 3 2 Op es da Barra de Menus Arquivo Cria um Novo Projeto apres
94. istentes em E N G E N H A R A Governo do Dware F determinado sistema de drenagem onde comum a ocorr ncia de redes paralelas etc Existe ainda a op o de Tratamento dos Excessos Os excessos podem ser Armazenados op o armazenar fornecido um arquivo de alagamentos onde informado o volume que n o conseguiu entrar no sistema e o tempo em que h este ac mulo Propaga o do escoamento na rua op o propagar superficialmente propaga do escoamento excedente na rua Assim toda a gua que n o consegue entrar no conduto propagada pela rua at encontrar o pr ximo trecho d gua Redimensionamento nesta op o o usu rio deve escolher qual o tipo de se o que ser utilizada como refer ncia para redimensionar Por ex se meu conduto principal 1 um circular e houver um trecho paralelo 2 retangular e um terceiro trecho paralelo trapezoidal na hora de solicitar o redimensionamento as op es ser o de redimensionar para um conduto circular retangular ou trapezoidal Se o usu rio escolhe o circular n o necess rio informar nenhuma caracter stica a ser preservada j que a rea depende unicamente do di metro Se o usu rio escolher a se o retangular ele pode selecionar as caracter sticas geom tricas da se o original altura e ou largura que ser o alteradas sendo da mesma forma para os condutos trapezoidais Figura 2 29 85 Governo So Darts F eder ai Muskingum Cunge n
95. ito Federal Ag ncia Nacional de guas Ag ncia Nacional de Energia El trica Banco Interamericano de Desenvolvimento Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal United States Environmental Protection Agency Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecu ria Governo do Distrito Federal Instituto Nacional de Meteorologia Instituto de Pesquisas Hidr ulicas da UFRGS Norma Brasileira Companhia Urbanizadora da Nova Capital do Brasil Sigla em Ingl s para Computador Pessoal Personal Computer Plano Diretor de Drenagem Urbana Soil Conservation Service Sistema Internacional de unidades Storm Water Management Model Universidade Federal do Rio Grande do Sul VII GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo c Dwtrto Feder 1 MODELO DE SIMULA O HIDROL GICA IPHS1 FUNDAMENTOS 1 1 Introdu o Para solucionar diferentes tipos de problemas na rea de engenharia de recursos h dricos necess rio avaliar o hidrograma de projeto resultante da ocorr ncia de uma ou v rias tormentas sobre uma bacia hidrogr fica O hidrograma de projeto uma das t cnicas hidrol gicas que comp em a vaz o e o volume m ximo de uma enchente O hidrograma obtido com base na precipitac o m xima ocorrida sobre uma bacia ou a partir de uma precipita o referenciada a um determinado risco e transformadas em vaz o atrav s de um modelo hidrol gico Neste cap tulo apresentado um sistema computacional modulado denominado
96. janela Projeto Figura 2 6 aparecem na janela de transforma o chuva vaz o onde o usu rio dever inserir o coeficiente de Thiessen correspondente a cada posto lembrando que a soma total destes coeficientes deve ser a unidade solicitada a informa o quanto a Tormenta de Projeto ser ou n o reordenada por blocos alternados O usu rio escolher a op o Reordenar quando a precipita o obtida de curvas IDF e N o Reordenar quando a precipita o possui uma determinada ordena o definida pelo usu rio Caso a op o Reordenar tenha sido escolhida o usu rio deve fornecer o tempo do pico da dura o da precipita o O valor a ser escolhido pelo usu rio ser 25 50 ou 75 da dura o da precipita o Isso feito atrav s da janela auxiliar Tormenta Reordenada ilustrada pela Figura 2 14 Tormenta Reordenada Em que posi o deseja colocar o pico C 25 50x C 75x Cancelar 72 4 GDF a EELELELCTINI Governo o Dwtrto Federal Figura 2 14 Ordem da chuva segundo M todo dos blocos alternados A separa o do escoamento e a propaga o do escoamento superficial dever o ter seus m todos escolhidos conforme apresentados a seguir Separa o do Escoamento M todo IPHII Selecionada esta op o o usu rio ter acesso janela IPHII ilustrada na Figura 2 15 onde dever informar a Capacidade de Infiltra o lo mm h para t 0 a Capacidade de Infiltra o M
97. lotar Cotas e Vaz es Reservat rio Plotar Hidrograma Resultante Plotar Hidrograma Resultante Dos Objetos Conectados Plotar Vaz o Controlada Figura 2 38 Menu de acesso aos resultados em planilhas e gr ficos PC 2 Gr ficos e Planilhas da Sub bacia No caso de uma sub bacia as op es dispon veis s o Plotar vaz o controlada Figura 2 39 a Plotar hidrograma resultante x Tabela de Precipita o 94 E N G E N H A R A Governo o Dware F Figura 2 39 b e Plotar Tabela de Precipita o Figura 2 39 c Na Figura 2 39 b e Figura 2 39 c encontram se os gr ficos e esquerda em forma de planilha os valores que lhes correspondem O gr fico e a planilha referentes precipita o Figura 2 39 c apresentam as perdas e a precipita o efetiva Neste gr fico como em outros semelhantes que se seguem existe algumas op o que possibilitam o controle da sua visualiza o e outras facilidades Na parte superior temos da esquerda para a direita bot es que permitem zoom mais zoom menos normal reconstitui o tamanho original ap s uma ou mais opera es de zoom setas de deslocamento esquerda para cima para baixo e direita e op es onde existem diferentes possibilidades de edi o de cabe alhos edi o e ocultamento de linhas de impress o de c pia para a rea de transfer ncia e de salvar o gr fico para uso posterior Na parte inferior
98. m Trecho de gua jusante que representam a propaga o em canais e uma Deriva o A Edi o dos Dados dos Pontos de Controle feita como se segue 1 D se um duplo clique com o ponteiro do mouse sobre o PC na rea de Projeto ou ent o atrav s do cone apropriado do Gerenciador de Projeto Com isso aberta a janela PC ilustrada pela Figura 2 10 2 Aberta a janela o usu rio poder editar os campos Nome Descri o e Coment rios PC x Nome Descri o EE Coment rios Cor I clBlue Y Dk Cancelar Figura 2 10 Janela Dados de um PC 4 gt GDF a EELELELCTINI Governo o Dwtrto F eser ai 2 8 2 Edi o de Sub bacias O M dulo Bacia representado pelo Elemento Sub Bacia e pelo seu cone correspondente representando a opera o de transforma o precipita o vaz o na superf cie da bacia A Edi o de Sub bacias feita do seguinte modo d se um duplo clique com o ponteiro do mouse sobre a Sub bacia na rea de Projeto ou ent o atrav s do cone apropriado do Gerenciador de Projeto Com isso aberta a janela Sub Bacia ilustrada pela Figura 2 11 Sub Bacia x Nome Descri o SubBacia 2 Sub bacia a montante TAZ Coment rios me Possui Dados Observados C Sim N o m Tipo de Opera o Transforma o ChuvaVaz o IPH II Nash SCS Hidrograma observado a ser propaga
99. m drenar diretamente para a sa da da sub bacia A infiltra o nas reas perme veis de uma determinada bacia na camada superior n o saturada do solo pode ser descrita por tr s modelos Modelo de infiltra o de Horton Modelo de Infiltra o de Green Ampt 108 4 GDF M PPP EELELELEXI Governo do Omaras F Modelo de infiltra o baseado no CN curva n mero do SCS Para modelar o fluxo de guas subterr neas entre o aqu fero e um n do sistema de drenagem necess rio estabelecer par metros de guas Subterr neas Groundwater parameters da sub bacia A acumula o e o aporte de poluentes das bacias podem ser associados aos usos do solo Land uses determinados para a sub bacia Os par metros de entrada restantes s o e Pluvi metro escolhido e N ou sub bacia onde descarregada a sub bacia representada e Usos do solo e reas e superf cies tribut rias e Percentual de impermeabiliza o e Declividade da bacia e Largura caracter stica do fluxo superficial e Valor do coeficiente de Manning n para reas superficiais perme veis e imperme veis e Armazenamento em depress es para reas superficiais perme veis e imperme veis e Percentual de solo imperme vel sem armazenamento em depress es N s de conex o As conex es s o n s do sistema de drenagem onde se conectam v rias linhas entre si Fisicamente estes n s podem representar conflu ncia de cursos d gua superficiais na
