Aula 00

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Olá pessoal! Foi com grande alegria que recebi um novo convite para elaborar um curso online do Ponto. O objetivo agora é contribuir para a aprovação dos alunos no concurso para o TCU por meio de um curso sobre Obras Hídricas. A metodologia utilizada nesse curso consiste em apresentar questões das principais bancas examinadoras sobre Obras Hídricas, com foco no CESPE, que provavelmente será a banca responsável pelo concurso, e solucionar estas questões de forma direta, focando nos conceitos necessários para entender a lógica utilizada nas soluções, além da proposição e correção de questões discursivas sobre o assunto. Com relação às questões discursivas, a proposta é disponibilizar dois temas de redação para os alunos para que simulem uma situação de prova. As redações serão corrigidas com foco principal no conteúdo e eventualmente apontando erros de português ou falhas na estrutura textual, apesar de não ser o principal objetivo da correção. As redações deverão ser enviadas em formato “.doc” (Microsoft Word). Como ainda não há edital lançado para o concurso, planejaremos as aulas com base no edital do último concurso do TCU sobre o assunto. Caso ocorra a publicação do edital para o concurso no decorrer do nosso curso e ocorram mudanças no conteúdo, serão feitas as adaptações necessárias para adequar o conteúdo das aulas restantes. Acredito que o sucesso nos concursos se baseie em três pilares: preparação, provas e vontade. A preparação requer muita dedicação, esforço e privações. Também não adianta se preparar muito bem se a pessoa não consegue ter tranqüilidade e concentração no momento da prova. Finalmente, sem acreditar que possa, ninguém consegue a aprovação. Cada pessoa possui motivações próprias e uma forma de se preparar que se adapte melhor, o mesmo se aplica ao momento da prova, por isso não gosto de me alongar muito nessas dicas para estudo e prova.

1 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Para que conheçam um pouco melhor minha formação, sou graduado em Eng. Civil pela UnB, Especialista em Eng. de Software pela Unicamp e pela Universidade do Kansas e Mestre em Eng. Aeronáutica pelo ITA. Após 7 anos trabalhando na iniciativa privada, no final de 2007 decidi migrar para o funcionalismo público e comecei a estudar. Depois de muita dedicação, no final do ano de 2008 assumi o cargo de Analista de Finanças e Controle, na CGU, no início de 2009 fui para o cargo de Especialista de Políticas Públicas e Gestão Governamental, do MPOG, e no final do mesmo ano assumi o cargo de Auditor Federal de Controle Externo, no TCU, atualmente minha principal ocupação, além de ser professor titular em faculdade privada de Brasília e consultor eventual na área de “Sistemas de Apoio a Decisão” do PTARH (Programa de Pós-graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos), do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Brasília, inclusive havendo publicado alguns artigos na área de Tratamento de Águas Residuárias. Além dos concursos acima, também fui aprovado em alguns outros concursos cujos cargos não assumi, entre os quais vale citar o de Analista de Infraestrutura do MPOG de 2008, na área de Civil e Aquaviários, e o de Analista Judiciário do TJDFT para a área de Engenharia Civil de 2008. Conteúdo e cronograma Considerando o conteúdo cobrado no Edital CESPE nº 02, de 21 de maio de 2009 (AUFC-TCU/CESPE/Obras) para a área de Obras Hídricas, apresentado a seguir, distribuiremos inicialmente o conteúdo do nosso curso em 10 (dez) aulas, sendo possível aumentar o número de aulas caso o edital seja lançado durante esse curso e haja conteúdo não coberto. A área de Recursos Hídricos no edital do concurso para o TCU 2009 cobrou o seguinte conteúdo: 1. Principais estruturas hidráulicas. Tipos, finalidades, seções típicas, aspectos construtivos: barragens, soleiras, órgãos

2 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

2.

3.

4.

5.

extravasores, tomadas d’água, canais, condutos sob pressão, túneis, bueiros. Aproveitamento hidrelétrico: avaliação de potencial hidráulico; estruturas componentes; turbinas (tipos e aplicações) e geradores; aspectos construtivos. Irrigação e drenagem: conceito, finalidade, aspectos construtivos; principais condicionantes de um projeto de irrigação. Tipos de irrigação. Obras de saneamento: abastecimento d’água – captação, adução, tratamento (ETAs), recalque, reservação, distribuição; coleta e tratamento de esgoto (ETEs, lagoas de estabilização, fossas sépticas); canalização de cursos d’água, aspectos construtivos. Obras portuárias: tipos de portos (genéricos e especializados); obras de implantação; principais equipamentos de operação; estruturas de proteção e atracamento; canal de acesso; aspectos construtivos.

É importante perceber que como ainda não conhecemos o edital do concurso deste ano, o conteúdo do curso é mais extenso que o cobrado no edital do concurso de 2009, para que não sejamos surpreendidos. O planejamento de aulas é o seguinte: Aula 00

Data 02/Fev

01

09/Fev

02

16/Fev

03

23/Fev

04

02/Mar

Conteúdo Conceitos básicos de Hidrologia; Bacia Hidrográfica; Ciclo Hidrológico. Obras de saneamento: qualidade, coleta e transporte de águas residuárias. Obras de saneamento: tratamento de esgoto (ETE’s, lagoas de estabilização, fossas sépticas). Aproveitamento hidrelétrico: avaliação de potencial hidráulico; estruturas componentes; turbinas (tipos e aplicações) e geradores; aspectos construtivos. Irrigação e drenagem: conceito, finalidade, aspectos construtivos; principais condicionantes 3 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

05

16/Mar

06

23/Mar

07

30/Mar

08

06/Abr

09

13/Abr

de um projeto de irrigação. Tipos de irrigação. Discursiva 01. Obras de saneamento: abastecimento d’água captação, adução, tratamento (ETA’s), recalque, reservação, distribuição. Principais estruturas hidráulicas. Tipos, finalidades, seções típicas, aspectos construtivos: barragens, soleiras, órgãos extravasores, tomadas d’água, canais, condutos sob pressão, túneis, bueiros. Obras de saneamento: obras de defesa contra inundação e de macrodrenagem – reservatórios de cheias, bacias de acumulação, alargamento de calhas fluviais, canalização de cursos d’água; aspectos construtivos; operação e manutenção. Obras portuárias: tipos de portos (genéricos e especializados); obras de implantação; principais equipamentos de operação; estruturas de proteção e atracamento; canal de acesso; aspectos construtivos. Discursiva 02. Gerenciamento Integrado de Recursos Hídricos e aspectos sócio-culturais.

Agora vamos à nossa aula! Conceitos Básicos de Hidráulica Hidrográficas e o Ciclo Hidrológico.

e

Hidrologia,

Bacias

01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico.

4 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Para responder a esta questão, cabe uma revisão do ciclo hidrológico. Não é possível atribuir um início ou fim a qualquer fase do ciclo da água (Figura 1), mas podemos, iniciando na evaporação (ponto de partida opcional), descrevê-lo da seguinte forma:

Figura 1 – Ciclo Hidrológico 1. O sol constitui-se na fonte de energia para a realização do ciclo. Seu calor atua sobre a superfície dos oceanos, rios e lagos estimulando a conversão da água do estado líquido para gasoso. 2. Com a ascensão do vapor d’ água ocorre a formação de nuvens. Estas se deslocam para regiões continentais, devido à ação do vento; 3. A água condensada nas nuvens precipita, quando pequenas partículas de água começam a se juntar em torno de um “núcleo higroscópico” (procurar por “núcleo” e “higrômetro” no glossário da ANA) e adquirem peso suficiente para formar o fenômeno de precipitação (chuva, neve, orvalho...); 4. Parte da água será retida temporariamente no solo próximo de onde caiu; parte escoará superficialmente no solo ou através dele para os rios; e parte penetrará no solo profundo. 5 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 5. As depressões existentes no relevo e a vegetação reterão água, que voltará para o ciclo por evaporação ou transpiração; 6. Os escoamentos superficial e subterrâneo decorrem da ação da gravidade, podendo parte desta água ser evaporada ou infiltrada antes de atingir o curso d’ água. 7. Chegando à superfície de rios ou talvegues, a água prossegue seu caminho de volta ao oceano, completando o ciclo. 8. A evaporação acompanha o ciclo hidrológico em quase todas as suas fases, seja durante a precipitação, seja durante o escoamento superficial. Resposta: C 02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento superficial. Como visto, esses itens são componentes do ciclo hidrológico. Alguns componentes poderiam ser acrescentados como, por exemplo, o escoamento subterrâneo, mas isso não torna a questão errada. Resposta: C 03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório. Para responder a esta questão, devemos saber que a bacia hidrográfica pode ser definida como a área definida topograficamente, geralmente drenada por um sistema conectado de cursos de água, que vão desaguar em apenas uma saída (o ponto exutório da bacia), descarregando toda a vazão afluente a este ponto/seção (água que chega), a qual, ao passar pela seção exutória, passa a se chamar vazão efluente (água que sai da bacia).

6 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

Figura 2 – Bacia Hidrográfica Para se caracterizar uma bacia deve-se delimitar seu contorno, ou seja, estabelecer uma linha (divisor de bacias, também chamada simplesmente de “divisor de águas”) que dividirá o escoamento para seu sistema de drenagem ou o sistema da bacia ao lado (adjacente). Em outras palavras, dentro da bacia hidrográfica, todo escoamento drena em direção a uma única seção. Em cada bacia, há 3 tipos de divisor de águas (Figura 3): - geológico: baseia-se nas formações rochosas; - freático: com base no nível freático; - topográfico: com base nas curvas de nível; Ressalte-se que nem sempre esses divisores coincidem (Figura 3). Na prática, pela sua simplicidade, a forma utilizada de se delimitar uma bacia é pelos divisores topográficos. E a fonte desta informação normalmente é a cartografia disponível em escalas de 1:100.000, 1:250.000 ou 1:1.000.000 (dependendo do porte da bacia e do nível de detalhamento que se deseja no estudo hidrológico), publicada pelo IBGE ou pela Diretoria de Serviço Geográfico (DSG) do Exército.

