Existe um método para determinar o escoamento superficial de áreas áridas nos países em desenvolvimento?

Nota: esta questão foi totalmente reformulada e ampliada, abordando os comentários e perguntas da primeira versão.

A fonte padrão de fato para cálculos de escoamento na África do Sul é o "Manual de Escoamento SANRAL" ( http://www.nra.co.za/content/Drain5.pdf )

Preciso projetar um açude para uma pequena barragem de terra em uma área árida com uma área de captação pequena (menor que 200 ha) e bastante plana na África Austral . A idéia por trás da barragem é coletar não mais de 10.000 metros cúbicos de água para fins de rega de pequenas estocagens pelo período imediato após a estação das chuvas, reduzindo um pouco a dependência das águas subterrâneas.

Para projetar a parede da barragem e o vertedouro, é necessário fluxo de dados através da área de captação em questão. O método racional fornece esta fórmula: ... (3,8) onde: pico de fluxo (m ³ / s) coeficiente de escoamento superficial (sem dimensão) intensidade média de precipitação sobre a captação (mm / hora) área efetiva de captação (km ² ) fator de conversão $Q=\frac{CIA}{3,6}$
$Q \hskip{1.5em}=$
$C \hskip{1.7em}=$
$I\hskip{2em} =$
$A \hskip{1.7em}=$
$3,6\quad =$

Em áreas áridas, os eventos de chuva costumam ser tempestades de duração bastante curta, geralmente inferiores a uma hora. Esses eventos são separados por longos períodos secos. As chuvas são geralmente medidas diariamente. Esses valores registrados são valores diários de precipitação, mas não dizem nada sobre a duração dos eventos de chuva.

A intensidade das chuvas é determinada pela divisão das chuvas pela duração do evento de chuvas. Assim, quanto menor o evento de chuva, maior a intensidade da chuva para a mesma quantidade de chuva total. Mas como a chuva não é realmente medida a cada segundo, minuto ou hora, é impossível determinar com precisão a intensidade da chuva em áreas onde os eventos de chuva são curtos. De fato, a margem de erro aumenta tremendamente à medida que a duração dos eventos de chuva diminui.

Usando a precipitação, esses dados (com uma grande margem de erro) para grandes áreas de captação não são recomendados, pois a chuva não possui uma "distribuição temporal por pelo menos uma duração igual ao tempo de concentração" (página 3.17). Q seria superestimado e, portanto, barragens e vertedouros seriam super projetados.

O oposto é verdadeiro para pequenas áreas de captação, onde o tempo de concentração é menor que a duração de um evento de chuva. A margem de erro no cálculo da intensidade da chuva se tornará inaceitavelmente crítica. Especialmente para barragens muito pequenas, elas serão mal projetadas ou serão financeiramente inviáveis.

Existe um método alternativo para determinar o escoamento superficial em áreas áridas, onde os eventos de chuva são de curta duração e os dados precisos de chuva (precipitação e duração dos eventos de chuva) não estão disponíveis?

civil-engineering water-resources hydrology

— NamSandStorm
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@mart ... seu 'cálculo da caixa de cigarros' está muito longe do que é a abordagem hidrológica. Você não levou em consideração topografia, evaporação, percolação etc. Além disso, capturar toda a chuva é injusto para as comunidades a jusante, portanto, uma porcentagem deve ser permitida a passar. Projeto Dam não é que :) fácil

— NamSandStorm

o problema é que preciso estabelecer as inundações de 50, 100 e 150 anos em um rio perene onde não há dados disponíveis, exceto as chuvas diárias rudimentares e uma pesquisa topográfica. Para projetar a altura da barragem e o vertedouro, você precisa do escoamento. "O resto" não me ajuda. O método racional para essa área me fornece valores excessivamente altos que não fazem sentido.

— NamSandStorm

Portanto, seu problema é a falta de dados precisos (50yr, 100yr, 150yr) e não o método usado. Como o @air menciona, você está afirmando que há um problema com o método quando não tem certeza dos seus valores de entrada.

— hazzey

Deixe-me reformular a pergunta então ...

— NamSandStorm

@mart Isso já está publicado em ciências da terra e estar em um tópico em outro lugar não o torna fora de tópico aqui. O projeto de barragens e represas é uma preocupação de engenharia.

— Air

Depois de pensar um pouco, ocorreu-me que existiriam dados sedimentares mostrando eventos de inundação anteriores. Para examinar isso, é necessário coletar amostras de solo onde o sedimento se acumulou dentro de uma curva do rio. Os materiais finos permanecerão nos níveis superiores de cada evento de inundação e os dados históricos das chuvas podem lançar luz sobre o volume na bacia hidrográfica.

— Rhodie
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