100. ma es supracitadas para cada Subdivis o 74 4 GDF GEUEFETELBECINI Governo So Diareo F eser ai Deve se lembrar que a soma dos percentuais das subdivis es deve ser de 100 O programa est preparado tamb m para informar o valor de CN para as situa es antecedentes de umidade no solo de solos secos AMC de solos com a umidade correspondente capacidade de campo AMC II e de solos est o saturados AMC III bastando que o usu rio selecione qual a Condi o Antecedente de Umidade desejada Ao finalizar o uso do utilit rio C lculo do CN o usu rio deve clicar sobre a op o FIM Figura 2 16 e o valor calculado para o mesmo ser inserido na janela SCS O usu rio pode tamb m salvar o arquivo onde foi calculado o CN para isso pode ser utilizada a op o Arquivo Salvar Titulo da Sub divis o Perc Z Tipo de Bacia SubDiv 3 30 Urbana Suburbana E Uso do Solo Tipo de Solo Zonas resid nciais e Solo C Y Superficie CN lotes 1000 m2 em m dia 38 imperme vel X 83 x Figura 2 17 Janela para se Adicionar Dados Separa o do Escoamento M todo HEC1 Se a op o for o M todo HEC1 o usu rio dever indicar o Valor Inicial do Coeficiente de Perdas o valor da L mina de Precipita o Limite para incremento do Coeficiente de Perdas a declividade do Gr fico Semi Logar tmico e o Expoente da Intensidade da Precipita o conforme a janela HEC Figura 2 18
101. mento das Opera es Hidrol gicas sobre a rea de Projeto 65 2 7 O Gerenciador de Projeto sisssseiissosesiissaossiicoosssisisosssiisiooeniiisonaniicooossisisananiisdonandd 67 2 8 Edi o de Elementos do M dulo Bacia e do M dulo Rio eese 68 2 8 1 Edi o de Pontos de Controle M dulo Rio enne 69 2 8 2 Edi o de Sub baCIaS esasiasasias coa oriri Reap had e Fa RE en ad nd ARA VERE MEME ENTERS Nea y RR RA LENT TER SR RN FORK RR REA PAYS danado 70 2 83 Edi o de Trechos de gua terei eae 79 5 Governo o Dmarao Federal 2 84 Edi o de Re servat LrioS uci eren terrae khe ado cas eu EX EE VERTU RE ER ERERR EVE RAT HERE KR FAAEE era Kee Y EUER RE RENE d 86 2 85 Substitui o de PCs por Reservat rios e vice versa esssesesesseeeeenenene nennen ennt nnn nns 89 2 9 Clonagem e C pia de Objetos 21 ri i tete nonu sina nea nu snai anana Ra a nna sk esas oaa auos 89 2 10 Execu o da simula o icio rires rri se nnno na So orae ko or arenas doada aa Po SESON ESSEN ESSO 90 2 10 1 Diagn stico Geral do Projeto iret rientra Eh ra ee RR XR RE EA Fe vas Con NER Ve cena eT RIEN Ene ra 90 2 10 2 Execu o do IPHS DOS m 91 2 11 An lise dos resultados e documentag o eeeeeee eee eee eene nennen en nennen nnns nnns 93 2 11 1 Arquivo ASCII de Sa da do IPHS1 eessssssssesesesee nennen nnne ener nnne tn nnns
102. mento em fun o da cota e A evapora o proporcional produzida na unidade de amortecimento 112 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo do Dwtrto Feder e rea de armazenamento da gua quando ocorre inunda o Trata se de um par metro opcional dependente da ativa o ou n o da op o Allow Ponding permitir inunda o e Dados de aporte externo de vaz es tamb m opcional Condutos Os condutos s o as tubula es ou canais por onde se propaga o escoamento entre os n s do sistema de transporte poss vel selecionar a se o transversal de v rias geometrias abertas ou fechadas definidas no programa Tamb m permite definir reas de se o transversal irregular permitindo representar canais naturais O SWMM utiliza a equa o de Manning para estabelecer a rela o entre vaz o no conduto Q se o transversal A raio hidr ulico R e declividade S tanto para canais abertos quanto para condutos fechados parcialmente cheios A equa o de Manning em unidades do S I dada por GS AR s 3 4 n Onde n o coeficiente de rugosidade de Manning No caso do escoamento uniforme Steady Flow e para o caso de an lise atrav s da Onda Cinem tica kinematic Wave S considerado como a declividade do conduto No caso de empregar o modelo da Onda Din mica Dynamic Wave considerado como a declividade hidr ulica do escoamento ou seja o decr scimo por unidade de comprimento
103. n 10 Figura 1 3 Fluxograma de c lculo do modelo IPH II MINE 1998 sese 12 Figura 1 4 Reservat rio de intercep o MINE 1998 sssesseesseeeeeeeennnee enne 13 Figura 1 5 Continuidade na camada superior do solo MINE 1998 sseessss 14 Figura 1 6 Fun es do algoritmo de infiltra o TUCCI 1979 seen 15 Figura 1 7 Situa es contempladas no algoritmo de infiltra o MINE 1998 16 Figura 1 8 Fun o geral de avalia o de perdas HEC 1974 reais 20 Figura 1 9 Representa o do ndice D ie nene ener nnns 25 Figura 1 10 M todo de Clark MINE 1998 esses eee enne enhn ene 27 Figura 1 11 Is cronas e histograma tempo rea PORTO 1995 27 Figura 1 12 Forma do histograma tempo rea para diferentes valores do par metro n HEC ake 77 S c NER MCN HUNE E PN ON 29 Figura 1 13 Hidrograma unit rio adimensional HYMO 1972 31 Figura 1 14 Hidrograma unit rio triangular do SCS ssseeeeeeneenenenene 33 Figura 1 15 Rela o entre X e K At JONES 1981 enne 38 Figura 1 16 Malha de c lculo iet ase ep ec etee pd tnpag ep aedk sun Sent raia dime Rau doc cu pe a actas easisendesicioa 39 Figura 1 17 Se o transversal composta MILLER amp CUNGE 1975 seeseeeeeenere 40 Figura 2 1 Tela principal do IPHS guests icit ER VETE eR EUH
104. namento do hidrograma que contribui lateralmente de forma distribu da O intervalo de tempo de c lculo deve ser subm ltiplo do At escolhido para a simula o das outras opera es hidrol gicas 4 GDF SEFETTELUCINI Governo c Dera Feder M todo Muskingum Cunge com plan cie de inunda o Este algoritmo est baseado na metodologia apresentada por Miller amp Cunge 1975 que utiliza o m todo de Muskingum Cunge para o caso de extravasamento da calha principal do rio no deslocamento de uma cheia Considerando a se o transversal da Figura 1 17 0 5 x B B A Figura 1 17 Se o transversal composta MILLER amp CUNGE 1975 Com h h z 1 55 Ac bh 1 56 K Y bh 1 57 n Q Ks 1 58 Onde K a condutividade hidr ulica da se o transversal n o coeficiente de Manning da subse o i Os par metros K e X do m todo Muskingum Cunge podem ser estimados como na Ax Y Bi 1 59 133 5 Y P n zy n GDF LL C O N C RE M AT N G E N H A R A Governo do Dwtnto Feder KK X 0 5 0 5 So Ax 3 1 60 Para estimar X e K previamente calculada uma tabela com o aux lio das equa es 1 59 e 1 60 para relacionar X K e Q para a faixa de n veis e vaz es de interesse Em cada intervalo de c lculo os par metros K e X s o determinados da tabela utilizando a vaz o da equa o 1 61 Figura 1 16 a la ue tO 1 61 Os dad
105. neas das sub bacias os n s do sistema de drenagem podem receber outros tr s tipos de aportes externos de vaz o aportes diretos Direct Inflows s ries temporais de vaz o que entram diretamente no n definido pelo usu rio vaz es de per odo seco Dry Weather Inflows representam vaz es de contribui o de esgotos na rede pluvial atrav s de uma vaz o de refer ncia como uma vaz o de entrada m dia ajustada de forma peri dica mensalmente diariamente ou de hora em hora atrav s da aplica o de um padr o de tempo Time Pattern e entradas e infiltra es relacionadas com as chuvas Rainfall Derived Infiltration Inflow RDII que consistem nas vaz es provenientes das guas de chuva que aportam diretamente s conex es e po os de visita nos conectores de bombas assim como a infiltra o de guas subsuperficiais atrav s de rachaduras nos condutos fugas nas conex es e em po os de visitas e baseiam nos hidrogramas unit rios descritos anteriormente S ries temporais de dados Serie Temporal S o objetos definidos no SWMM para descrever determinadas propriedades de algusn dos objetos de projeto que variam ao longo do tempo Podem ser utilizadas para introduzir e Dados de temperatura e Dados de evapora o e Dados de chuva e Dados de n vel em n s de descarga 123 E N G E N H A R A Governo do Dwarto F e Hidrogramas externos de entrada de vaz o ao sistema de drenagem atrav s dos n s e Polut