7 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

Figura 3 – Corte transversal de uma bacia (Fonte: Villela e Matos, 1975) Vários fatores (climáticos e fisiográficos) caracterizam uma bacia hidrográfica e podem ser considerados determinantes no escoamento superficial. Entre os fatores climáticos destacam-se: (i) a precipitação (incluindo não apenas as chuvas do instante em que se deseja calcular o escoamento superficial, mas também as chuvas ocorridas em instantes anteriores, as quais se acumulam no solo), (ii) a umidade do solo, (iii) a evaporação, (iv) a transpiração etc. Entre os fatores fisiográficos podem ser listados: a área de drenagem, o tipo e uso do solo, a cobertura vegetal, a forma e drenagem da bacia, a existência de reservatórios etc. Resposta: C 04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a água captada converge para um único ponto de saída, o exutório. Conforme resposta anterior, a bacia hidrográfica pode ser definida como a área definida topograficamente, geralmente drenada por um sistema conectado de cursos de água, que vão desaguar em apenas uma saída (o ponto exutório da bacia), descarregando toda a vazão afluente a este ponto/seção (água que chega), a qual, ao passar pela

8 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES seção exutória, passa a se chamar vazão efluente (água que sai da bacia). Resposta: C 05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do terreno e dos aqüíferos são os mesmos. Conforme resposta de questão anterior, o erro aqui está na afirmação de que os limites (divisores) de bacia superficial e subterrâneo são coincidentes. Resposta: E 06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume de água escoado anual, P é o volume de precipitação anual, I é o volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual, pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o volume de água produzida por uma bacia. Considerando que evapotranspiração é o total de água perdida para a atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo, percebe-se o erro no termo (“E”), pois quanto maior a evapotranspiração, menor será o escoamento superficial. Assim, o sinal está trocado, sendo a equação correta: Q = P - I - E. Resposta: E 07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes que a água chegue aos canais naturais. A mata ciliar é a vegetação que se desenvolve nas calhas dos rios. Ela diminui a velocidade do escoamento, introduzindo uma rugosidade

9 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES extra. Por isso, o ato de retirá-la e substituí-la por impermeabilizadas, promove o aumento das vazões de pico.

regiões

Resposta: C 08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas. Os rios são os “caminhos preferenciais” das águas, ou seja, pontos mais baixos do terreno, onde a água chega pela força da gravidade. Por outro lado, os “divisores” de águas são os topos do relevo, que são a “fronteira” de uma bacia hidrográfica. Resposta: C 09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida por obras de drenagem urbana. O pico de vazão é influenciado pelo uso de bacia e também pelas obras de drenagem que ocorrem a montante. A construção de obras de microdrenagem interferem na vazão escoada a jusante para as obras de macrodrenagem. Resposta: C 10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia. A hidrometeorologia é o ramo das ciências atmosféricas (meteorologia) e da hidrologia que estuda a transferência de água e energia entre a superfície e a atmosfera. 10 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES A hidrometeorologia também investiga a presença de água na atmosfera em suas diferentes fases. Entre os seus objetos de estudo encontram-se: 1. o ciclo da água 2. a dinâmica dos processos úmidos 3. as circulações atmosféricas (ventos) associadas às precipitações de água 4. a modelagem numérica dos fenômenos hidrometeorológicos, 5. a análise objetiva dos campos de precipitação medidos por pluviômetros e diferentes radares 6. os projetos de redes de medição em hidrometeorologia e sistemas de medição e instrumentação em mesoescala e microescala 7. as estratégias teóricas, estatísticas e numéricas de previsão de precipitações (chuva, neve, granizo, etc.) 8. as simulações computacionais de chuva acopladas aos modelos de vazão de água em superfície 9. os problemas urbanos de enchentes e inundações 10. a previsão de chuvas a curto e curtíssimo prazo ("nowcasting") 11. o acoplamento de modelos atmosféricos de precipitação, da camada limite planetária e das superfícies vegetadas e urbanas 12. o balanço hídrico e a hidrologia de superfície 13. as técnicas de análise dos campos de refletividade de radares meteorológicos. Resposta: C 11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve para medir a intensidade e duração de chuvas. Para responder a esta questão, cabe uma explicação sobre o conceito de precipitação, que é toda água proveniente do meio atmosférico que atinge a superfície terrestre. Geralmente associada à chuva, a precipitação também engloba neblina, granizo, orvalho, geada e neve. A disponibilidade de precipitação numa bacia é fator determinante para quantificar a necessidade de irrigação, por exemplo. Já a determinação da intensidade da precipitação é importante para o controle da inundação (elevação do nível d’água que passa a ocupar áreas habitadas) e da erosão do solo (que acaba carreando sedimentos para 11 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES os cursos d’água e trazendo sérios problemas às obras hídricas, especialmente reservatórios e tomadas d’água, em função do acúmulo de sedimentos, que causa o chamado processo de assoreamento). O total precipitado só faz sentido se vier associado a um período de tempo. 100mm de chuva medidos durante um mês é pouco, mas é muito se ocorrer apenas durante um único dia. As grandezas que caracterizam uma chuva são: - altura pluviométrica - P (mm): é a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação, admitindo-se que não houvesse infiltração, evaporação etc.; - duração – t (h ou min.): é o período de tempo durante o qual a chuva cai; - intensidade (mm/h ou mm/min): é a precipitação por unidade de tempo, obtida como a relação i=P/t. O pluviômetro é um aparelho totalizador que marca a altura de chuva total acumulada num dado período de tempo. Esse aparelho é mais utilizado para totalizar a precipitação diária. Portanto, normalmente, é operado por alguém que mora nas proximidades de sua localização e, diariamente, mede e anota seus registros. O pluviógrafo é um aparelho mais sofisticado, já que registra automaticamente as variações de precipitação ao longo do tempo. Pode ser gráfico ou digital e é visitado periodicamente por um operador. Como seu registro é contínuo, possibilita a medição da intensidade da chuva. Resposta: C 12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um destinado a medir a quantidade de precipitação.

equipamento

De acordo com a definição apresentada acima para este tipo de equipamento. Resposta: C 13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de um curso d'água é o tempo necessário para que, a

12 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES partir do início de uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo. Tempo de concentração é o tempo gasto para uma gota de água cair no ponto mais distante da bacia e chegar até sua seção exutória. Esse tempo é relevante, pois, a partir do momento em que a chuva que caiu no ponto mais distante está contribuindo para o escoamento no exutório, todos os demais pontos da bacia também estarão contribuindo (pois as “gotas” de água chegarão em menor tempo do que aquela gota da seção mais longínqua). Resposta: C 14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em uma determinada seção de um rio. Conforme definição apresentada acima. Resposta: C 15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características similares. Algumas vezes não há informações sobre as vazões de determinado local. Assim, pode-se utilizar a regionalização, que permitirá a transferência de informações de bacias com características semelhantes para a seção em estudo. A regionalização pode ser realizada para vazões mínimas, médias ou máximas. Resposta: C 16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de 13 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES tempo de retorno, enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno. Para responder a essa questão, é importante conhecer a definição de período de retorno (TR). Também conhecido como tempo de recorrência, representa o intervalo médio de anos, dentro do qual um evento hidrológico (nesse caso, uma chuva) é igualado ou superado pelo menos uma vez. Se P é a probabilidade desse evento ocorrer ou ser superado, tem-se que TR=1/P. Muitas vezes, o CESPE exige do candidato uma noção de valores de período de retorno para determinados assuntos. Não é necessário decorar, mas ter uma idéia da ordem de grandeza dos períodos de recorrência indicados pela literatura para o dimensionamento de obras hídricas (segundo o Manual de Drenagem Urbana da CETESB, 1980): Microdrenagem: 2-10 anos Macrodrenagem: 10-50 anos Além disso, para vertedouros de grandes barragens adota-se um período de retorno de 10.000 anos. O importante é sabermos que essa diferença decorre das implicações de uma cheia maior do que a de projeto. Se houver uma cheia maior do que a de projeto num sistema de microdrenagem, o máximo que ocorrerá será a inundação de algumas ruas. Se o mesmo ocorrer com uma barragem de grandes dimensões, esta pode vir a romper e propagar para jusante uma enchente que muitas vezes inundará cidades inteiras. Em resumo, o TR escolhido para projeto de determinada estrutura hídrica está diretamente associado ao risco que seu projetista está disposto a correr caso ocorra uma cheia superior à de projeto e a obra apresente falha de funcionamento, sendo este risco uma função direta de alguns fatos, a saber: 1) Qualidade dos dados disponíveis para os cálculos hidrológicos: por exemplo, é de se esperar que um rio localizado nas regiões sul ou sudeste do país provavelmente possua um histórico de 14 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES “monitoramento” bem mais longo e confiável do que um rio no interior da floresta amazônica. Logo, quanto menos confiáveis são os dados, maior o TR recomendado para o projeto; 2) Prejuízos potenciais que serão causados caso a estrutura falhe: conforme comentamos, há uma diferença muito grande entre os estragos causados pela interrupção de abastecimento de água para irrigação ou mesmo para abastecimento humano e os estragos causados pelo rompimento de uma barragem (podendo causar perda de vidas); logo, quanto maior o estrago previsto, maior o TR de projeto; 3) Custo da obra: como bem sabemos, obras superdimensionadas são obras caras; portanto há que se ponderar o custo dos estragos causados pelo evento superior ao TR de projeto e cotejá-lo com o custo atual de se fazer uma estrutura “menos ousada”, com capacidade de sobra para escoar vazões que ocorrerão com um freqüência bastante pequena; logo, quanto maior o TR escolhido, maiores serão os custos da obra (no limite, a obra pode se mostrar economicamente inviável). Por fim, vale comentar que esses conceitos são importantes para os estudos de chuvas intensas, que são aqueles eventos extremos, cuja estimativa é de interesse do engenheiro no dimensionamento de estruturas hidráulicas. Como instrumento para esse estudo são utilizadas as chamadas curvas i – d – f. Essas curvas são obtidas de forma empírica ou por meio de métodos estatísticos e relacionam intensidade, duração e frequência (IDF) da chuva. As curvas são associadas a uma determinada localidade e permitem saber a intensidade de precipitação, para um período de retorno e duração da chuva anteriormente dados. Há ainda uma variante, que relaciona precipitação, duração e frequência (curva PDF). O período de retorno escolhido influirá na dimensão da estrutura a ser projetada. Assim, para a escolha de um TR, deverá ser considerado o custo que isso implica. Estruturas maiores permitem a passagem de vazões maiores, associadas a TRs altos, porém são muito mais caras. Voltando para a questão, ela não citou se trata de micro ou macrodrenagem. De qualquer forma, a literatura preconiza que o 15 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES sistema de microdrenagem pode ser projetado para um período de retorno que varia de 2 a 10 anos. Já o sistema de macrodrenagem, acima de 10 anos. Resposta: E 17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é uniformemente distribuída na bacia. O método racional, diferentemente de outras técnicas mais complexas, nos fornece apenas a vazão de pico, e não o hidrograma de projeto. Lembrando que esse hidrograma seria o gráfico que representaria toda a variação da vazão ao longo do tempo (partindo da vazão mínima no tempo “zero”, subindo gradativamente até a vazão de pico, no tempo crítico e reduzindo o valor de vazão até retornar ao valor mínimo, no início da cheia). Quando a bacia apresenta áreas grandes, não se aplica o método racional. Para esses casos, pode-se utilizar o método do hidrograma unitário. O hidrograma unitário é a resposta da bacia a uma precipitação de volume unitário de duração definida (t). Assim, como no método racional são feitas algumas simplificações. No método do hidrograma unitário, por exemplo, a chuva também é considerada uniformemente distribuída no tempo e no espaço. Resposta: E 18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide automaticamente o risco de inundações a que a população ainda estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de drenagem completo. Ao escolher o TR, o engenheiro está optando pelo risco de ultrapassagem da vazão máxima. Essa escolha dependerá dos custos envolvidos e problemas gerados pelas inundações. 16 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Resposta: C 19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles. O tempo de concentração refere-se ao maior tempo de deslocamento na bacia. Isso porque esse tempo determina o momento a partir do qual toda a bacia passa a contribuir para a seção de estudo. Resposta: C 20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem. O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro da bacia em estudo. Para a realização dos estudos hidrológicos, é necessária a determinação da chuva média na bacia. Abaixo veremos os métodos mais conhecidos para o cálculo da precipitação média. - Média aritmética (Figura 4a) – método mais simples, admite que os pluviômetros estariam uniformemente distribuídos, assim todos têm o mesmo peso; - Método de Thiessen (Figura 4b) – esse método considera a nãouniformidade da distribuição espacial dos postos (estações pluviométricas), mas não leva em conta o relevo da bacia. De acordo com os pesos de cada posto pluviométrico é feita uma média ponderada. Os pesos são obtidos por meio da área representativa de cada posto: a) traça-se uma linha ligando os postos; b) traça-se uma reta perpendicular, passando pelo meio dessas linhas; c) a área de

