Curso de Manejo de águas pluviais Capitulo 66- Método de I PAI WU Engenheiro Plínio Tomaz 29 de novembro de 2010
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Capítulo 66 Método de I PAI WU
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Capítulo 66- Método I PAI WU 66.1 Introdução Vamos comentar o Método I PAI WU usando os ensinamentos do prof. Hiroshi Yoshizane da Unicamp de Limeira. Para os engenheiros que gostam do método Racional, o Método de I PAI Wu é o método Racional que sofre algumas modificações, permitindo cálculos de bacias hidrográficas 2 km2 até 200km2. Existem órgãos do Estado den São Paulo que recomendam a adoção deste método, embora não aceito por todos. O método de I PAI WU modificado elaborado pelo prof. dr. Kokei Uehara pode ser usado até área de 500km2, entretando não vamos apresentá-lo neste capítulo.
66.2 Equação básica A equação básica do Método I PAI Wu é: Q= (0,278.C. I . A0,9) . K Qpico= Qb + Q Sendo: Q= vazão de pico (m3/s) Qb= vazão base (m3/s). Se não tiver informação adotar 0,1xQ. I= intensidade de chuva (mm/h) C= coeficiente de escoamento superficial (adimensional) A= área da bacia (km2) ≤ 200km2 K= coeficiente de distribuição espacial da chuva (adimensional) Para achar o coeficiente K precisamos de um ábaco especial feito pelo DAEE no Estado de São Paulo.
66.3 Cálculo do coeficiente C de escoamento superficial O coeficiente C é calculado pela seguinte equação: C= (C2/ C1). 2/(1+F) Sendo: C= coeficiente de escoamento superficial C2= coeficiente volumétrico de escoamento C1= coeficiente de forma F= fator de forma da bacia Coeficiente de forma C1 Conforme Kather, 2006 em bacias alongadas, o tempo de concentração é superior ao tempo de pico, pois a chuva que cai no ponto mais distante da bacia chegará tarde o suficiente para não contribuir para a vazão máxima Assim em bacias alongadas, deve-se esperar um valor de C1 <1 de acordo com a equação: C1= tp/ tc = 4 / (2 + F) tp= tempo de pico de ascensão (h) tc= tempo de concentração (h) Pelo SCS tp= 0,6 x tc, ou seja, tp/tc= 0,60=C1
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Fator de forma da bacia F= L / [2 (A/π) 0,5] Sendo: L= comprimento do talvegue (km) A= área da bacia (km2) F= fator de forma da bacia Conforme Morano, 2006 quando: F=1 a bacia tem formato circular perfeito F<1 a bacia tem forma circular para a eliptica e o seu dreno principal está na transversal da área. F>1 a bacia foge da forma circular para eliptica e o seu dreno principal está na longitudinal da área. Coeficiente C2 O coeficiente volumétrico de escoamento ocorre em função do grau de impermeabilidade da superfície conforme DAEE, São Paulo, 1994. Podemos adotar C2=0,30 para grau baixo de impermeabilização; C2=0,50 para grau médio e C2=0,80 para grau alto conforme Tabela (66.1). Para estimar o coeficiente C2 consultar a Tabela (66.1). Tabela 66.1- Grau de impermeabilização do solo em função do uso. Grau de impermeabilidade Coeficiente volumétrico da superfície de escoamento C2 Baixo 0,30 Médio 0,50 Alto 0,80 Fonte: DAEE, 1994
Tabela 66.1 A- Valores de C2 conforme Morano, 2006 Coeficiente volumetrico de escoamento C2 Zona rural 0,25 Zona Suburbana 0,40 Zona Urbana 0,60 Zona Urbana Central 0,80
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66.4 Ábaco para determinar o coeficiente K