106. nima IB mm h o par metro H a Capacidade M xima do Reservat rio Superficial RMAX mm fra o de rea Imperme vel na bacia entre O e 1 e a Vaz o de Base Espec fica no in cio da chuva m s km Quando selecionada esta op o o usu rio avisado de que a este m todo est vinculada a utiliza o do m todo de Clark para a propaga o do escoamento o qual ser explicado mais adiante neste manual IO mm hora HO mm hora 100 IB mm hora mm hora 20 IH 3 RMAX mm IRMAK mm 17 Xdadiea Imperme vel pro Vaz o de Base Espec fica no In cio da Chuva m s knr 0 002 DK Cancelar Figura 2 15 Janela do M todo IPHII Separa o do Escoamento M todo SCS No caso da separa o do escoamento ser realizada utilizando se o M todo SCS o usu rio ter duas op es a fornecer diretamente o valor CN b solicitar que o programa calcule o valor de CN Caso o usu rio escolha a op o a bastar inserir o respectivo valor na janela SCS No entanto se a op o escolhida for b necess rio clicar com o ponteiro do ETN AGF E N G E N H A R a Governo do Dira F mouse no bot o Calcular nesse caso o programa abrir a janela C lculo do CN Figura 2 16 IPHS1 Escoamento Superficial C lculo do CN rquivo Editar Ajuda Fim T tulo da Sub Divis amp o Adicionar SubDiv 1 20 F d Editar SubDiv 2
107. nnn 93 2 11 2 Resultados em formato de planilhas e gr ficos ssesesseseseeeeeenenee enne 94 2 11 3 Documenta o do projeto esessessiaasa ntn tatnen Ene kdo reta RR e Feo RR o Cn bane Re RE REA Ero arira 99 MODELO SWMM STORM WATER MANAGEMENT MODEL eee nennen 100 3 1 uen Tcro 100 3 1 1 Caracter sticas do modelo hidrol gico sesssessesesesee eene nnne 101 3 1 2 Aplica es t picas do SWMM sseseseeeeeeneennen eren nenhnnnn nennen neni nasse tenta rn anas ases naa 103 3 1 3 Instala o do programas iiie rere te aeree ree deem taro Pen Rx Te ee ko Us UE e bae Yo Rose DR FR Ve Exe EEEE 104 3 1 4 Passos de utiliza o do Modelski eene nnne enhn nnns snnt nasse en nanda 105 3 2 Modelo conceitual utilizado pelo SWMM eeeeeee eene ee eene enne nnn nnne nnn 105 3 2 1 Componentes f sicos Visual Objects seesssssesesssseeees seen enne enhn ener nnnn snnt inna 107 3 2 2 Objetos virtuais sem representa o gr fica ener 120 3 2 3 M todos comp taci onais sas ccecanmrisaste oett hae a raa Fere do kun Ete ee o Feo a a Ne ee ERE e ERE RET Una e ad nas Cai Eae 124 EQUIPE TECNICA EDE APOIO isisisi eain ee HU epu ba oL Foxx a Ra Fou uw dae Ea dn 130 4 1 Governo do Distrito Federal GDF ele esee eeee eese enses e eene n nennen nnns nnne nin 130 4 2 Secretaria de Estado de O
108. nto Tome Ill pp 114 121 1957 PONCE M V amp YEVJEVICH V Muskingum Cunge 1978 TUCCI C E M Modelos Hidrol gicos Porto Alegre Editora da Universidade ABRH UFRGS 1998 669p 133
109. ntroduzindo 1 19 em 1 18 obt m se Q 0 para P lt I 1 20 P 02 S P 0 8 5 para P lt Com a equa o 1 20 poss vel tra ar curvas que relacionam o escoamento direto acumulado com a precipita o total O n mero de cada curva CN est relacionado com a perda potencial inicial m xima S pela seguinte express o 25400 10 5S Ves As principais vantagens do m todo s o a par metro nico CN b ampla difus o com abundante bibliografia sobre experi ncias de sua utiliza o As principais desvantagens s o a n o considera percola o ou seja n o permite avaliar escoamento subterr neo b n o considera recupera o da capacidade de infiltra o Basicamente o m todo se adapta para c lculos em reas com escassa informa o O par metro CN para a metodologia pode ser obtido da Tabela 1 3 ou Tabela 1 4 ou ainda diretamente da base de dados inclu do na vers o Windows do sistema IPHS1 Essa tabela refere se condi o Il de umidade antecedente do solo Tipos de solos e condi es de ocupa o o SCS distingue em seu m todo quatro grupos hidrol gicos de solos descritos a seguir GRUPO A Solos arenosos com baixo teor de argila total inferior a uns 8 n o havendo rocha nem camadas argilosas e nem mesmo densificadas at a profundidade de 1 5 m O teor de h mus muito baixo n o atingindo 1 GRUPO B Solos arenosos menos profundos que os do Grupo A
110. o Salva o projeto ativo Assistente de preenchimento de dados da rede Bloqueia ou desbloqueia a rede Mostra ou n o os trechos de gua Mostra ou n o a imagem de fundo Mostra o gerenciador de objetos Faz um diagn stico geral do objeto Inicia uma simula o Distribui as janelas em cascata Distribui as janelas horizontalmente Distribui as janelas verticalmente gm sje e a Sistema de ajuda 2 3 4 Op es da Barra de Ferramentas Hidrogr ficas Aciona o estado de sele o de objetos da Rede Hidrogr fica Cria uma Sub bacia ligada a um PC ou a um Trecho de gua Cria um PC Ponto de Controle Cria um Reservat rio ARES Cria uma Deriva o ligada a um PC E N G E N H A R A Governo do Dmarao F Did Remove o Objeto selecionado mom Criar um trecho de rio ligando dois pontos de controle EH nu Inserir um ponto de controle entre dois PCs Em4 Substitui um ponto de controle em reservat rio gt Substitui um reservat rio em um ponto de controle 2 4 Opera o do IPHS1 2 4 1 Inicializa o do programa Para dar in cio a uma sess o de uso do IPHS1 o usu rio poder faz lo atrav s de quaisquer dos m todos usuais de abertura de um programa no Windows 95 98 NT 2000 e XP selecionando seu cone com duplo clique a partir do e Menu Iniciar e Explorer Gerenciador de Arquivos no diret rio escolhido para
111. o e 0 00 0 e 0 00 D 0 00 D 0 00 0 0 00 0 0 00 D 0 00 D g 0 00 0 I 0 00 o 0 00 D 0 00 0 0 00 D 0 00 D T 0 00 0 20 40 60 80 100 120 140 150 180 200 220 240 260 280 300 nm A Intervalos n Delta T 0 00 D b Salvar Copiar Gr fico Valor Selecionado b CasTr50u Al Precipita o m x A A Noma 4 4 Op es m Bins mu Perdas mm Bl Pe mm Precipita o mm N 0 50 100 150 200 250 300 Intervalos n Delta T 3D Rota o CEE gt ja l Valor Selecionado c Figura 2 39 Gr ficos e Planilhas das sub bacias 96 4 gt GDF TT RS ONCREMAL Governo do Omare Federal Gr ficos e Planilhas dos demais Objetos Conforme apresentado na Figura 2 38 os objetos PC e Reservat rio d o acesso a dois tipos de hidrogramas Hidrograma Resultante e Hidrogramas dos Objetos Conectados O gr fico Hidrograma dos Objetos Conectados Figura 2 40 existe quando dois ou mais objetos est o conectados ao PC Nestes casos apresenta os hidrogramas de cada objeto conectado ao PC ou ao Reservat rio e que ser o somados atrav s da Opera o Soma CasTr50u PC 10 Hidrogramas Resultantes m s B xi A a Normal Op es Ont Qs H2 mis Qs It m s Qs Austria m s Qs Tala Sur m s O 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Intervalos n Delta T 2D 3D Rota o 3b E Fj rg gt Valo
112. o programa forne a a tabela das intensidades o gr fico com as respectivas curvas IDF e as planilhas com as Alturas de L minas Acumulada e Desagregada Para salvar o arquivo do Posto de Chuva que ser utilizado pelo IPHS1 o usu rio dever selecionar o conjunto de dados de Alturas de L minas Acumulada ou Desagregada conforme a sua escolha e ent o dar um clic simples sobre o bot o salvar somente uma coluna de dados pode ser salva Fazendo isto o programa abre a janela para salvar na forma de arquivo texto os dados de chuva Este arquivo consiste de um arquivo texto com tantos 60 GDF FICONCREMAT O O E N G E N H A R A valores quantos os intervalos de tempo com chuvas indicados no campo N mero de Intervalos de Tempo com Chuva ew do Manual do Usu rio jr reservada para coment rios do usu rio Selecione um arquivo L2 x ai gj etl leis E chuv areia Trl t t Pro 1 Visualiza o do Manual do Usu rio E testeDadosObs txt rea reservada para coment rios do usu rio E AN 100 50 3600 chuv areia Trl t t Tormenta Desagregada 61 GDF F CONCREMAT Visualiza o do Manual do Usu rio rea reservada para coment rios do usu rio I E EN EC EN 31 EN Em EE Pa nny in EN XEEM NENNT MN pe isualiza o do Manual do Usu TURPE as ID RS Rio Grande do Sul E RS Rio Grande do Sul