17 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES influência de cada estação pluviométrica é dada pela área do polígono formado em volta dela. - Método das isoietas (Figura 4c) – As isoietas são linhas de igual precipitação que podem ser traçadas por toda área (são “mapas de chuvas” elaborados com os dados de registro de chuvas de uma região, devidamente trabalhados). O traçado das isoietas é feito por meio da interpolação de valores de precipitação registrados nas estações.

Figura 4 – Métodos para estimativa da chuva média Resposta: C 21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite determinação da precipitação média em uma região.

a

É exatamente essa a função do método de Thiessen, conforme resposta da questão acima. Resposta: C 22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo. Conforme questão acima, a assertiva está correta. Resposta: C

18 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite transferência de informações entre bacias para estudo de vazões mínimas em um rio. Conforme resposta de questão anterior, a assertiva está correta. Resposta: C 24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões instantâneas observadas. A curva de permanência pode ser feita para vazões médias diárias, semanais ou mensais. A vazão instantânea é aquela escoada apenas naquele momento. É praticamente impossível termos um “registro histórico” de vazões instantâneas, pois para isso precisaríamos estar registrando a vazão em todo e qualquer instante. Um instante de medida pode ser 1 milésimo de segundo. Diferencia-se, portanto, a vazão instantânea da vazão diária, já que essa última representa a vazão média diária (calculada a partir de duas medições, em dois períodos do dia). Resposta: E 25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões máximas de um rio. Quando não há dados disponíveis sobre o local em que se realiza um estudo hidrológico, recorre-se à regionalização de vazões: máximas, médias ou mínimas. As vazões desconhecidas de uma bacia podem ser estimadas por correlação (comparação) com o comportamento das vazões em uma bacia “hidrologicamente homogênea”, ou seja, com similaridade do regime hidrológico (chuvas, temperaturas, umidades etc.).

19 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Resposta: C 26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos. O período de retorno (ou de recorrência) pode ser estimado pelo inverso da probabilidade de ocorrência. Resposta: E 27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo. O hidrograma apresenta a variação das vazões ao longo do tempo. O nome do gráfico que expressa a quantidade de precipitação em uma determinada unidade de tempo é o hietograma. Resposta: E 28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média aritmética das leituras dos pluviômetros espalhados na área. Se os pluviômetros estiverem mal distribuídos, a média não será representativa. Conforme acima discutido, a média aritmética é o método mais simples de se estimar a precipitação média. Mas, para se chegar a um valor próximo ao real, os pluviômetros devem estar bem distribuídos. Resposta: C 29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno implicam menores intensidades. Quanto maior o tempo de retorno, menor a probabilidade de ocorrência, portanto, maior a chuva intensa ou a vazão de cheia. Caso se tratasse de vazões mínimas, por exemplo, quanto maior o TR, 20 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES menor as vazões mínimas, já que se trata de uma probabilidade menor de ocorrência. Resposta: E 30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção transversal do canal, isto é, Q = V A. Denomina-se vazão ao volume de água (normalmente m³ ou litros) que num período de tempo passa por determinada seção de um curso de água (com área normalmente medida em m²). Essa seção concentrará toda a água que se precipitou na sua bacia hidrográfica. Portanto, a vazão instantânea de um rio será variável em função não só da chuva, mas também dos demais elementos do ciclo hidrológico (água que se armazena no solo, água que evapora antes mesmo de chegar ao solo, água que transpira de plantas e animais etc.). A vazão pode ser estimada pela aplicação da equação da continuidade: Q = V . A, onde: Q = vazão (m³/s); V = velocidade (m/s); A = área (m²). Resposta: C 31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s. A questão pode ser resolvida pela simples aplicação da equação da continuidade: Q = V . A; ou 52 m². 2 m/s = 104 m³/s Resposta: C 32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com níveis de água do rio.

21 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Para responder esta questão, cabe uma revisão sobre as formas de medição de vazões, que objetivam conhecer o funcionamento do rio por meio de séries históricas de medições cuidadosamente registradas e armazenadas em bancos de dados. Esses dados, após tratamento estatístico, serão utilizados para estudos hidrológicos. A maior fonte existente de dados dessa natureza está atualmente sob a guarda da Agência Nacional de Águas (ANA). Vale a penas visitar o sítio eletrônico do sistema de informações hidrológicas da ANA na internet (http://hidroweb.ana.gov.br/). A menção explícita ao sistema da ANA não significa que outros órgãos públicos estaduais/municipais, empresas públicas (ex.: sistema Eletrobrás) e privadas não possam ter seus próprios Bancos de Dados. A diferença é que o sistema da ANA é público e disponível para a consulta por toda a sociedade. Já os dados de entidades privadas, normalmente não estão facilmente disponíveis, pois houve investimentos na obtenção dos dados. O funcionamento de um posto fluviométrico terá início após a elaboração da chamada “curva-chave” daquela seção do rio. A curvachave nada mais é que um gráfico que representa a relação entre vazões e cotas (nível d’ água), após inúmeras observações e medições de vazão. Observando este gráfico podemos gerar uma equação, ou seja, uma fórmula matemática onde, ao inserirmos um determinado dado de cota, obtemos automaticamente o valor correspondente à vazão. No caso de cursos de água naturais, utilizam-se aparelhos tais como o denominado “molinete” (mede pontualmente uma vazão, de acordo com a profundidade e distância em relação às margens). O molinete é um aparelho usado para rios de pequeno e médio porte, pois para se determinar a vazão média de uma seção (de área X m²) devemos medir vários pontos. Atualmente existem equipamentos mais modernos como o ADCP – “Acoustic Doppler Current Profiler”, em inglês – uma espécie de “scaner” usado para medir vazões em grandes rios onde a medição com o molinete teria grandes custos. A idéia da curva-chave é reduzir custos das medições, pois uma única medição de vazão (por molinetes ou ADCP) é bastante cara, exigindo a mobilização de técnicos especializados, aluguel de barcos, despesas com diárias/ alimentação/ transportes de pessoal/equipamentos etc. Estabelecida a curva-chave de uma seção, a simples observação do

22 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES nível d’ água nos permite estimar a vazão instantânea daquele rio, naquela seção. Assim, numa estação fluviométrica, os dados primários (de nível d’água ou cota) são coletados diariamente por operadores, por meio da simples leitura de uma régua, o limnímetro (alguns autores também chamam de “fluviômetro”). O observador da régua pode ser o mesmo que já comentamos para o pluviômetro, ou seja, um operário menos qualificado do que um hidrotécnico, profissional especializado em medir vazões. Pode-se utilizar também equipamentos denominados limnígrafos (fluviógrafos), que realizam o registro contínuo. Um aspecto importante a observar em relação às curvas-chave é que elas podem não ter uma única equação para correlacionar cota e vazão. Por exemplo, podemos dividir a curva em “trechos” e definir equações diferenciadas para cada um desses trechos. Por exemplo, para um trecho que vai da cota X até a cota X+10, usa-se uma equação. Da cota X+10 até a cota X+20, temos outra equação, e assim por diante. Tudo depende da forma dos “pontos” medidos e daí a experiência do profissional hidrólogo para “traçar” a curva (com 1 ou mais equações) conta bastante. Outra observação importante sobre curvas-chave: uma curva-chave determinada para determinada seção de um rio não possui validade eterna, pois há inúmeros fenômenos, naturais ou artificiais (com a interferência do homem) que interferem na forma da seção de um rio, modificando sua área. E se a área da seção é modificada, há que se traçar uma nova curva-chave, pois a anteriormente traçada pode estar comprometida e fornecer valores errados de vazões. O principal e mais comum destes fenômenos remete aos problemas decorrentes do assoreamento (acúmulo de sedimentos) numa seção do rio. Ora, se o fundo do rio fica assoreado, a “área” disponível para escoamento se modifica. Em outras palavras, o espaço que existia antes para a passagem de água no fundo do rio agora é tomado por areia, detritos etc. Um dos problemas decorrentes deste fenômeno é que a água passa a ocupar os espaços da parte “de cima” da seção, às vezes “extravasando” a calha principal e ocupando a calha secundária, onde, não raras vezes, se encontram populações ribeirinhas. Resumindo: para uma mesma vazão que sempre passou naquele rio (Y m³/s), temos que o nível d’água após o assoreamento ficará mais 23 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES elevado. Se para a mesma vazão temos uma nova cota, a curva-chave é outra completamente diferente. As alterações no formato e nas equações das curvas-chave são menos freqüentes em seções de rios com o chamado “fundo fixo”, ou seja, um fundo rochoso, que muda muito pouco com o passar dos anos. Por outro lado, em um rio com fundo em areia, por exemplo, a curva chave pode mudar bastante, pois o processo de “transporte de sedimentos” é bastante relevante. Cabe lembrar que a seção de um rio (e, consequentemente, sua curva-chave) não é afetada apenas quando a seção fica assoreada. Por exemplo, se temos uma determinada seção em um rio e logo a montante construímos uma barragem, aquela seção que era sempre “alimentada” com areia que vinha de montante (= rio acima) passa a não mais receber tanta areia porque boa parte dessa areia que vinha descendo o rio acaba ficando “presa” na barragem construída. Apesar de não mais “receber” sedimentos, a seção “doa” sedimentos para as seções que estão mais a jusante dela (= rio abaixo). Então, se temos uma seção de rio de onde a água que passa retira areia, mas essa areia não é “reposta” porque a barragem de cima não deixa, configurando um processo chamado “erosivo”. A seção fica mais profunda, ou seja, “ganha” mais espaço vazio, “ganha” mais área de escoamento. Logo, para uma mesma vazão que sempre passou naquele rio (Y m³/s), temos que o nível d’água após o processo erosivo ficará mais baixo do que sempre foi. E, como vimos no caso do assoreamento, também na erosão observamos que para a mesma vazão temos uma nova cota, a curva-chave é outra completamente diferente. Resposta: C 33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas. Infiltração é um elemento muito importante do ciclo hidrológico. Consiste no fenômeno da penetração da água no solo através de sua superfície (a água sai do meio “ar” e entra no meio “solo”). Portanto, é um processo que depende fundamentalmente da água disponível para 24 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES infiltrar, da natureza do solo, do estado da sua superfície e das quantidades de água e ar, inicialmente presentes no seu interior. Esse conceito será relevante também quando do estudo do item de irrigação (pois a planta é “alimentada” pelas suas raízes, ou seja, pela água que infiltra) e drenagem (pois quanto maior a água infiltrada, menores são os problemas de drenagem, que trabalham essencialmente com as águas superficiais e subsuperficiais). A infiltração difere da percolação, pois esta representa o movimento da água através do solo (já dentro do meio “solo”). Já aquela, como vimos, representa o movimento da água da superfície do solo (ainda em contato com o meio “ar”) para seu interior (meio “solo”). Outro conceito importante é o de capacidade de infiltração: quantidade máxima (mm) de água que um solo, sob uma dada condição (seco, encharcado etc.), pode absorver na unidade de tempo (h), ou seja, mm/h, dividido por unidade de área horizontal (m²). Usualmente, só se verifica tal “capacidade de infiltração” quando o aporte superficial de chuva e escoamento excedem a capacidade do solo em absorver água. A capacidade de infiltração varia no tempo durante um período de precipitação. Ou seja, seu valor é máximo no início da chuva. Se o solo está “seco”, ele pode “chupar” mais água. Com o passar do tempo, a umidade do solo aumenta e a capacidade de infiltração decresce, tendendo a se manter constante quando o solo começa a ficar saturado (“encharcado”). Resposta: C 34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis. Os processos de intemperismo físico e químico não ocorrem isoladamente, mas simultaneamente. Dependendo das condições climáticas, podem predominar os processos de intemperismo físico ou os processos de intemperismo químico. Em climas secos (frios ou

