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ESCOAMENTO ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo Subterrâneo Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro UFCG / CTRN / PPGECA / AERH DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA PROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO

ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo

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UFCG / CTRN / PPGECA / AERH DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA PROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO. ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo. Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro. Escoamento. - PowerPoint PPT Presentation

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ESCOAMENTOESCOAMENTOSuperficial – Sub-Superficial - SubterrâneoSuperficial – Sub-Superficial - Subterrâneo

Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro

UFCG / CTRN / PPGECA / AERHDISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADAPROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO

Escoamento Define-se como o movimento das águas na superfície do

solo, na interface entre a superfície e o interior do solo e no lençol subterrâneo;

Os escoamentos são governados fundamentalmente pela ação da gravidade;

O escoamento é caracterizado quantitativamente por variáveis como a velocidade, a vazão ou lâmina equivalente;

A estimativa do escoamento é feita por equações de conservação de massa, energia e quantidade de movimento.

FASES DO CICLO DE ESCOAMENTO

1ª Fase

Período de estiagem vegetação e solo com pouca umidade;

Início da precipitação boa parte da água é interceptada pela vegetação e a chuva que chega ao chão é infiltrada no solo;

Vegetação parte de água que fica retida é evaporada.

2ª Fase

Continuidade da precipitação a capacidade de retenção da vegetação é esgotada, e a água cai sobre o solo;

Capacidade de infiltração uma parte da água infiltra no solo e depois do solo saturado, inicia-se o processo de esc. superficial;

Água infiltrada no solo começa a percolar na direção dos aqüíferos subterrâneos.

3ª Fase

Precipitação acaba o escoamento superficial diminui podendo chegar a cessar, a evaporação e a infiltração continuam a retirar água da vegetação e das poças na superfície do solo;

Qs

Qss

Qb

Seção do rio

Seção AA

Seção do Riacho

Q = Qs + Qss + Qb

Qs = escoamento superficial,

Qss = escoamento sub-superficial

Qb = escoamento de base (ou subterrâneo)

Tipos de escoamento:

A

ASeção AA

Rede de Drenagem

Escoamento Superficial

O escoamento superficial é de grande importância pois vai definir:

O volume escoado A vazão de enchente (cheia máxima)

Qs

Seção AA

Escoamento Superficial

A geração do Escoamento pode ser pelo excesso de chuva ou pela chuva sobre um solo saturado.

Volume Infiltrado

i, f

t

f i Excesso que se converte em lâmina do

escoamento ou chuva efetiva

Pe

Ia = Abstração iniciais (infiltra na taxa da chuva)

Infiltração na Taxa Potencial

Ia

+

Pe

=

Escoamento Sub-superficial

O escoamento sub-superficial é de grande importância para: A umidade da zona radicular; O processo de percolação de água para o lençol.

O primeiro está interligado com o processo de evapotranspiração, enquanto o segundo vai influir na recarga do lençol subterrâneo.

Qss

Seção AA

Escoamento de BaseO escoamento de base é de grande importância para:

O armazenamento subterrâneo Integração do aqüífero com o rio

O primeiro define o potencial do aqüífero para possível exploração e o segundo define se o rio é:

Efêmero Intermitente Perene

Qb

Seção AA

Classificação do Escoamento de Base

O escoamento é efêmero quando o nível do lençol freático sempre fica abaixo da calha do rio;

O escoamento só acontece após a precipitação e só há contribuição do escoamento superficial.

Exemplos: os rios de regiões bastante secas, com solo sem capacidade de armazenamento (solos rochosos, leitos impermeáveis, etc.)

P Qs

Qss

Lençol

Efêmero:

O escoamento é intermitente ocorre logo após as chuvas, porém nível do lençol freático pode variar (subindo ou descendo) podendo contribuir para o escoamento total na seção do rio.

Exemplos: os rios do Nordeste em geral.

Intermitente:

Qb

P Qs

Lençol

Qss1) chuvoso2) estiagem

O escoamento é dito perene quando o nível do lençol freático fica sempre acima do leito do rio, mesmo durante o período de estiagem (2).

Exemplos: os grandes rios como Amazonas, Nilo, Danúbio, Reno, etc.