113. o ou caso tenha sofrido alguma altera o o IPHS1 perguntar ao usu rio de deseja faz lo 2 6 Cria o de Elementos de Opera es Hidrol gicas ou de uma Rede Hidrogr fica O primeiro passo para a materializa o de um Projeto a inser o dos elementos que ir o constituir as Opera es Hidrol gicas que se deseja estudar Essas opera es podem ser isoladas ou ent o pertencerem a uma Rede Hidrogr fica Isso feito atrav s do lan amento sobre a rea de Projeto dos elementos f sicos que constituem essa rede Pontos de Controle Trechos de gua Reservat rios Sub bacias e Deriva es O M dulo Rio correspondendo propaga o em canais e soma de hidrogramas conforme ilustrado na Tabela 2 1 comp e a maioria dos elementos representativos das Opera es Hidrol gicas Seus elementos s o os Pontos de Controle Reservat rio Trecho d gua e as Deriva es J o M dulo Bacia consistindo na transforma o precipita o vaz o na superf cie da bacia est representado pelo elemento Sub bacia E N G E N H A R A Governo o Owari Feder Tabela 2 1 Fun es dos elementos representativos das Opera es Hidrol gicas Elemento Opera o Hidrol gica Associada Ponto de Controle Soma de Hidrogramas M dulo Rio Reservat rio Propaga o de Vaz es em Reservat rios M dulo Rio Deriva o Deriva o de vaz es atrav s de um canal M dulo Rio Trecho d gua Propaga o de Vaz es em
114. o ro Enero reden a tura exeo CURE onere x ap Ke easo nad ERA REY E rel eoi we ENAA 47 2 2 2 Desinstalando o programa usessssssseseeeeeee eene enne rn nana aeee rece aeee aa acer eee aeee aiaa Eni EKENS NEA 48 2 3 Interface do IPHS 2 iore eere ene e naa e nena Pio o Yo NN ecoa E FER SN Lacen sa Cond casas ao ENE ER EAR EISSES 48 2 3 1 Janelaprincipal ero d eee detceuastee det e e ER ae ea Re ne rt d NO dei ra 48 2 3 2 Opcoesda Barra de Mens eerte eer eoe E CEPR Pee RERO EY Rae E Even exe ess D ide Naa HERR dle S 51 2 3 3 Op es da Barra de Ferramentas Principal esesessssesesee eene enne ennt nnns nns 53 2 3 4 Op es da Barra de Ferramentas Hidrogr ficas eessssssssesseeseeeee eene enne nennen nns 53 2 4 Opera o do IPHS1 2 1 dires tr area si oh SSN SE hok a SE ERR RR RR ESERRRR icons saia cansa CESSNA 54 2 4 1 Inicializa o do programa sssssessissseseseeee eene anaiita iniedi iaaa aiaiai ada niesi aa 54 2 5 Cria o abertura edi o e fechamento de um projeto eee eere 55 2 5 1 Criando e Salvando um novo Projeto c erre eeeeeerereeneaeaa rear rece eenena near ereeneennanta 55 2 5 2 Abrindo Editando e Fechando um Projeto Existente sssessssseseeeeen eene 63 2 6 Cria o de Elementos de Opera es Hidrol gicas ou de uma Rede Hidrogr fica 64 2 6 1 Lan a
115. o sa SED A0 said FR aS apu MGR aUe paa cna je danca 49 Figura 2 2 Elementos da interface na tela principal do IPHS1 ssssseeeeeees 50 Figura 2 3 rea de prolelb coa cus dese 55 Figura 2 4 Janela de di logo Salvar projeto como ssssssssseeeeeeeeennenenene 56 Figura 2 5 Arquivo de Projeto aberto no Editor de Textos do IPHS1 uesssssss 57 Figura 2 6 Janela de Dados do Projeto etre tnra retenta antra nna rank ne 58 Figura 2 7 Entrada de dados dos postos de chuva ssseeseeeeeeeeenenene 62 Figura 2 8 Sele o dos tipos de dados de chuva eese 63 Figura 2 9 Lan amentos de elementos representativos de Opera es Hidrol gicas na rea de diyel 3 iem S 67 Figura 210 Janela Dados de umi P os scade iai ove vto quu teas reti M dde inu qure eua 69 Figura 2 11 Janela Dados de uma sub bacia eessssseses eese 70 Figura 2 12 Janela Transforma o Chuva vaz8o esssssssssssesee esee enne nennen 71 Figura 2 13 Janela para o c lculo do tempo de concentra o por Kirpich 72 Figura 2 14 Ordem da chuva segundo M todo dos blocos alternados 73 Figura 2 15 Janela do M todo IPI ses rope ppetoa a p eeu pause vere etr eva dtd Fa Rt Due pix pea ro a etra eds 73 Figura 2 16 Janela de C lculo do CN
116. objeto diferente por raz es bvias J a opera o de c pia realizada sobre qualquer objeto previamente criado e para o qual s o copiados os dados de outro objeto igual Neste caso espec fico aberta uma janela complementar que pede que o usu rio indique de qual objeto os dados ser o copiados O acesso ao menu Figura 2 34 que permite essas opera es sobre objetos feito com a utiliza o do bot o direito do mouse sobre um objeto previamente selecionado Clonar Objeto Copiar Dados Deste Objeto Visualizar Cotas e Vaz es Visualizar Nivel D gua Hotar Hidragrama Hesultante RotarHidioarama Hesultante Dos bjos Donectados Plotar Vaz o Controlada Plotar Cotas e Vaz es Figura 2 34 Menu de acesso s op es Clonar objeto e Copiar Dados 2 10 Execu o da simula o Ap s a inser o dos elementos referentes s Opera es Hidrol gicas a serem estudadas o pr ximo passo a execu o da simula o o que se ver a seguir 2 10 1 Diagn stico Geral do Projeto Este item est implementado parcialmente portanto importante como j foi mencionado anteriormente que o usu rio verifique bem todos os seus dados de entrada n o esquecendo que o IPHS1 tal como qualquer sistema ou modelo uma ferramenta de aux lio a um profissional que saiba o que est fazendo portanto ele 4 b GDF a EELELELCTINI Governo do Detrto Federal n o executa projetos quem f
117. observados e simulados pelo modelo e obtido a partir do ajuste da recess o do hidrograma e Quanto maior a rea imperme vel menor a sensibilidade aos par metros h e lo M todo Exponencial O algoritmo exponencial desenvolvido pelo Hydrologic Engineering Center 1973 avalia a taxa de perdas por uma fun o que relaciona a taxa de perdas da chuva com as perdas acumuladas Figura 1 8 A equa o das perdas 4 GDF SEREIA AESA Governo o Dwtrto Feder Per At AK DLTK PP 1 14 STRKR RTI OtC t 1 15 CUML Y DLTK sanum 1 SaM l 1 16 Onde Per perdas totais no intervalo de c lculo polegadas P intensidade de chuva polegadas h DLTKR par metro que representa quantidade acumulada inicial de perdas durante a qual se incrementa o coeficiente de taxa de perdas O par metro fun o das caracter sticas da bacia tais como tipo de solo uso do solo e cobertura vegetal polegadas STRKR valor inicial do coeficiente de perdas O valor inicial fun o da capacidade de infiltra o inicial e portanto do d ficit de umidade do solo e diferente para diferentes tormentas polegadas RTIOL raz o do coeficiente de perdas sobre a curva exponencial de perdas que corresponde a 10 polegadas de perda acumulada Esta vari vel considerada fun o da capacidade da bacia em absorver precipita o O par metro constante para uma regi o homog nea ERAIN expoente da in
118. odo de Clark Para utilizac o do M todo de Clark o usu rio dever fornecer na janela pr pria Figura 2 23 o par metro KS de retardo do reservat rio linear simples em h o par metro XN referente forma do histograma tempo rea a declividade da bacia em mm km quando o tempo de concentra o for fornecido este campo n o poder ser acessado o n mero de ordenadas do histograma tempo rea e os seus valores relativamente a uma rea unit ria 4 b GDF SOTEN Governo o Dmareo F eser ai Par KS Retardo do Reservat rio Linear Simples h x Po Par XN Forma do Histograma 1 5 Tempo rea B b Declividade da Bacia m km N mero de Ordenadas Ordenada N Valor DK Cancelar Figura 2 23 Janela do M todo de Clark E para finalizar as op es da janela Transforma o Chuva Vaz o existe a op o Propagar Escoamento de Base que habilitado somente quando se utiliza a op o do IPHII 2 8 3 Edi o de Trechos de gua Como j foi mencionado os Trechos de gua representam Opera es Hidrol gicas do M dulo Rio ou seja de Propaga o da gua em Canais A Edi o de Dados de um Trecho de gua pode ser feita da seguinte forma d se um duplo clique com o ponteiro do mouse sobre o trecho d gua na rea de Projeto ou ent o atrav s do cone apropriado do Gerenciador de Projeto Com isso aberta a janela Trecho D gua ilustrada pela Figura 2