25 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES quentes) predomina o intemperismo físico; em climas úmidos predomina o intemperismo químico. As reações químicas são aceleradas pela temperatura e pela umidade, principalmente em regiões do solo onde há infiltração e percolação de água. Portanto o intemperismo químico será maior nas regiões de climas úmidos e quentes do que nos climas úmidos e frios. Resposta: C 35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais de baixa permeabilidade. A infiltração é o processo de mais importante de recarga da água no subsolo. O volume e a velocidade de infiltração dependem de vários fatores, entre eles o tipo e a condição dos materiais terrestres. A infiltração é favorecida pela presença de materiais porosos e permeáveis, como solos e sedimentos arenosos. Rochas expostas muito fraturadas ou porosas também permitem a infiltração d águas superficiais. Por outro lado, materiais argilosos e rochas cristalinas, pouco fraturadas, por exemplo, corpos ígneos plutônicos e rochas metamórficas como granitos e gnaisses, são desfavoráveis a infiltração. Espessas coberturas de solos exercem importante papel no controle da infiltração, retendo temporariamente parte da água de infiltração que posteriormente é liberada lentamente para a rocha subjacente. A quantidade de água transmitida pelo solo depende de uma característica chamada de capacidade de campo, que corresponde ao volume de água absorvido pelo solo antes de atingir a saturação, e que não sofre movimento para níveis inferiores. Este parâmetro influencia diretamente a infiltração, pois representa um volume de água que participa do solo mas que não contribui com a recarga de aqüíferos, sendo aproveitada somente para a vegetação. Resposta: E 36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da vegetação é constatada na interceptação e posterior 26 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES evaporação da água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no solo. Para responder a esta questão é importante conhecer fenômenos que também interferem no balanço hídrico de uma bacia hidrográfica. São exemplos a interceptação, a evaporação e a evapotranspiração. A interceptação é a retenção de parte de precipitação acima da superfície do solo, podendo ocorrer devido à vegetação ou outra forma de obstrução do escoamento. Por exemplo, é a água que fica “presa” nas folhas das árvores, ou “empoçada” nas lajes das casas. A tendência é que a interceptação reduza a variação da vazão ao longo do ano, retarde e reduza o pico das cheias. A evaporação e a evapotranspiração ocorrem quando a água líquida é convertida para vapor de água e transferida (“devolvida”) para a atmosfera. A evaporação (em meteorologia) restringe-se à mudança da água para o estado gasoso a partir de superfícies líquidas. O retorno da água à atmosfera também ocorre por transpiração, em que a água absorvida pelos vegetais é evaporada a partir de suas folhas. Evapotranspiração é o total de água perdida para a atmosfera em áreas onde significativas perdas de água ocorrem através da transpiração das superfícies das plantas e evaporação do solo. Vale destacar que a evaporação pode ser medida por um tanque de dimensões padronizadas, de nome tanque Classe A. Já a estimativa da evapotranspiração é de grande interesse para estudos de irrigação. Sua magnitude irá variar de acordo com a espécie cultivada, sendo padronizado, por cultura, o valor da evapotranspiração potencial (ocorreria em condições ideais). A partir da evapotranspiração potencial, estima-se a evapotranspiração real, menor ou (no máximo) igual à primeira. Por fim, é importante entender como esses três fenômenos atuam no chamado “balanço hídrico” (somatório das águas que entram e que saem de um determinado ambiente, que pode ser uma bacia hidrográfica – água esta sob as mais diversas formas, não apenas a líquida.). Quanto maiores os efeitos da evaporação, transpiração e interceptação, menor será o escoamento superficial. Todavia, têm efeitos não tão relevantes quando comparados com a magnitude do escoamento, em especial nos períodos de cheias. Em outras palavras, quando há uma precipitação “torrencial” não podemos contar com o 27 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES efeito das folhas das árvores, da evaporação dos lagos e poças ou da transpiração das plantas e animais. Temos mesmo é que projetar obras hídricas para evitar os transtornos de uma enchente. Resposta: C 37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas de árvores foi de 3 mm. A questão trata também de ciclo hidrológico e balanço hídrico da bacia. No caso, precipitaram 20mm e apenas 17 mm chegou ao solo (3mm pelo tronco + 14mm passou pelas folhagens). O que restou (3mm) ficou retido nas copas das árvores (interceptação). Resposta: C 38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois, além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica da mesma. Compete ao hidrólogo avaliar a disponibilidade hídrica em determinados locais para atender a determinadas demandas pelo recurso hídrico. Exemplificando, se uma indústria decide instalar-se em determinado local, ainda sem urbanização. Ela estima que sua planta industrial demanda uma vazão de 1m³/s para o processo. Antes de adquirir o local, é de se esperar que ela procure saber se ali haverá água suficiente para seu empreendimento, para este fim se destinam os estudos de disponibilidade hídrica. 28 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Outro conceito importante é a curva de permanência, que relaciona a vazão de um rio (normalmente representada pela letra “Q”) a uma probabilidade (“P”) de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor determinado. Ela pode ser elaborada com base em valores diários, semanais ou mensais. Veja a forma da curva de permanência:

Figura 5 – Curva de Permanência Olhando o gráfico (e utilizando nada mais do que a lógica) observa-se que, obviamente, as vazões maiores (eixo “y”, vertical) poucas vezes foram superadas (probabilidade menor, no eixo “x”, horizontal), já as vazões mínimas foram várias vezes superadas (probabilidade maior). Essa curva é elaborada por meio da ordenação das vazões que compõem um histórico disponível, por ordem decrescente (a maior vazão até a menor vazão medidas). No nosso exemplo, foi constatado que, naquele rio, uma vazão de 1m³/s representa a “Q75”. Ou seja, 75% das vazões de todo histórico eram maiores do que 1m³/s. Assim, considerando-se que o histórico seja representativo do todo, podemos afirmar que, estatisticamente, em 75% do tempo as demandas de água da indústria serão atendidas pela vazão do rio. Deve-se observar que, para a elaboração da curva de permanência, as vazões são ordenadas por sua grandeza e não de forma cronológica. Assim, esse método despreza a correlação entre as vazões. Ou seja, ao se traçar a curva de permanência, não se sabe mais de que forma a

29 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES vazão de ontem interferiu na vazão de hoje ou como a de hoje interferirá na de amanhã. Resposta: E 39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado. Quanto maior a chuva, maior o escoamento superficial. Porém, ele será menor, quanto maior for a infiltração. Resposta: C 40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução do coeficiente de escoamento superficial dessa área. Toda a assertiva está correta, exceto pelo fato de dizer que há redução do “coeficiente” de escoamento superficial, pois a urbanização e o desmatamento causam aumento desse escoamento. Resposta: E 41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e mínima, entre outros. A vazão de escoamento superficial ao longo do canal da bacia é afetada por vários fatores que podem ser de natureza climática, relacionados á precipitação ou de natureza fisiográfica ligados às características físicas da bacia, entre eles as vazões máxima, média e mínima. A distribuição temporal e espacial da precipitação são condições climatológicas que influenciam nessa vazão. 30 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Resposta: C 42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à maior vazão instantânea registrada na bacia. A vazão máxima, que é o registro da maior vazão medida durante um determinado período de tempo, serve para se elaborar projetos de barragens (vazão máxima de projeto), bem como para operação das comportas para controlar a descarga de água na barragem), projetos de proteção contra cheias, abastecimento de água, etc. A vazão máxima de projeto pode ser estimada com base em séries de vazões históricas ou através de séries de precipitação (chuvas) junto com modelos hidrológicos do tipo precipitação-vazão. Resposta: E 43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do vertedor em épocas de cheias. Para resolver esta questão, é necessário revisar os conceitos de Regularização de vazões. Como vimos, um hidrograma é a representação da variação da vazão ao longo de determinado período, que pode ser algumas horas, um mês ou um ano. Essa variação pode ser de grande ou pequena magnitude, de acordo com o regime hidrológico do curso de água em questão. Nesse sentido se um projeto de aproveitamento hídrico de um rio previr uma vazão de retirada maior que a mínima, existirá, em conseqüência, períodos em que a vazão natural será maior que a necessária e períodos em que será menor (Figura 6).