Perene:

P Qs

Lençol

Qss 1) chuvoso2) estiagem

Fatores que Influenciam o EscoamentoClimáticos:

Precipitação

Fisiográficos: Área e forma da bacia Solo (capacidade de infiltração); Cobertura (vegetação, urbanização); relevo (declividade); umidade antecedente; Obras de utilização e controle (barragens, irrigação).

HIDROGRAMA Denomina-se hidrograma o gráfico que relaciona a

vazão no tempo. Em geral Q varia com o tempo.

Qs

Qss

Qb

Seção do rio

Seção AA

Seção do Seção do RiachoRiacho

Q = Qs+Qss+Qb

Tempo (h)

Hietograma da chuva

Tempo (h)

Q (m3/s)

Hidrograma da cheia

Q(t) = Qs + Qss + Qb

Qmax = vazão de pico

Q(t)

t

HIDROGRAMA

Características do Hidrograma

Volume do escoamento: Área sob o hidrograma

Vazão de pico: Vazão máxima observada no hidrograma

Tempo do escoamento: Duração do escoamento

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

i = intensidade da chuva

f = capacidade de infiltração

Gi = centro de massa da chuva efetivai, f

Q B

ti tf

tl

A C

tp

tc

Qpico

Gh

Gi

tr

tm

tb

A – início do escoamento

B – momento do pico do escoamento

C – final do escoamento rápido

Gh = centro de massa do hidrograma

tl = tempo de retardo (lag time)

tp = tempo do pico

tc = tempo de concentração

tm = tempo de ascensão

tb = tempo de base = tf - ti

tr = tempo de descida (recessão)

Tempo de retardo (tl): tempo entre os centros de massa da chuva e do hidrograma.

Tempo de pico (tp): tempo entre o centro de massa da chuva e o pico do hidrograma.

Tempo de ascensão (tm): tempo do início da chuva ao pico do hidrograma.

Tempo de base (tb): duração do escoamento superficial direto.

Tempo de concentração (tc): é o tempo necessário para a água precipitada no ponto mais distante na bacia, deslocar-se até a seção principal.

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

Águas Subterrâneas Do ponto de vista hidrológico, a água encontrada na zona

saturada do solo, chamada de aqüífero, é dita subterrânea.

Aqüífero: Formação porosa (camada ou estrato) de rocha, areia capaz de armazenar e transmitir água através dos poros.

Os aqüíferos têm propriedades ligadas ao armazenamento de água no solo tais como a porosidade, a condutividade hidráulica, a umidade, etc.

Lei de Darcy A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos

saturados e é representada pela seguinte equação:

Onde:V = velocidade da água através do meio poroso;K = condutividade hidráulica saturadadh = variação de Carga Piezométricadx = variação de comprimento na direção do fluxodh/dx = perda de carga

dx

dhKV

KQ

QL

H

Condutividade Hidráulica K medida da habilidade de um aqüífero conduzir água através do meio poroso; Na areia a velocidade do fluxo é maior, então K é

maior Na argila a velocidade do fluxo é menor, então o K

é menor.

Conceitos Importantes

Trasmissividade T corresponde à quantidade de água que pode ser transmitida horizontalmente por toda a espessura saturada do aqüífero;

T = K . b

Onde: T é a coeficiente de transmissividade (m2/s) K é a condutividade hidráulica (m/dia; m/s); b é a espessura do aqüífero confinado (m).

b

Tipos de Aqüíferos

Não-Confinado (Freáticos ou Livres): Aqüífero encerrado apenas por uma formação impermeável na parte de abaixo. A água num aqüífero livre é também dita lençol freático..

Confinado (Artesiano ou Cativo): Aqüífero encerrado entre formações impermeáveis ou quase impermeáveis. Ele está sob pressão maior do que a pressão atmosférica. A água num aqüífero confinado é também dita lençol artesiano.

Hidráulica de Poços Poço é uma obra de engenharia regida por norma técnica

destinada a captação de água do aqüífero;

Quando iniciamos o bombeamento de um poço, ocorre um rebaixamento do nível da água do aqüífero, criando um gradiente hidráulico (uma diferença de pressão) entre este local e suas vizinhanças.

Este gradiente provoca o fluxo de água do aqüífero para o poço, enquanto estiver sendo processado o bombeamento.

Se o bombeamento parar, o nível d’água retorna ao nível original (recuperação).

Até a próxima aula!

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