119. ogramas externos de entrada ao sistema de drenagem atrav s dos n s Cada s rie temporal de dados deve ter um nome indicativo que deve ser nico dentro de um mesmo projeto do SWMM A cada uma destas curvas se pode designar quandos dados se deseje O tempo pode ser especificado quer em termos de horas desde o in cio da simula o quer como uma refer ncia absoluta para uma data e hora espec ficas 3 2 3 M todos computacionais O SWMM um modelo de simula o baseado em fen menos f sicos que utiliza uma solu o discreta no tempo do fen meno com base nos princ pios de conserva o de massa energia e da quantidade de movimento sempre que poss vel Neste item ser o descritos brevemente os m todos utilizados pelo SWMM para modelar a quantidade do escoamento de origem pluvial ao longo dos seguintes processos f sicos e Escoamento superficial e Infiltra o e Comportamento hidr ulico do sistema e Inunda es na superf cie do terreno Escoamento superficial A vis o conceitual do escoamento utilizado pelo SWMM apresentado na figura Cada uma das sub bacias tratada como um reservat rio n o linear Os aportes de vaz o prov m da precipita o e de qualquer outra sub bacia situada a montante Existem diversas vaz es de sa da infiltra o evapora o escoamento superficial A capacidade deste reservat rio o valor m ximo de um par metro denominado armazenamento em depress o que corresponde
120. os fornecidos s o largura do canal principal e da plan cie de inunda o o comprimento do trecho de propaga o o n mero de subtrechos o intervalo de tempo de c lculo a declividade do fundo do canal as rugosidades do canal principal e da plan cie de inunda o a cota de fundo da plan cie de inunda o e o n mero de armazenamento do hidrograma de contribui o lateral distribu da Muskingun Cunge n o linear para condutos fechados Esta rotina do programa IPHS1 utiliza o algoritmo de propaga o de Muskingun Cunge n o linear adaptado para fazer a propaga o em canais condutos fechados mas que n o estejam trabalhando sob press o IMPORTANTE como o modelo de Muskingum Cunge n o foi originariamente concebido para sistemas fechados e em algumas regi es onde existem condutos fechados as declividades podem ser muito baixas necess rio VERIFICAR A APLICABILIDADE DO M TODO DE MUSKINGUM CUNGE Diagrama de Jones 1981 Assim como para o Muskingun Cunge linear n o necess rio que o usu rio informe a vaz o de refer ncia o intervalo de tempo de c lculo e o n mero de trechos pois a rotina foi implementada para isso seja feito automaticamente Neste m dulo o usu rio pode representar as situa es onde ocorrem trechos de propaga o paralelos Isso muito comum em drenagem urbana por exemplo existia certo grau de urbaniza o e a rede de drenagem existente tinha capacidade NNNM CONCREMAT
121. ote o Ambiental dos Estados Unidos um modelo din mico de simula o chuva vaz o que pode ser usado para um nico evento ou simula o cont nua O modelo permite simular tanto a qualidade quanto a quantidade da gua escoada especialmente de escoamentos em bacias urbanas O m dulo de escoamento ou hidrol gico do SWMM funciona como uma s rie de bacias nas quais cai a gua da chuva e se geram escoamentos O m dulo de transporte ou hidr ulico analisa o percurso da gua atrav s do sistema composto de tubula es canais dispositivos de armazenamento e tratamento bombas e elementos reguladores Al m disso o modelo tem a capacidade de acompanhar a evolu o da quantidade e qualidade da gua escoada em cada bacia bem como a vaz o o n vel de gua nos po os ou a qualidade em cada tubula o e canal em uma simula o com dura o de v rios intervalos de tempo O SWMM foi desenvolvido em 1970 sendo melhorado desde ent o A vers o atual que corresponde a 52 vers o do programa uma releitura completa da vers o anterior Rodando em sistema operacional Windows o SWMM 5 fornece um ambiente integrado para editar entradas de dados da rea de estudo executando simula es hidrol gicas hidr ulicas e de qualidade da gua e apresentando os resultados em uma variedade de formatos Essas visualiza es incluem rea de drenagem codificada em cores e mapas de sistemas de transporte gr ficos e tabelas de s ries tempo
122. para os sistemas em que os efeitos de ressalto hidr ulico originados pelas restri es do escoamento para jusante e pela presen a de elementos de controle tais como orif cios e vertedores Em compensa o para utilizar esse m todo s o necess rios incrementos de tempo de 128 ETN 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omaras F c lculo muito menores da ordem de 1 minuto ou menos Durante a simula o o SWMM reduzir automaticamente o intervalo de tempo de c lculo m ximo definido pelo usu rio se for necess rio para manter a estabilidade de c lculo da an lise Inundac es na superf cie do terreno Surface Ponding Normalmente nos modelos de transporte quando a vaz o em um dos pocos de visita do sistema excede a capacidade m xima do sistema de transporte situado a jusante o excesso de gua no sistema geralmente se perde Uma op o que o programa apresenta consiste em armazenar esse excesso de volume acima do n em forma de armazenamento ou estancamento da gua retornando novamente ao sistema quando a capacidade da rede permitir Nos modelos de Escoamento Uniforme e da Onda Cinem tica a gua parada simplesmente armazenada como um excesso de volume No caso da Onda Din mica que est condicionado aos n veis de gua nos n s esse excesso de volume manifesta o como uma inunda o acima dos n s com uma rea superficial constante Esta rea superficial um par metro de
123. perme vel 500 65 77 85 90 92 1000 38 61 75 83 87 1300 30 57 72 81 86 2000 25 54 70 80 85 4000 20 51 68 79 84 Parques de estacionamentos telhados viadutos etc 98 98 98 98 Arruamentos e estradas Asfaltadas e com drenagem de guas pluviais 98 98 98 98 Paralelep pedos 76 85 89 91 Terra 72 82 87 89 Tabela 1 4 Valores do par metro CN para bacias rurais Uso do solo Superf cie A B C D sola ourado Com sulcos retil neos 77 86 91 94 Em fileiras retas 70 80 87 90 piantag es Em curvas de nivel 67 77 83 87 r pulares Terraceado em n vel 64 76 84 88 Em fileiras retas 64 76 84 88 Planta es de Em curvas de n vel 62 74 82 85 GDF Q E 4 erede Du Feld E N G E N H A R I A Uso do solo Superf cie A B C D cereais Terraceado em n vel 60 71 79 82 Em fileiras retas 62 75 83 87 Em curvas de n vel 60 72 81 84 Planta es de Terraceado em n vel 57 70 78 89 legumes ou Pobres 68 79 86 89 cultivados Normais 49 69 79 94 Boas 39 61 74 80 Pobres em curvas de n vel 47 67 81 88 Pastagens Normais em curvas de n vel 25 59 75 83 Boas em curvas de n vel 6 35 70 79 Normais 30 58 71 78 Campos Esparsas de baixa transpira o 45 66 77 83 permanentes Normais 36 60 73 79 Densas de alta transpira o 25 55 70 77 TE AN Normals 56 75 86 91 Estradas de terra Mas fe ae d x De superf cie dura 74 84 90 92 Muito esparsas baixa transpira o 56 75 86 91 rere Esparsas 46 68 78 84 Densas alta transpir
124. plicado a qualquer rea desde que o escoamento seja unidirecional A fim de ilustrar a discretiza o de uma bacia apresentada na Figura 1 1 a bacia do rio Paranhana localizada no Rio Grande do Sul A bacia foi subdividida em cinco sub bacias tr s das quais aportam pontualmente SB1 SB2 e SB4 e as duas restantes aportam ao curso d gua principal de forma distribu da SB3 e SB5 Oo 4 GDF Ste OA Les Figura 1 1 Exemplo de discretiza o bacia do rio Paranhana no RS S o considerados dois trechos de propaga o A B e B D e uma barragem R1 o segundo trecho B D apresenta problemas de extravasamento da calha principal A sub bacia SB1 aporta de forma pontual no reservat rio o qual por sua vez faz o mesmo no primeiro trecho de propaga o A B Neste trecho aporta a sub bacia SB3 de forma distribu da O hidrograma ao final do trecho somado aos resultantes das sub bacias SB2 e SB4 obtendo se o hidrograma de montante do trecho B D A este trecho aporta em forma distribu da a sub bacia SB5 Como elemento final do sistema hidrol gico existe uma deriva o em um canal de tomada de gua O arquivo de entrada dos dados da bacia apresenta uma organiza o sequencial interna Cada opera o hidrol gica produz um hidrograma calculado que identificado por um n mero Na Tabela 1 1 apresentada a sequ ncia de c lculo a descri o das opera es hidrol gicas e a identifica o dos hidrogramas