31 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

Figura 6 – Hidrograma anual A partir da figura acima é possível perceber que a demanda de água exige que o excesso seja reservado para ser utilizado no período de escassez. Essa é a função do reservatório. O reservatório funciona como uma espécie de “poupança”. Você guarda dinheiro recebido em meses produtivos para enfrentar os meses de altos gastos e baixa receita. Independente do tamanho do reservatório ou a finalidade das águas acumuladas, sua principal função é a de fornecer uma vazão constante, ou pelo menos não muito variável, tendo recebido do rio vazões muito variáveis no tempo: ou seja, sua função é a de regularização da vazão do curso d'água. Resposta: E 44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser aceitável. Na maioria dos casos, os sistemas de abastecimento de água, irrigação ou energia hidrelétrica, que contassem somente com as vazões naturais dos cursos d'água, não poderiam ser capazes de atender às suas demandas, de forma segura, eficiente e economicamente viável.

32 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Durante as estiagens ou nos períodos de recessão prolongada, os cursos d'água possuem pequena vazão. Na estação chuvosa, após episódios importantes de precipitação, os cursos d'água recuperam os seus níveis e suas vazões podem aumentar a ponto de provocar enchentes e inundações. A função do reservatório é regularizar, ou seja, “amenizar” os déficits em virtude das sazonalidades da vazão de forma a reter o excesso de água em um período “úmido” para que seja utilizado no período de escassez. A Figura 7 apresenta as “zonas típicas de armazenamento” de um reservatório:

Figura 7 – Reservatórios (Naghettini, 1999) Normalmente os níveis d’água são representados em projetos de obras hídricas por intermédio da sigla “N.A.” e, dessa forma, destacamos os principais “NAs” que se observam em um reservatório: NA Máximo Normal de Operação (NA mxn, ou NA nor): cota máxima até a qual as águas se elevam, nas condições normais de projeto. Corresponde à cota da crista vertente, no caso de extravasor não controlado ou de crista livre, ou à cota da borda superior das comportas, no caso de extravasor controlado. O controle é feito por um equipamento eletromecânico denominado “comporta hidráulica”. NA Mínimo Normal de Operação (NA min): cota mínima até a qual as águas abaixam, em condições normais de operação. Corresponde à cota do conduto de saída mais baixo da barragem ou à cota mínima capaz de permitir as melhores condições operacionais de 33 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES equipamentos como turbinas, de forma a evitar arrastamento de ar ou formação de vórtices (“redemoinhos”) na boca da tomada d'água. Volume Útil: volume armazenado entre o NA mxn e o NA min. É o Volume disponível para o funcionamento do reservatório. Volume Morto: volume armazenado abaixo do NA min, normalmente destinado a acomodar a carga de sedimentos afluentes ao reservatório, durante a sua vida útil, evitando, dessa forma, que tais sedimentos sejam carreados para o interior da tomada d’água, o que causaria uma série de transtornos à operação da obra hídrica. Sobrearmazenamento devido à “Cheia de Projeto” do Extravasor (calculada para um TR suficientemente grande, de forma a garantir a segurança): volume acima do NA mxn, devido à sobrelevação causada pelo amortecimento da cheia de projeto pelo reservatório. Corresponde ao NA máximo maximorum (NA max, ou NA max Max, em parte da literatura especializada). O sobrearmazenamento não é aproveitado, pois persiste somente durante a cheia. Borda Livre: Diferença de cotas entre o coroamento da barragem (topo) e o NA máximo maximorum, suficientemente grande para conter a arrebentação de ondas. Assim, a borda livre prevista variará em função da formação de ondas na superfície do reservatório devido à ação do vento. A borda livre é uma espécie de “folga” na altura da barragem, de forma que a água, sob nenhuma hipótese, passe por cima da barragem, o que significaria o “galgamento” da barragem (termo técnico que indica que o nível do topo da barragem foi ultrapassado pelo NA max max). Em barragens com inclinação do talude de montante mais suave (normalmente barragens de terra), ao bater a onda na barragem a água tende a “escalar” um pouco a barragem, em um efeito conhecido por “run up”. Para se evitar tal efeito, e proteger o paramento (talude) de montante da barragem, em barragens de terra se costuma prever uma camada de enrocamento (blocos de pedra lançados, chamados também de “rip-rap”) para dissipar a energia das ondas. A vida útil do reservatório está diretamente relacionada com o aporte de sedimentos da sua bacia de drenagem. Chega um momento em que a carga de sedimentos se acumula até certo ponto em que alcança as tomadas d’ água ou reduz demais a capacidade de armazenamento. Assim, de forma a se aumentar a capacidade de um reservatório, incorpora-se à barragem órgãos de descarga parcial dos sedimentos 34 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES depositados (por exemplo, válvulas de fundo). Outra solução que visa atacar as causas do problema (e não apenas os seus efeitos) é a conservação do solo na bacia de drenagem visando à diminuição dos sedimentos afluentes. Tal conservação pode ser feita por meio de programas de conscientização da população a montante da barragem, chamando a atenção para a importância de práticas agrícolas que evitem a retirada total da cobertura do solo, que causa o carreamento dos sedimentos e a lixiviação (lavagem) de defensivos agrícolas em épocas de muitas chuvas, levando-os diretamente para o rio. Cumpre ainda observar que mesmo o reservatório sendo utilizado para determinadas demandas, sempre será necessário deixar uma vazão residual escoando a jusante do barramento, devido a aspectos ambientais. Essa vazão possui algumas denominações típicas. A mais adequada é “vazão remanescente a justante”. Esta vazão leva em consideração tanto as necessidades de água para outros usos a jusante da barragem (pois a água é um bem que possui valor econômico e é importante para processos industriais, por exemplo), quanto as necessidades do próprio meio ambiente, a chamada “vazão ecológica”. Resposta: C 45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período.

Normalmente, a formação do reservatório exige um estudo adequado do controle de sedimentos. Esse controle abrange desde o planejamento do plantio de vegetação ciliar para proteção das margens do reservatório e contenção do transporte lateral de sedimentos pelas enxurradas, até projetos especiais de obras de engenharia, visando a proteção dos equipamentos contra abrasão, tais como desarenador e/ou outros dispositivos. Poderá ser também necessária a previsão de custos de operação adicionais para dragagem de material depositado junto à tomada d’água. Previsão para 35 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES programas de controle de erosão na bacia contribuinte é também desejável. As pequenas barragens devem dispor de descarregador de fundo posicionado próximo à tomada d’água. Desta forma, mesmo com o assoreamento do reservatório preservar-se-á a tomada d’água, operando-se adequadamente o descarregador, principalmente em épocas chuvosas. O Índice de Sedimentação, IS, é dado pela seguinte expressão: IS =

Período.de.retenção V2 = T2 Velocidade.média.no.reservatório Q L

IS

índice de sedimentação;

VT

volume total do reservatório, em m3;

Q

vazão média afluente, em m3/s;

L

comprimento do reservatório, em m.

Analisando a formula acima, percebe-se que o índice de sedimentação é inversamente proporcional ao comprimento do reservatório, daí o erro da assertiva. Resposta: E 46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento laminar ou a de escoamento turbulento. Com a finalidade de responder questões sobre escoamento, é importante conhecer a classificação do universo da hidráulica que diz respeito à pressão reinante no conduto, podendo o escoamento ser forçado ou livre. No primeiro caso a pressão é diferente da atmosférica e, portanto o conduto é fechado, como em redes de abastecimento de água. No escoamento livre a pressão na superfície do líquido é igual à atmosférica podendo o conduto ser aberto ou fechado. Apenas lembrando os conceitos de física que aprendemos no nível médio: “pressão” é a unidade de força aplicada, dividida pela área de aplicação dessa força. No sistema internacional de unidades (chamado 36 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES S.I.) a força é medida em Newtons (N) e a área em m², de modo que a pressão é medida em Pascal (Pa), sendo: 1 Pa = 1N/m². Quanto à variação no tempo, os escoamentos podem ser permanentes ou transitórios (variáveis). No regime permanente, as características do escoamento (como velocidade e pressão) não variam. Já no escoamento transitório, essas características variam lentamente (como numa tubulação abastecida por um reservatório de nível variável) ou bruscamente (como num fechamento rápido de válvula). Nesse último caso, essa variação acentuada de pressão dá origem ao fenômeno conhecido como “golpe de aríete”, que gera ruídos e pode afetar a rede. O Golpe de aríete é a variação brusca de pressão, acima ou abaixo do valor normal de funcionamento, devido às mudanças bruscas da velocidade da água. Observamos nitidamente os efeitos de um “golpe de aríete” no caso de instalações hidráulicas de banheiro que possuem válvula de descarga embutida na parede. Ao mantermos pressionada a válvula da descarga a água flui para dentro do vaso sanitário de forma contínua. Quando largamos o botão, a válvula fecha bruscamente e interrompe o fluxo violentamente. Às vezes chegamos a ouvir o barulho da água impactando (“golpeando”) a válvula quando esta tenta “frear” o fluxo. Quanto à trajetória no espaço (ao longo do escamento), os escoamentos podem ser classificados em uniforme e variado. No escoamento uniforme o vetor velocidade não varia. Ou seja, a velocidade tem apenas uma direção e um sentido, como pode ocorrer em adutoras de grandes dimensões, em que não há alteração na altura da lâmina d’água. Quando há variação na declividade ou no diâmetro, há alteração da velocidade e o escoamento é variado. Quanto à direção na trajetória das partículas, o escoamento pode ser classificado em laminar ou turbulento. No escoamento laminar o fluido se move em camadas, ou lâminas. Nesse movimento observamos uma camada escorregando sobre a adjacente, havendo somente a chamada “troca de quantidade de movimento molecular”. Ou seja, ocorrendo a interação entre partículas no nível molecular, é imperceptível diferenças de trajetórias significativas. Assim, a natural turbulência é “amortecida” por forças viscosas que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido.

37 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES No escoamento turbulento, ao contrário do laminar, as partículas apresentam movimento caótico macroscópico (não mais movimentos “microscópicos”, ao nível das partículas). Em outras palavras, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido, o que faz com que percebamos, a olho nu, que há uma certa “desordem” na trajetória das partículas. O estabelecimento do regime de escoamento depende do valor de uma expressão, sem dimensões (ou seja, sem associarmos uma “unidade de medida” específica, adimensional), denominado “número de Reynolds” (Re): V ⋅D Re = ν , onde: V = velocidade do fluido (m/s); D = diâmetro da canalização (m). No caso de condutos livres substituise o diâmetro D pelo raio hidráulico Rh; ν = viscosidade cinemática (m²/s). Atenção, não se trata da letra “v”, portanto, não confundir com “velocidade”. O ν é uma letra grega (“ni”, minúsculo, que equivale à letra “n” do nosso alfabeto, assim como o “alfa” equivale ao “a”, o “beta” ao “b” e por aí vai...). Tabela 1 – Regime de escoamento e número de Reynolds Regime

Condutos livres

Condutos forçados

Laminar

Re<500

Re<2000

Faixa de transição

500
2000
Turbulento

Re>1000

Re>4000

Portanto, pode-se observar que quanto maior a velocidade de escoamento da água em um mesmo tubo, maior o número de Reynolds. Outra observação é a de que quanto maior o número de Reynolds (Re), mais próximo do regime turbulento o escoamento estará. A tabela abaixo resume as informações acima. Tabela 2 – Classificação dos escoamentos Variável Pressão Tempo

Tipo de escoamento Livre (sob pressão Forçado (sob pressão atmosférica) diferente da atmosférica) Permanente (características Transitório (características 38 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Trajetóri a Direção

não variam no tempo) variam no tempo) Uniforme (velocidade Variado (velocidade e linha constante) d’ água variam) Laminar (movimento Turbulento (movimento linear) transversal, caótico)

Resposta: C 47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre considerados condutos livres, enquanto as tubulações são denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da água for diferente da atmosférica. Conforme explicação da questão anterior, canais abertos apresentarão sempre escoamento livre. Já as tubulações poderão apresentar escoamento livre ou forçado, dependendo da pressão na superfície do líquido. Será forçado, se ela for diferente da pressão atmosférica. Resposta: C 48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento. Na prática não é comum o escoamento laminar, havendo mais ocorrência do escoamento turbulento. Já a relação entre diâmetros pequenos e baixa velocidades com escoamento laminar é correta, já que essas variáveis implicam num baixo valor do número de Reynolds. Isso pode ser observado pela equação que traz a velocidade e o diâmetro no numerador. Resposta: C 49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da conservação de quantidade de movimento para fluidos.