Figura 66.1- Ábaco para achar o valor de K. Entrar com área da bacia em Km2 e com tc achar K Gráfico de Ven Te Chow
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Figura 66.2- Ábaco para achar o valor de K. Entrar com área da bacia em Km2 e com tc achar K
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Figura 66.166.5 Tempo de concentração Usamos normalmente a equação de Kirpich que foi recomendada pelo prof. dr. Kokei Uehara em 1969 para uso no método de I Pai Wu.. tc= 57 x (L2/ S) 0,385 Sendo: tc= tempo de concentração (min) L= comprimento do talvegue (km) S= declividade equivalente do talvegue (m/Km)
66.6 Volume do hidrograma O volume do hidrograma conforme prof Hiroshi Yoshizane da UNICAMP, pode ser calculado pela equação: V= (0,278 x C2 x I x tc x 3600 x A 0,9 x K) x 1,5 Sendo: V= volume do escoamento (m3) C2= coeficiente volumétrico do escoamento (adimensional) I= intensidade da chuva crítica (mm/h) tc= tempo de concentração (h) A= área da bacia (km2) K= coeficiente de distribuição espacial (adimensional)
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Exemplo 66.1 Dimensionar a vazão do rio Baquirivu Guaçu junto a ponte da Via Dutra. A área tem 149,80km2, declividade média S=0,002825m/m, L= 22,3km (talvegue), tc= 6,95h. Tabela 66.2- Cálculos do I PAI WU Tr (anos) K A B C tc (min) I (m/h)
100 1747,9 0,181 15 0,89 417,28 18,14
Qb (m3/s)
35,34
Talvegue(km)
22,30
Decl (m/m)
0,002825
Decl (m/km)
2,8250
Kirpich tc (min) tc (h)
417,28
2
A (km ) F C1 C2 C Ábaco K 3 Q (m /s) 3 Qp (m /s)
6,95
149,8 1,61 0,60 0,80 0,81 0,95 353,4 388,79
tc calculado pelo método de Kirpich Qb= vazão base considerada 0,1Q Qp= Qb + Q C1= 0,6 C2= 0,80 Hidrograma curvilíneo Apesar do método de I PAI WU ser baseado no método Racional, adotamos o hidrograma curvilíneo do SCS. Tabela 66.2- Hidrograma curvilíneo do SCS t/tp
Q/Qp
t (min)
Q 3 (m /s)
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70
0,000 0,030 0,100 0,190 0,310 0,470 0,660 0,820
0,00 0,42 0,83 1,25 1,67 2,09 2,50 2,92
0,00 11,66 38,88 73,87 120,53 182,73 256,60 318,81
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[email protected] 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,50 5,00
0,930 0,990 1,000 0,990 0,930 0,860 0,780 0,680 0,560 0,460 0,390 0,330 0,280 0,207 0,147 0,107 0,077 0,055 0,040 0,029 0,021 0,015 0,011 0,005 0,000
3,34 3,76 4,17 4,59 5,01 5,42 5,84 6,26 6,68 7,09 7,51 7,93 8,35 9,18 10,01 10,85 11,68 12,52 13,35 14,19 15,02 15,86 16,69 18,78 20,86
361,58 384,91 388,79 384,91 361,58 334,36 303,26 264,38 217,72 178,85 151,63 128,30 108,86 80,48 57,15 41,60 29,94 21,38 15,55 11,28 8,16 5,83 4,28 1,94 0,00
Figura 66.2- Hidrograma
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66.5 Bibliografia e livros consultados -GENOVEZ, ABEL MAIA. Avaliação dos métodos de estimação de vazões de enchente para pequenas bacias rurais do Estado de São Paulo. Unicamp, Campinas, Dissertação de Mestrado, outubro de 1991, 245 páginas. -KATHER, CHRISTIAN. Uso do solo e da água na bacia do ribeirão Serragem, Vale do Paraiba, janeiro de 2006 -MORANO, JOSÉ ROBERTO. Pequenas barragens de terra. Metodologia para projetos e obras. Edição Codasp, 2006, 103 páginas. -YOSHIZANE, HIROSHI. Hidrologia e Drenagem. CESET. Unicamp, Limeira, 2006.
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