125. quivo execut vel que inicia o SWMM no Windows epaswmmb5 exe Para desinstalar EPA SWMM do computados dever fazer o seguinte 1 Selecione o Menu Iniciar do Windows 2 Selecione Painel de Controle a partir do Menu Iniciar 3 D um duplo clique em Adicionar ou Remover Programas 4 Selecione EPA SWMM 5 0 na lista de programas que aparecer 104 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo do Dwarto Feder 5 Clique no bot o Alterar Remover 3 1 4 Passos de utiliza o do modelo Geralmente quando se roda o SWMM para modelar o escoamento sobre uma rea de estudo os procedimentos acompanham os seguintes passos 1 Especificar um conjunto de op es de trabalho e de propriedades dos objetos por padr o 2 Desenhar uma representa o gr fica dos objetos f sicos do sistema a ser estudado 3 Editar as propriedades dos objetos que comp em o sistema 4 Selecionar o conjunto de op es para an lise 5 Executar a simula o 6 Ver resultados da simula o Alternativamente o usu rio pode converter arquivos de dados correspondentes a vers es anteriores do SWMM em lugar dos passos 1 a 4 descritos anteriormente 3 2 Modelo conceitual utilizado pelo SWMM Este item descreve como o SWMM modela objetos e par metros operacionais de um sistema de drenagem de guas pluviais Detalhes sobre como inserir informa es no programa ser o descritos em itens posteriores apresentada neste item tamb
126. r Selecionado Figura 2 40 Hidrograma dos objetos conectados O gr fico Hidrograma Resultante Figura 2 41 existente para todos os demais objetos corresponde na verdade a dois hidrogramas o Hidrograma de Entrada e o Hidrograma de Sa da do objeto As planilhas ao lado cont m os valores que correspondem a cada hidrograma em cada intervalo de tempo Na Figura 2 41 poss vel ver uma parte da planilha tendo seus valores selecionados para que possam ser copiados atrav s da rea de Transfer ncia do Windows para outro aplicativo como por exemplo uma planilha ou um editor de textos 97 lt b GDF EELELELCTNI Governo do Darto F eser ai Proj 1 TrechoDagua 3 Hidrograma Resultante m s Gl x E a Normal 4 gt Op es 2 BH B8 amp amp Qe m s Gs ms o 1 2 3 4 5 6 7 8 8 Intervalos n Delta T 2D 3D Rota o ED E EET Valor Selecionado 113 099998474121 Delta T 7 Figura 2 41 Hidrograma resultante Existe outra op o de grafica o ou de sa da de resultados em planilhas Seu acesso feito atrav s do Menu Projeto e nele das op es Plotar Hidrogramas Resultantes e Mostrar Hidrogramas Resultantes Selecionando qualquer uma das opc es o usu rio ter acesso a uma janela como a ilustrada na Figura 2 42 e nela far a selec o de quais objetos deseja ter seus hidrogramas de sa da graficados ou apresent
127. rada A vaz o derivada atrav s de um vertedor calculada pela equa o Q4 7C F H 3 1 Onde Qw a vaz o derivada C o coeficiente do vertedor Hw a altura d gua no vertedor e f um fator calculado pela express o 111 LL C O N C RE M M AGDP f Qin Q min 3 2 Qna Q min Onde Qj a vaz o de entrada no divisor Qmin a vaz o a partir da qual come a a divis o de vaz es e Qmax calculada por 1 5 E ik C Hy 3 3 Os par metros especificados pelo usu rio para determinar um divisor do tipo vertedoe s o Qmin Hw e Cw Os principais par metros de entrada para um divisor s o e Os mesmos dados necess rios para representar uma conex o conforme indicados anteriormente e O nome da linha que recebe as vaz es derivadas e O m todo empregado para calcular a quantidade de vaz o derivada Unidades de armazenamento As unidades de armazenamento s o n s do sistema de drenagem com capacidade de armazenar certos volumes de gua Fisicamente eles podem representar desde pequenos sistemas como reduzidas bacias at sistemas grandes como lagos As propriedades volum tricas de um sistema de armazenamento s o representadas por uma tabela ou uma fun o que indica a superf cie de armazenamento em fun o da cota do mesmo Os principais par metros de entrada s o e Cota de fundo e Altura m xima do amortecimento e Tabela de dados que relaciona a superf cie de armazena
128. rais perfis de plotagem e an lises de frequ ncia estat stica 100 E N G E N H A R A Governo do Dware F 3 1 1 Caracter sticas do modelo hidrol gico O modelo SWMM considera diversos processos hidrol gicos que ocorrem no ciclo das guas urbanas Estes incluem e Precipita o variada no tempo e Evapora o de guas superficiais n o correntes e Acumula o e derretimento de neve e Intercepta o de precipita es por armazenamento em depress es e Infiltrac o das precipita es em camadas de solo n o saturadas e Aporte de guas infiltradas em aqu feros e Interc mbio de fluxo entre o aqu fero e o sistema de drenagem e Dep sitos n o lineares para o fluxo superficial A variabilidade espacial nestes processos contemplada pela divis o de uma determinada rea de estudo em reas de capta o de gua pequenas e homog neas chamadas bacias de simula o Cada uma destas bacias cont m suas pr prias fra es de sub reas perme veis e imperme veis O fluxo superficial pode ser gerado nas diferentes sub reas entre as diferentes bacias hidrogr ficas ou entre pontos de entrada no sistema de drenagem Paralelamente o SWMM cont m um conjunto flex vel de ferramentas de modelagem das caracter sticas hidr ulicas utilizado para analisar o fluxo devido ao escoamento superficial e dos aportes externos de vaz o atrav s de uma rede de tubula es canais dispositivos de armazenamento e tratamento e out
129. ras estruturas Essas ferramentas s o capazes de e Trabalhar com redes de tamanho ilimitado e Utilizar uma ampla variedade de geometria para os condutos tanto fechados quanto abertos bem como de canais naturais 101 4 GDF Governo do Dware F Al m F4CONCREMAT E N G E N H A R A Representar elementos especiais como unidades de armazenamento e tratamento separadores de fluxo bombas vertedores e orif cios Aplicar fluxos externos e concentra es para determinar a qualidade de guas superficiais fluxo de vaz o com os aqu feros vaz es de infiltra o nos coletores pluviais vaz es sanit rias em tempo seco e aportes externos definidos pelo usu rio Realizar an lise hidr ulica por v rios m todos tais como fluxo uniforme onda cinem tica e modelagem completa de onda din mica Modelar diferentes regimes de fluxo tais como remanso entrada em carga fluxo inverso e acumula o em superf cie Programar controles din micos especificados pelo usu rio de forma a simular o funcionamento de bombas abertura de orif cios e a posi o da crista de um vertedor de modelar a gera o e o transporte do escoamento superficial o modelo SWMM tamb m capaz de estimar a produ o e a evolu o das cargas poluentes associadas ao escoamento superficial Podem ser modelados os seguintes processos para qualquer n mero de subst ncias associadas qualidade de gua definidas pelo usu