39 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES O teorema de Bernoulli é muito usado em hidráulica. Este teorema afirma que a soma das cargas ou energias (de posição, de pressão ou cinética) de um escoamento é constante em qualquer linha da sua trajetória, relaciona-se ao princípio da “conservação de energia”. Assim, no movimento de uma partícula do líquido, a soma das alturas representativas de sua posição (z), de sua pressão (p/y) e de sua velocidade (v²/2g) se mantém constante ao longo de sua trajetória:

v2 z+ + = const . γ 2g P

Entretanto, isso é apenas uma formulação teórica. Na prática, sempre há perdas de energia, notadamente pelo atrito do líquido com a tubulação. São denominadas perdas de carga, as quais retiram “energia” do escoamento e a transferem ao ambiente, por meio de transferência/ dissipação de “calor”.

Figura 8 – Teorema de Bernoulli ( 2005) Deve-se destacar que a linha de energia é formada pela soma das cargas (de posição, cinética ou de pressão). Já a linha piezométrica (energia potencial) é formada apenas pela soma das cargas de posição e de pressão. Observando-se a Figura 8, é possível constatar que a diferença entre a linha de energia no ponto 1 e no ponto 2 é exatamente a perda de carga hp, ocorrida entre os dois pontos.

40 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES z1 +

P1

γ

2

+

2

P v v1 = z2 + 2 + 2 + hp γ 2g 2g

Resposta: E 50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e sua declividade longitudinal. Diferentemente dos escoamentos em tubulações, os escoamentos em canais têm a singularidade de uma grande variação de seções transversais, declividades e rugosidade dos condutos. Caso a seção, a profundidade da água e a velocidade do escoamento permaneçam as mesmas, podemos afirmar que ocorre o escoamento uniforme. Nessas condições, o fundo do canal, a linha d’água e a linha energética total têm a mesma declividade. Quando o escoamento é uniforme, pode-se utilizar a denominada Fórmula de Manning para cálculos hidráulicos relativos a canais artificiais e naturais. Segundo a “equação da continuidade”, pode-se afirmar que Q = V . A, sendo: Q – vazão (m³/s); V – velocidade (m/s); A – área (m²) A velocidade pode ser expressa como sendo dependente da resistência do “meio” ao escoamento. Vejam abaixo a equação da velocidade de escoamento (escoamento uniforme): 1 1 2 V = ⋅ Rh 3 ⋅ I 2 n Portanto, segundo a equação de manning, uma vazão pode ser representada por: 2 1 1 Q = V ⋅ A = ⋅ A ⋅ Rh 3 ⋅ I 2 n , sendo: Q – vazão (m³/s); A – área (m²); I – declividade do canal (m/m);

41 www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Rh – raio hidráulico (m), que é calculado pela divisão da área pelo perímetro do canal; n – coeficiente de rugosidade de manning. Com base na equação acima, pode-se concluir que: 1 – Quanto maior a declividade de um canal, maior sua capacidade de conduzir vazões; 2 - Quanto maior a área de um canal, maior sua capacidade de conduzir vazões; 3 - Quanto menor o coeficiente de manning de um canal (menor rugosidade, menor resistência ao escoamento), maior sua capacidade de conduzir vazões; Assim, a assertiva pode ser considerada correta. Resposta: C 51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. Conforme resposta da questão anterior, com a diminuição da rugosidade do escoamento (menor valor de “n”), aumenta-se a capacidade de condução de vazões. Lembrando que na equação de Manning, o parâmetro “n” está no divisor. Portanto, quanto menor “n” (coeficiente de rugosidade de manning), maior “Q” (vazão). Resposta: C 52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. Caso se aumente a declividade de um canal, aumenta-se também a vazão que pode ser escoada, pois, na equação de Manning, o parâmetro “I” (declividade) está no numerador. Portanto, quanto maior “I”, maior “Q” (vazão).

42

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Resposta: E 53. (TCE-TO/2008) Conduto forçado é aquele em que a água escoa sempre em sentido descendente, mantendo uma superfície sob o efeito da pressão atmosférica. Essas características dizem respeito ao escoamento livre (canal a céu aberto). Resposta: E 54. (PETROBRÁS/2008) Em um dado ponto de um conduto forçado de água, a diferença entre a linha de carga total e a linha piezométrica resulta no valor da pressão do líquido. A linha de carga total abrange a carga cinética (velocidade), a carga de pressão e a carga de posição (altura). A linha piezométrica abrange essas duas últimas. Portanto, o que as difere é a carga cinética, decorrente da velocidade do escoamento. Resposta: E 55. (Hospital das clínicas/2004) Considera-se forçado o conduto no qual o líquido escoa sob pressão diferente da atmosférica, com a canalização funcionando sempre totalmente cheia e o conduto sendo sempre fechado. Definição acima apresentada. Resposta: C 56. (CGU/2008) No estudo da hidráulica, o escoamento forçado é aquele em que as pressões no interior das tubulações são diferentes da pressão atmosférica. Baseado na figura abaixo, que mostra cinco diferentes traçados de condutos interligando os reservatórios R1 e R2, assinale a opção correta.

43

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica com escoamento sob pressão. b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto forçado. c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão. e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo, portanto, possível o escoamento por gravidade. Comentando cada um dos itens: a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica com escoamento sob pressão. Os traçados com trechos acima da linha do nível do reservatório R1 podem possuir pressão abaixo da atmosférica, apenas havendo fluxo de líquido pelo efeito sifão, que explicaremos em mais detalhes em aula posterior. Por isso o item é falso. b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto forçado.

44

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Todos os traçados podem ser dimensionados como condutos forçados. Por isso o item é falso. c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. A descarga no traçado 1 é o dispositivo utilizado para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. Item falso. d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão. Assertiva correta. Como havíamos comentado anteriormente, o traçado 4 está acima do nível do reservatório R1 (PCE), por isso a água só fluirá pelo efeito sifão. e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo, portanto, possível o escoamento por gravidade. Como o conduto corta a linha piezométrica absoluta, a pressão no interior da tubulação poderia ser inferior à do vácuo, atingindo a tensão de vapor da água, impossibilitando assim o escoamento por gravidade. Item errado. Resposta: D 57. (BASA/2004) O raio hidráulico de um canal é igual à área da sua seção transversal molhada dividida pela profundidade. A definição de raio hidráulico: área dividida pelo perímetro. Resposta: E 58. (BASA/2004) O medidor Venturi permite medir a vazão em condutos forçados. 45

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES O medidor Venturi pode ser utilizado para medir vazões em condutos forçados. Resposta: C 59. (ANTAQ/2005) Tratando-se de canais, se garantidas todas as demais condições, quanto maior o raio hidráulico, menor será o número de Reynolds nesse escoamento. Conforme conceitos acima apresentados, no caso de canais, quanto maior o raio hidráulico (Rh), maior o número de Reynolds, caso mantidas as demais condições. Resposta: E 60. (ANTAQ/2005)76 De acordo com a fórmula de Manning, a velocidade de escoamento em um canal independe de sua rugosidade. A rugosidade influi na velocidade, por meio do chamado “coeficiente de Manning” (n). Resposta: E 61. (Petrobrás/2007) Com relação aos conceitos de fluxo laminar e de fluxo turbulento, é correto afirmar que O fluxo é turbulento para valores muito baixos do número de Reynolds e, à medida que o número de Reynolds aumenta acima de determinado valor, o fluxo passa a ser laminar. O escoamento será turbulento, caso o número de Reynolds apresente valores maiores. Resposta: E 62. (SGA-AC/2007) Abaixo do número de Reynolds crítico inferior o escoamento é sempre laminar. 46

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Conforme apresentado acima, a assertiva é correta. Resposta: C 63. (TCE-PE/2004) A fórmula de Manning pode ser utilizada no dimensionamento de calhas para escoamento de águas pluviais de telhados. No dimensionamento de calhas de telhado ou de sarjetas de rua, por exemplo, considera-se que funcionam como canal, podendo ser utilizada a equação de manning para seu dimensionamento. Resposta: C 64. (TCU/2005) No dimensionamento de obras de drenagem para pavimentos, a capacidade de vazão, ou descarga, das sarjetas de corte e meio fio de aterro pode ser determinada pela fórmula de Manning. Conforme explicado na questão anterior. Resposta: C 65. (SEMAF/2004) A capacidade de vazão das sarjetas depende da sua forma, declividade e rugosidade. De fato, como dimensionam-se sarjetas pela equação de manning, essas variáveis influenciarão o escoamento. Resposta: C 66. (SEMAF/2004) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal.