130. refer ncia o n mero de sub trechos e o intervalo de tempo de c lculo s o calculados automaticamente atrav s da op o autom tico Ap s devem ser inseridas as caracter sticas do trecho principal assim chamado porque conforme descrito a seguir poder o ser utilizados condutos paralelos ao trecho principal sendo que podem ser utilizadas as seguintes se es e circular deve ser informado o di metro m e a rugosidade e retangular devem ser informadas a altura e largura m al m da rugosidade e trapezoidal informam se a altura e largura m a rugosidade e os taludes do lado esquerdo e direito LE e LD Conforme mencionado pode ainda ser utilizada a op o de propaga o em conduto paralelo Podem ser adicionados tantos condutos paralelos quanto forem necess rios bastando para isso colocar o n mero correspondente na janela ao lado da mensagem Trechos Paralelos ao Trecho Principal Depois de inserido o n mero de condutos paralelos esta janela habilita a entrada de dados desses condutos Os condutos em paralelo n o necessitam ter mesmo tipo de se o transversal que o trecho principal assim como podem ser utilizados v rios trechos paralelos com diferentes tipos de se es A utiliza o de trechos paralelos pode ser feita quando se quer suprir a falta de capacidade do conduto principal com a adi o de um novo conduto paralelo ao primeiro pode ser utilizada tamb m para simular as condi es ex
131. rograma O SWMM tem diferentes formatos de arquivos de dados de chuva bem 107 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A Governo So Otro f edes como um formato padr o definido pelo usu rio As propriedades principais de entrada de um pluvi metro s o e Tipo de dados de chuva Por exemplo intensidade da precipita o volume ou volume acumulado e Intervalo de tempo dos dados e Origem dos dados de chuva indicando se de uma s rie temporal ou de um arquivo externo e Nome de origem dos dados de chuva Sub bacias Subcatchments As sub bacias s o unidades hidrol gicas do espa o cuja topografia e elementos do sistema de drenagem conduzem o escoamento diretamente at um ponto de descarga outlet O usu rio do programa deve dividir a rea de estudo em um n mero adequado de bacias e identificar o ponto de descarga de cada uma delas Os pontos de sa da de cada uma das bacias hidrogr ficas podem ser tanto n s nude do sistema de drenagem quanto outras sub bacias As sub bacias podem ser divididas em reas perme veis e imperme veis O escoamento superficial pode infiltrar na camada superior do terreno das sub reas perme veis mas n o atrav s das sub reas imperme veis As sub reas imperme veis por sua vez podem ser divididas em duas aquela que contempla o armazenamento em depress es e a que n o contempla O fluxo de escoamento de uma sub rea da bacia pode fluir para outra sub rea ou as sub reas pode
132. rograma disponibiliza algumas curvas IDF do estado do Rio Grande do Sul A inser o de novas curvas IDF para este estado ou para os demais simples basta que o usu rio selecione o estado de interesse coloque o nome da esta o no campo nome selecione o tipo da equa o e insira os par metros da mesma no campo denominado Par metros A ordem de inserc o dos par metros deve ser a mesma usada quando da defini o do tipo de equa o Para a equa o que est no default do programa devem se inserir respectivamente os par metros a b c e d Uma vez feito isto basta clicar os bot es adicionar e atualizar Uma vez definida a equa o a ser utilizada para o c lculo da curva IDF e o respectivo hietograma de projeto o passo seguinte calcular os valores de intensidades m ximas mm h e de l minas precipitadas mm nas dura es e per odos de retorno de interesse Para tanto o usu rio deve clicar sobre a orelha denominada C lculos e selecionar o tipo de equa o Feito isto o programa insere automaticamente os par metros da equa o na respectiva janela O s per odo s de retorno que se deseja determinar os valores de intensidades m ximas s o inseridos no campo Tr anos assim como as dura es inicial e final bem como o incremento entre elas s o inseridos nos campos in cio fim e incremento Fornecidas todas as informa es o usu rio deve pressionar o bot o calcular que est direita da tela para que
133. sos evolutivos da paisagem Um destes mecanismos por exemplo a rela o ntima que existe entre a cobertura e tipo de solo e a gua visto que a precipita o sobre a rea de uma bacia se n o retorna a atmosfera por evapotranspira o se distribui entre escoamento superficial subsuperficial e subterr neo em fun o destas caracter sticas Esta condi o natural de equil brio din mico vem sendo constantemente alterada pelo homem atrav s do desmatamento expans o da agricultura abertura de estradas urbaniza o e v rios outros processos de transforma o antr pica da paisagem que alteram o ciclo da gua A realiza o de estudos hidrol gicos em bacias hidrogr ficas vem da necessidade de se compreender o funcionamento do balan o h drico os processos ETN 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omaras F que controlam o movimento da gua e os impactos de mudan as do uso do solo sobre a quantidade WHITEHEAD amp ROBINSON 1993 O modelo hidrol gico uma ferramenta extremamente til que permite atrav s do equacionamento dos processos representar entender e simular o comportamento de uma bacia hidrogr fica TUCCI 1998 Entretanto invi vel ou imposs vel traduzir todas as rela es existentes entre os diferentes componentes da bacia hidrogr fica em termos matem ticos seja porque essas rela es s o extremamente complexas a ponto de n o existir uma formula
134. tensidade de precipita o na fun o de taxa de perdas que reflete a influ ncia da intensidade de chuva na taxa de perdas O par metro uma caracter stica da regi o de estudo e pode variar entre O e 1 AK coeficiente de taxa de perdas avaliado na curva exponencial de perdas acumuladas DLTX incremento no coeficiente de taxa de perdas at estas atingir o valor de DLTK Este incremento varia entre um m ximo igual a 0 2 DLTKR ao inicio do evento at O para o valor de perdas acumuladas igual a DLTKR 4 b GDF STEN E N Governo So Dwtrto F eder ai 20 gt 0 2 DLTKR STRKR 0 1 CUML A AK STRKR RTIOL A RTIOL A B Escala Log Escala Aritm tica CUML Figura 1 8 Fun o geral de avalia o de perdas HEC 1974 M todo do n mero de curva do SCS O algoritmo do SCS est baseado na propor o Ped q S P 1 17 Onde P a precipita o acumulada mm Q o escoamento direto mm e S corresponde perda potencial m xima ao in cio da tormenta mm Considera se uma perda inicial la igual quantidade de precipita o que n o produz escoamento no in cio da tormenta Restando as perdas iniciais la da precipita o acumulada P na express o 1 17 e isolando Q tem se P P 0 85 pes O la considerado como 20 das perdas potenciais m ximas Desta maneira 20 GDF F4CONCREMAT E N G E N H A R A I 0 2 S 1 19 I
135. tinuidade na camada superior do solo MINE 1998 Substituindo se as equa es 1 1 e 1 2 na equa o 1 3 e integrando resulta po s s f 24 1 4 Onde S o estado da umidade de solo quando se inicia a percola o e l a capacidade de infiltrac o correspondente Isolando se o termo h nas equa es 1 1 e 1 2 e substituindo o na equa o 1 4 resultam as seguintes equa es Figura 1 6 14 S a bl 1 5 S a b T 1 6 2 Onde a CL b k a 0 eb 71 nh l 1 m nhl l l Inh inicio da percola o Figura 1 6 Fun es do algoritmo de infiltra o TUCCI 1979 Duas situa es podem ocorrer no c lculo dos volumes superficial e percolado 1 A precipita o maior que a capacidade de infiltra o It Figura 1 7a Neste caso s o calculados I t 1 pela equa o 1 1 S t 1 pela equa o 1 5 e T t 1 pela equa o 1 6 Os volumes superficial e percolado s o ent o determinados pelas equa es 1 7 e 1 8 obtidas respectivamente da diferen a entre o volume precipitado e infiltrado este ltimo resultante da integra o da equa o de Horton e da integra o da equa o 1 2 Ve p 1 Il t9 1 7 To ped zi e Inh T 1 8 15 E N G E N H A R A Governo do Darto F eder ai a P 7 I Tempo b P I P lt Ir Tempo lt an t t t D c P4 I