47

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com a diminuição da rugosidade. Resposta: C 67. (SEMAF/2004) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. Segundo a equação de manning, aumenta-se a capacidade de vazões com o aumento da declividade. Resposta: E 68. (DESO-SE/2004) Entende-se por bacia hidrográfica a região do lençol de água subterrâneo abastecida por rios periféricos a essa região. Água subterrânea é toda a água doce que encontra-se abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas sedimentares, ou as fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas, formando um reservatório natural no subsolo e possibilitando a extração para o consumo humano. A água subterrânea resulta da infiltração da água que provém da precipitação e da alimentação direta dos rios e lagos. O Brasil é um país privilegiado, pois possui o maior reservatório subterrâneo de água doce (aqüífero) do mundo, o Aqüífero Guarani. A constituição geológica do aqüífero (porosidade/ permeabilidade intergranular ou de fissuras) determina a velocidade da água em seu meio e a qualidade da água e a sua qualidade como reservatório. Quanto à porosidade, existem três tipos aqüíferos: •Aqüífero poroso: Aqüífero que contém poros resultantes dos arranjos dos grãos (ex. areias) • Aqüífero cárstico: Aqüífero que contém cavidades originadas por dissolução da rocha que permitem uma circulação rápida da água (ex.calcários)

48

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES •Aqüífero fissurado: Aqüífero cuja porosidade e permeabilidade estão fundamentalmente relacionadas com fraturas do material de suporte (ex.granitos) A definição de bacia hidrográfica subterrânea poderia ser a região do lençol subterrâneo que abastece os rios da região até determinada seção exutória. A assertiva apresentou a definição contrária. Além disso, em sentido amplo, pode-se relacionar a bacia com a topografia (superfície) do terreno. Resposta: E 69. (IPOJUCA/2009) No monitoramento da qualidade da água subterrânea, considerando a qualidade do solo, três valores podem ser utilizados: valor de referência, que indica a qualidade desejável do solo e das águas subterrâneas; valor de alerta, que indica possível alteração da qualidade natural dos solos e(ou) das águas subterrâneas; valor de intervenção, que indica o limite de contaminação do solo e(ou) das águas subterrâneas, acima do qual existe risco potencial à saúde humana. No monitoramento da qualidade da água subterrânea, três valores podem ser utilizados: - valor de referência de qualidade: que pressupõe solo limpo ou a qualidade natural das águas subterrâneas; - valor de alerta: que considera uma possível alteração da qualidade, sugerindo medidas de caráter preventivo e monitoramento. - valor de intervenção: há risco potencial de efeito deletério, exigindo ação imediata, investigação detalhada e medidas emergenciais. Resposta: C 70. (MPOG/2008) Durante o diagnóstico da situação da área a irrigar, quando se constatar a necessidade ou presença de reservatórios de regularização, devem ser utilizados estudos existentes de operação de reservatórios, se disponíveis, ou, se esse não for o caso, deverão ser desenvolvidos modelos hidrológicos, geradas vazões sintéticas e elaborados estudos 49

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES de operação de reservatório, tudo isso realizado da maneira mais simples possível. Utilizaremos esta questão para uma revisão sobre modelos hidráulicoshidrológicos, que são construídos a partir de abordagens físicas dos processos hidrológicos utilizando-se das equações da conservação da massa e da equação da quantidade de movimento em sua forma completa ou simplificada. Um aspecto importante em relação ao uso de modelos hidráulicoshidrológicos é o alcance da modelagem do processo hidrológico. Enquanto os modelos hidrológicos visam fundamentalmente a obtenção do hidrograma de cheia na saída do exutório de uma bacia, os modelos hidráulicos-hidrológicos buscam a compreensão dos processos hidráulicos e hidrológicos que ocorrem no interior da bacia, possibilitando a quantificação de variáveis de importância para a análise e a tomada de decisão. Um exemplo desses modelos é o de chuva-vazão-erosão que tem por objetivo não somente quantificar as relações entre hidrogramas e sidimentogramas observados no exutório, mas também avaliar as regiões da bacia sujeitas ao processo erosivo e os mecanismos a serem introduzidos para minimizar as perdas de solo. Tucci (1998) define modelo hidrológico como uma ferramenta utilizada para representar os processos que ocorrem na bacia hidrográfica e prever as conseqüências das diferentes ocorrências em relação aos valores observados. Para que um modelo seja utilizado adequadamente, faz-se necessário à compreensão da estrutura do modelo e suas limitações. Além desses fatos, deve-se ressaltar que muitos modelos necessitam de calibração para que reproduza o mais próximo possível o fenômeno a ser modelado, uma vez que, devido aos métodos matemáticos utilizados para cada modelo, surge uma série de parâmetros relacionados a estes métodos, que representam as características e os processos físicos da bacia. Pode-se dizer que existem três grupos de parâmetros: a) Parâmetros que são obtidos através de ensaios em uma área experimental, em laboratórios ou de acordo com as características 50

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES geométricas dos elementos; b) Parâmetros que são obtidos através da literatura, com base em trabalhos efetuados na bacia em estudo ou em áreas semelhantes; c) Parâmetros que precisam de calibração. De acordo com Tucci (1998) os modelos podem ser assim classificados: a) Concentrado ou Distribuído: o modelo é dito concentrado quando não leva em consideração a variabilidade espacial da bacia. Já o modelo é considerado distribuído quando suas variáveis e parâmetros dependem do espaço e/ou tempo; b) Estocástico ou Determinístico: quando a chance de ocorrência das variáveis for levada em consideração, e o conceito de probabilidade é introduzido na formulação do modelo, o processo e o modelo são ditos estocásticos. Ou seja, quando para uma mesma entrada, o modelo produz uma mesma saída (com condições iniciais iguais) o modelo é classificado como determinístico (TUCCI, 1987); c) Conceitual ou Empírico: os modelos são ditos conceituais quando levam em consideração os conceitos físicos relacionados aos processos hidrológicos. Já os modelos empíricos são aqueles que utilizam funções que não tenham relação com os processos físicos envolvidos e são baseados em análises estatísticas, como métodos de correlação e análise de regressão. Os modelos conceituais semiconceituais e físicos.

podem

ser

subclassificados

em

O processo de erosão é bastante complexo de ser modelado e depende de três fatores básicos: topografia, natureza do fluxo, e características dos solos e dos sedimentos que o compõe. A combinação destas três características torna a erosão um processo extremamente complexo para ser modelado, em contraste com o processo físico de escoamento. Além destes fatos, a modelagem do processo erosivo é dependente da resposta do modelo hidrológico, o que aumenta e muito o grau de complexidade do processo erosivo. pode-se utilizar modelos hidrossedimentológicos para avaliar o comportamento de uma bacia hidrográfica, como, por exemplo, prever as conseqüências de modificações extremas no uso do solo; as vazões 51

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES decorrentes de determinadas chuvas intensas; o efeito da construção de açudes; o impacto da urbanização de uma bacia; etc. Resposta: C Pessoal, Até a próxima aula. Bons estudos e um abraço, Reynaldo QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA 01. (EMBASA/2009) A precipitação nos continentes e nos oceanos, a evaporação nos continentes e nos oceanos, a vazão dos rios e os fluxos subterrâneos são componentes do ciclo hidrológico. 02. (ANA/2006) Os componentes do ciclo hidrológico incluem a precipitação, a evapotranspiração, a infiltração e o escoamento superficial. 03. (ANA/2006) A bacia hidrográfica pode ser definida a partir das curvas de nível do terreno, bem como da posição de seu exutório. 04. (Petrobrás/2004) Em uma bacia hidrográfica, área de captação da água de precipitação, demarcada por divisores topográficos, toda a água captada converge para um único ponto de saída, o exutório. 05. (ANA/2006) As bacias de águas superficiais e subterrâneas são coincidentes, uma vez que os divisores de águas da superfície do terreno e dos aqüíferos são os mesmos. 06. (PF/2004) A equação Q = P - I + E , em que Q representa o volume de água escoado anual, P é o volume de precipitação 52

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES anual, I é o volume de infiltração anual e E é o volume evapotranspirado anual, pode quantificar corretamente o efeito do reflorestamento sobre o volume de água produzida por uma bacia. 07. (PF/2004) As matas ciliares contribuem para a redução de enchentes ao diminuir a velocidade do escoamento superficial antes que a água chegue aos canais naturais. 08. (PETRO/2004) Os rios são os principais componentes das bacias de drenagem. A bacia de drenagem de determinado rio é separada das bacias de drenagem vizinhas por divisores de águas. 09. (Aracajú/2003) O impacto da urbanização sobre a drenagem urbana reflete-se intensamente no pico de vazão de cheia, dependendo da porcentagem de área urbanizada e da porcentagem de área servida por obras de drenagem urbana. 10. (IPOJUCA/2009) A troposfera é o principal meio de transporte de massa (água, poluentes etc.), energia (energia térmica do Sol) e quantidade de movimento (ventos) sobre a superfície terrestre, dando origem aos principais fenômenos de interesse na hidrometeorologia. 11. (TCE-TO/2008 - adaptado) O pluviógrafo é um aparelho que serve para medir a intensidade e duração de chuvas. 12. (DESO-SE/2004) O pluviômetro é um destinado a medir a quantidade de precipitação.

equipamento

13. (DESO-SE/2004) O tempo de concentração relativo a uma seção de um curso d'água é o tempo necessário para que, a partir do início de uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo.

53

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 14. (DESO-SE/2004) O fluviógrafo é um aparelho que pode ser corretamente utilizado para registrar as variações do nível de água em uma determinada seção de um rio. 15. (MPOG/2008) Quando não houver dados fluviométricos do mesmo local ou em posto próximo, observados por período pelo menos igual ao necessário para os estudos, será possível estender os dados do período observado, no posto de interesse, por meio de correlações com outros postos no mesmo rio, ou de rios próximos com características similares. 16. (MPOG/2008) Para cidades com até 50.000 habitantes, deve-se adotar, no projeto, vazão máxima com 10 anos de tempo de retorno, enquanto, para cidades com mais de 50.000 habitantes, deve-se usar vazão máxima com 15 anos de tempo de retorno. 17. (MPOG/2008) O método racional para a estimativa do hidrograma de escoamento superficial considera que a precipitação de projeto é uniformemente distribuída na bacia. 18. (Aracajú/2003) Quando se dimensiona o sistema de drenagem urbana, tem-se de adotar um valor de período de retorno, o que equivale a dimensionar o sistema para uma vazão que pode ser ultrapassada. Isso significa que, em assim fazendo, se decide automaticamente o risco de inundações a que a população ainda estará sujeita, mesmo após o início de funcionamento do sistema de drenagem completo. 19. (Aracajú/2003) No dimensionamento da rede de drenagem pelo método racional, utiliza-se o tempo de concentração na bacia de coleta, que é determinado, para uma seção, pela soma dos tempos de concentração dos diferentes trechos a montante. Quando vários trechos da rede afluem para um determinado trecho, existirão vários e diferentes tempos de concentração, devendo-se tomar o maior deles.

54

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 20. (CHESF/2002) Acerca da coleta de dados e dos métodos de estimativa de precipitação média, julgue os itens que se seguem. O método mais simples é o da média aritmética, que requer em sua aplicação uma distribuição uniforme dos aparelhos de medição dentro da bacia em estudo. 21. (DESO-SE/2004) O método de Thiessen permite determinação da precipitação média em uma região.

a

22. (CHESF/2002) A fixação do período de retorno de uma enchente é função de critérios econômicos relativos aos custos da obra em estudo. 23. (TCU/2005) A regionalização de funções estatísticas permite transferência de informações entre bacias para estudo de vazões mínimas em um rio. 24. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência deve ser estimada a partir de séries de vazões instantâneas observadas. 25. (SEMAF/2004) A regionalização de vazões permite estimar vazões máximas de um rio. 26. (ANA/2006) O período de retorno de uma chuva com probabilidade de ocorrência igual a 0,05 é de 25 anos. 27. (SEMAF/2004) Denomina-se hidrograma o gráfico que acumula o volume de chuva precipitada em uma bacia ao longo do tempo. 28. (CEARÁPORTOS/2004) A maneira mais simples e rápida de estimar a precipitação média em uma bacia hidrográfica é calcular a média aritmética das leituras dos pluviômetros 55

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES espalhados na área. Se os pluviômetros distribuídos, a média não será representativa.

estiverem

mal

29. (SEMAF/2004) Para chuvas intensas, maiores tempos de retorno implicam menores intensidades. 30. (IEMA/2004) A vazão de um rio (Q) pode ser calculada por meio do produto da velocidade média do fluxo (V) pela área (A) da seção transversal do canal, isto é, Q = V A. 31. (IEMA/2004) Em uma seção de um canal com área de 52 m2 em que a velocidade da água é de 2 m/s, a vazão é igual a 104 m3/s. 32. (TCE-ES/2004) A curva-chave de um rio relaciona vazões com níveis de água do rio. 33. (SEMAF/2004) A infiltração das águas na própria bacia de geração do excedente hídrico pluvial minimiza os riscos de enchentes urbanas. 34. (Petrobrás/2004) As reações químicas do intemperismo ocorrem mais intensamente nos compartimentos do relevo onde é possível boa infiltração da água, percolação por tempo suficiente para consumação das reações e drenagem para lixiviação dos produtos solúveis. 35. (Petrobrás/2004) A infiltração, processo mais importante de recarga da água no subsolo, é favorecida pela presença de materiais de baixa permeabilidade. 36. (CEARÁPORTOS/2004) A presença de vegetação na bacia hidrográfica permite a redução do deflúvio. A influência positiva da vegetação é constatada na interceptação e posterior evaporação da água da chuva, na evapotranspiração e no aumento da infiltração no solo.

56

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 37. (ANA/2006) Considere que, em um evento chuvoso, a precipitação medida acima das copas de uma floresta tenha sido de 20 mm, a precipitação medida abaixo dessas copas tenha sido de 14 mm e o escoamento pelos troncos das árvores tenha sido de 3 mm. Nessa situação, é correto afirmar que a interceptação da chuva pelas copas de árvores foi de 3 mm. 38. (TJDFT/2007) Uma forma de estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica é a determinação da curva de permanência das vazões. Acerca dessa curva, julgue os itens a seguir. A curva de permanência é a forma mais precisa de se estimar a disponibilidade hídrica superficial de uma bacia hidrográfica, pois, além do valor da vazão, leva em consideração a seqüência cronológica da mesma. 39. (ANA/2006) O volume de escoamento superficial de uma chuva é diretamente proporcional ao volume precipitado e à área da bacia de drenagem, e inversamente proporcional ao volume infiltrado. 40. (ANA/2006) Mudanças no uso e no manejo do solo da área a montante da ponte, tais como urbanização, desmatamento etc., podem ter contribuído para o aumento da vazão de pico, por meio da redução do coeficiente de escoamento superficial dessa área. 41. (PMVNS/2007- adaptada) Nos estudos hidrológicos em bacias hidrográficas, a vazão do escoamento superficial costuma ser caracterizada por diversos valores, tais como vazão máxima, média e mínima, entre outros.

42. (PMVNS/2007) A vazão máxima é um valor único e corresponde à maior vazão instantânea registrada na bacia.

57

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 43. (TCE-ES/2004) O volume morto de um reservatório é o volume de água acima do nível normal do reservatório que é perdido através do vertedor em épocas de cheias. 44. (ANA/2006) No dimensionamento de um reservatório multianual - capaz de atender a demandas hídricas durante dois ou mais anos -, um dos critérios de dimensionamento consiste em maximizar o volume de armazenamento, de forma a tornar a probabilidade de deficit hídrico pequena o suficiente para ser aceitável. 45. (ANA/2006) Na estimativa do potencial de assoreamento de um pequeno reservatório, o índice de sedimentação é diretamente proporcional ao comprimento do reservatório e inversamente proporcional ao quadrado da vazão afluente média no período. 46. (SGA-AC/2007) No escoamento uniforme em tubulações, o número de Reynolds pode ser utilizado para definir a zona de escoamento laminar ou a de escoamento turbulento. 47. (SGA/2004) Os canais de condução de água são sempre considerados condutos livres, enquanto as tubulações são denominadas condutos forçados se a pressão absoluta na superfície da água for diferente da atmosférica. 48. (SGA/2004) Em situações práticas, raramente ocorre escoamento laminar de água em condutos fechados, pois essa é uma característica de tubos de pequenos diâmetros e baixa velocidade de escoamento. 49. (CESPE/2008)O teorema de Bernoulli decorre diretamente da conservação de quantidade de movimento para fluidos. 50. (TCU/2005) É possível aumentar a capacidade de escoamento em um canal trapezoidal sem modificar a geometria da seção transversal e sua declividade longitudinal.

58

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 51. (DESO/2003) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. 52. (DESO/2003) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. 53. (TCE-TO/2008) Conduto forçado é aquele em que a água escoa sempre em sentido descendente, mantendo uma superfície sob o efeito da pressão atmosférica. 54. (PETROBRÁS/2008) Em um dado ponto de um conduto forçado de água, a diferença entre a linha de carga total e a linha piezométrica resulta no valor da pressão do líquido. 55. (Hospital das clínicas/2004) Considera-se forçado o conduto no qual o líquido escoa sob pressão diferente da atmosférica, com a canalização funcionando sempre totalmente cheia e o conduto sendo sempre fechado. 56. (CGU/2008) No estudo da hidráulica, o escoamento forçado é aquele em que as pressões no interior das tubulações são diferentes da pressão atmosférica. Baseado na figura abaixo, que mostra cinco diferentes traçados de condutos interligando os reservatórios R1 e R2, assinale a opção correta.

59

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES a) Todos os traçados apresentam pressões superiores à atmosférica com escoamento sob pressão. b) Apenas o traçado 2 deve ser dimensionado como um conduto forçado. c) A instalação de ventosa no traçado 1 é necessária para remoção do ar dissolvido na água e para o esvaziamento da tubulação na época da manutenção. d) O traçado 4 corta o plano de carga estática e a água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de água no reservatório R1, caso semelhante ao funcionamento de um sifão. e) No traçado 5, o conduto corta a linha piezométrica absoluta, sendo, portanto, possível o escoamento por gravidade.

57. (BASA/2004) O raio hidráulico de um canal é igual à área da sua seção transversal molhada dividida pela profundidade. 58. (BASA/2004) O medidor Venturi permite medir a vazão em condutos forçados. 59. (ANTAQ/2005) Tratando-se de canais, se garantidas todas as demais condições, quanto maior o raio hidráulico, menor será o número de Reynolds nesse escoamento. 60. (ANTAQ/2005)76 De acordo com a fórmula de Manning, a velocidade de escoamento em um canal independe de sua rugosidade. 61. (Petrobrás/2007) Com relação aos conceitos de fluxo laminar e de fluxo turbulento, é correto afirmar que O fluxo é turbulento para valores muito baixos do número de Reynolds e, à medida que o número de Reynolds aumenta acima de determinado valor, o fluxo passa a ser laminar. 62. (SGA-AC/2007) Abaixo do número de Reynolds crítico inferior o escoamento é sempre laminar.

60

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 63. (TCE-PE/2004) A fórmula de Manning pode ser utilizada no dimensionamento de calhas para escoamento de águas pluviais de telhados. 64. (TCU/2005) No dimensionamento de obras de drenagem para pavimentos, a capacidade de vazão, ou descarga, das sarjetas de corte e meio fio de aterro pode ser determinada pela fórmula de Manning. 65. (SEMAF/2004) A capacidade de vazão das sarjetas depende da sua forma, declividade e rugosidade. 66. (SEMAF/2004) Ao se provocar o alisamento das paredes e do fundo de um canal ou de um rio, mantendo-se constantes as demais variáveis, poderá escoar maior vazão por esse rio ou canal. 67. (SEMAF/2004) Ao se aumentar a declividade de um canal em laboratório, e forem mantidas constantes as demais variáveis, então escoará menor vazão por esse canal. 68. (DESO-SE/2004) Entende-se por bacia hidrográfica a região do lençol de água subterrâneo abastecida por rios periféricos a essa região. 69. (IPOJUCA/2009) No monitoramento da qualidade da água subterrânea, considerando a qualidade do solo, três valores podem ser utilizados: valor de referência, que indica a qualidade desejável do solo e das águas subterrâneas; valor de alerta, que indica possível alteração da qualidade natural dos solos e(ou) das águas subterrâneas; valor de intervenção, que indica o limite de contaminação do solo e(ou) das águas subterrâneas, acima do qual existe risco potencial à saúde humana. 70. (MPOG/2008) Durante o diagnóstico da situação da área a irrigar, quando se constatar a necessidade ou presença de reservatórios de regularização, devem ser utilizados estudos 61

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES existentes de operação de reservatórios, se disponíveis, ou, se esse não for o caso, deverão ser desenvolvidos modelos hidrológicos, geradas vazões sintéticas e elaborados estudos de operação de reservatório, tudo isso realizado da maneira mais simples possível.

GABARITOS QUESTÕES RESOLVIDAS NA AULA 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.

C C C C E E C C C C C C C C C E E C C C C C C E 62

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62.

C E E C E C C C C C E C C E C E C E E C E C C C E C C E E E C D E C E E E C 63

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70.

C C C C E E C C

Referências Bibliográficas: Baptista, Márcio e Lara, Hidráulica. UFMG: 2002.

Márcia.

Fundamentos

de

Engenharia

Baptista, Márcio. Notas de Aula: Elementos de Hidráulica – Conceitos Básicos, 2009. CHOW, Ven T. et al. Applied Hydrology. 1ª ed., 1995. Júlio C. F. Auditoria de Obras – Material de Apoio. Cathedra Competências Profissionais, 2005. Naghettini, Mauro. Engenharia de Recursos Hídricos: Notas de Aula. UFMG, 1999. UFSC. Notas de aula de Hidrodinâmica – Centro de Ciências Agrárias – Universidade Federal de Santa Catarina Studart, Ticiana e Campos, Nilson. Hidrologia Aplicada, 2004. Vilela, S.M. e Mattos, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: Mc Graw-Hill do Brasil, 1975. Dias, Frederico; Di Bello, Rafael. Auditoria de Obras hídricas – Apostila de apoio para curso preparatório. Brasília, 2009 Lopes Jr, Reynaldo; Lopes, Mateus. Obras Hídricas – Apostila de apoio para curso preparatório. Brasília, 2010 64

www.pontodosconcursos.com.br

OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS P/ O TCU + DISCURSIVA PROFESSOR: REYNALDO LOPES

65

www.pontodosconcursos.com.br