136. to a uma pequena descri o do mesmo e a quaisquer coment rios que sejam necess rios para identificar vers es hip teses alternativas etc de livre escolha do usu rio Pode se observar que essas informa es aparecem na Figura 2 6 na Caixa de T tulo Descri o e Coment rios O campo Scripts permite a inser o de rotinas na linguagem Pascal Script destinadas a automatizar a an lise de resultados Pode portanto ser utilizado por usu rios j familiarizados com a linguagem e com as fun es disponibilizadas atrav s do Editor Pascal Script 58 NNNM CONCREMAT 4 GDE E N G E N H A R A Governo do Omaras F Os campos N meros de Intervalos de Tempo N mero de Intervalos de Tempo com Chuva e Tamanho do Intervalo de Tempo s o auto explicativos sendo que os dois primeiros s o medidos em unidades do ltimo que por sua vez deve ser estabelecido em segundos O N mero de Intervalos de Tempo com Chuva necessariamente dever ser menor ou igual ao N mero de Intervalos de Tempo O campo destinado a Postos de Chuvas dever ser editado utilizando se os bot es Adicionar e Remover O primeiro bot o d acesso a uma janela semelhante ilustrada na Figura 2 7 de a a c Nela o usu rio poder a Selecionar o arquivo de chuva em qualquer diret rio correspondente ao Posto que desejar recomenda se utilizar o mesmo diret rio onde foi salvo o projeto Figura 2 7 a b Di
137. tura e a vaz o descarregada R tulos do Mapa Mapa Labels Os r tulos ou etiquetas do mapa s o textos opcionais que podem ser adicionados ao mapa de trabalho do SWMM para indicar objetos ou regi es do mapa As etiquetas podem ser editadas e arrastadas para qualquer posi o no mapa 3 2 2 Objetos virtuais sem representa o gr fica Al m dos objetos f sicos que podem ser visualizados no mapa de trabalho o SWMM utiliza as seguintes categorias de objetos virtuais para descrever cada processo bem como caracter sticas adicionais dentro de uma rea de estudo Dentre os objetos virtuais dos SWMM encontram se dados sobre climatologia temperatura evapora o velocidade do vento desgelo de neve redu o da rea de neve objetos de modelagem de neve Snow Packs modelagem de aqu feros hidrogramas unit rios se es transversais aportes externos de vaz o External Inflows regras de controle Control Rules agentes contaminantes Pollutants usos do solo Land Uses tratamento Tratament curvas Curves s ries temporais de dados Serie temporal e padr es de tempo Time Pattern A maioria destes objetos 120 lt gt GDF a EELELELCTINI Governo o Dwtrto Feder virtuais n o tem rela o ao contexto de drenagem urbana deste manual e por isso n o ser o detalhados aqui Para maiores informa es sobre os objetos aqui n o considerados consultar a vers o completa do manual original do EPA SWMM A s
138. turais po os de visita do sistema de drenagem ou elementos de conex o de canaliza es Os aportes externos de vaz o entram no sistema atrav s 109 4 GDF a EELELELEXI Governo o Omare F destas conex es O excesso de gua em um n resulta em um fluxo parcialmente pressurizado enquanto os condutos conectados encontram se em carga Esse excesso pode ser perdido do sistema ou sair pela parte superior e posteriormente voltar a entrar na conex o Os principais par metros de entrada de uma conex o s o e Cota inferior ou do fundo do po o que pode ser encontrado na conex o e Profundidade do po o e rea superficial da regi o alagada quando ocorre alguma inunda o um par metro opcional de entrada e Dados de aportes externos de vaz o Trata se de outro dado opcional Exut rio outfall node Os exut rios s o n s terminais de um sistema de drenagem utilizados para definir as condi es de contorno finais de jusante do sistema no caso da utiliza o do modelo de fluxo da onda din mica Dynamic Wave Para outros tipos de escoamento os exut rios comportam se como conex es Uma restri o do modelo que s poss vel conectar uma linha a um n exut rio As condi es de contorno de um exut rio podem ser descritas atrav s das seguintes rela es e A profundidade cr tica ou a profundidade uniforme na conex o com o conduto e Um n vel de gua fixo e A varia o de mar s represent
139. u ncia deste cap tulo descrita a estrutura do sistema computacional permitindo uma vis o de conjunto 1 2 Estrutura do Sistema Computacional O hidrograma de projeto determinado atrav s do conhecimento da precipita o de projeto das caracter sticas f sicas das bacias e dos par metros do modelo de transforma o da precipita o em vaz o As diferentes fases do processo de transforma o de precipita o em vaz o s o modeladas por algoritmos matem ticos Na literatura s o apresentados diferentes algoritmos que compostos identificam modelos tais como HEC 1 SSARR IPH Il STANFORD IV e HYMO entre outros Este sistema n o tem a pretens o de ser mais um modelo hidrol gico mas de permitir ao usu rio escolher para cada fase do processo precipita o vaz o um algoritmo e compor seu pr prio modelo A estrutura modular do sistema IPHS1 tem como objetivo a melhor compreens o dos processos hidrol gicos e dos algoritmos cl ssicos utilizados para sua simula o b ensino de modelos matem ticos c oferecer alternativas de escolha do melhor conjunto de algoritmos para uma bacia espec fica O sistema de modela o pode ser obtido em vers o Windows para PC ou em vers o em Fortran No primeiro caso a entrada de dados se d em forma amig vel N E N G E N H A R A Governo do Dware F mediante telas explicativas programadas em Delphi permitindo uma f cil intera o do usu rio
140. ulo de n realizado em forma iterativa utilizando a seguinte equa o n 9i 1 1 32 0 5 i i 1 no T 1 i p i n 1 A equa o 1 32 obtida a partir da continuidade da fun o do modelo de Nash com a fun o de recess o segundo a equa o de um reservat rio linear simples imposta a partir do segundo ponto de inflex o do hidrograma unit rio adimensional onde t o intervalo de tempo O hidrograma unit rio instant neo adimensional obtido por Governo o Dwtrto Feder nt q o t e7 1 33 Onde tal 1 34 t q o 1 35 tp O HUI constru do considerando a equa o 1 33 at t segundo ponto de inflex o entre t e t gt x a equa o de deflex o ou seja tit q qq e 1 36 Para o intervalo t gt t 2x o par metro K substitu do por 3K O sistema computacional permite ingressar valores de K e T estimados a partir de dados observados No caso de bacias sem dados K e T s o estimados pelas seguintes equa es de regress o resultantes da an lise de HUs de bacias nos EUA 0 42 T PN ania iN 1 37 p 2 S a C o A9 5 95 A9 K 1 38 s Onde T o tempo ao pico do HU h A a rea da bacia km C o comprimento do canal principal km So a declividade do canal principal R o retardo nos reservat rios lineares simples h 4 GDF SEFETTELUECINI Governo do Dentre Feder Hidrograma triangular do SC
141. z o A a rea da se o transversal do descarregador de fundo g a acelera o da gravidade Az a diferen a de n vel entre montante e jusante O coeficiente de descarga C comumente utilizado C 0 6 depende da forma e dimens es do descarregador e da vaz o escoada Para maiores detalhes consultar Chow 1959 e Ballofet et al 1952 A equa o do vertedor utilizada no modelo expressa por Q CLAz 1 65 Onde C o coeficiente de descarga Az a diferen a de n vel entre a gua e a cota da crista do vertedor O coeficiente de descarga C depende de muitos fatores no entanto pode ser usado sem grande erro um valor m dio de C 1 838 obtido por Francis 1905 O modelo recusar valores de coeficiente de descarga superiores a 3 0 e inferiores a 1 5 Alternativamente o modelo simula a opera o de diferentes estruturas extravasoras Nesse caso deve se fornecer o n mero de opera es previsto max 10 o intervalo de tempo em que se produzem as altera es e a rela o O f S v lida para cada movimenta o O modelo IPHS1 tamb m contempla o caso da exist ncia de uma estrutura tipo by pass ou seja um elemento que permite a entrada de gua em um reservat rio somente a partir de uma determinada vaz o Esta estrutura amplamente utilizada em drenagem urbana de forma de limitar o uso dos reservat rios de deten o aos eventos mais cr ticos 4 GDF a EELELELEXI Governo o Owari Feder

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