Separação dos Separação dos
EscoamentosEscoamentos
Precipitação EfetivaPrecipitação Efetiva
Coeficiente de Coeficiente de
EscoamentoEscoamentoAluna de mestrado: Myrla de Souza Aluna de mestrado: Myrla de Souza BatistaBatista
Universidade Federal de Campina Grande – UFCGDEC/CCT/UFCG – Pós-Graduação
Área de concentração: Recursos Hídricos
ESTÁGIO DOCÊNCIA
Disciplina: Hidrologia Aplicada
Separação do Separação do EscoamentoEscoamento
1ª Separação do 1ª Separação do EscoamentoEscoamento
Qs = escoamento mais rápido
Qss = escoamento mais lento que Qs
Qb = escoamento muito lento
A = início do escoamento
C = fim do escoamento rápico
Qs
Qss
Qb
Seção do rio
Seção AA
Seção do Riacho
Q = Qs + Qss + Qb
tb
AC
ti tf
t
B
1ª Separação do 1ª Separação do EscoamentoEscoamento
A separação do escoamento de base QA separação do escoamento de base Qbb do escoamento do escoamento superficial + sub-superficial (Qsuperficial + sub-superficial (Qss+Q+Qssss) é realizada a partir da ) é realizada a partir da ligação dos pontos A e C do hidrograma por uma linha reta.ligação dos pontos A e C do hidrograma por uma linha reta.
QQss + Q + Qssss encontra-se acima da reta AC encontra-se acima da reta AC QQbb encontra-se abaixo da reta AC encontra-se abaixo da reta AC
A C
ti tf
Escoamento Superficial + Sub-superficial
Escoamento de Base
tb
t
Q
1ª Separação do 1ª Separação do EscoamentoEscoamentot
Precipitação Efetiva (Pe):
Parte da Chuva Parte da Chuva que infiltraque infiltra
i, f
Escoamento Superficial + Sub-superficial
A C
ti tf
Escoamento de Base
tb
t
Q
A A O ponto A é O ponto A é caracterizado pelo início caracterizado pelo início da ascensão do da ascensão do hidrograma;hidrograma;
C C O ponto C é O ponto C é caracterizado pelo caracterizado pelo término do escoamento término do escoamento superficial + sub-superficial + sub-superficial e pelo início superficial e pelo início da recessão, ou pela da recessão, ou pela mudança de declividade mudança de declividade no hidrograma.no hidrograma.
1ª Separação do 1ª Separação do EscoamentoEscoamento
Q(t) Q(t) Vazão total do escoamento para o tempo t; Vazão total do escoamento para o tempo t;
(Q(Qss+Q+Qssss) (t) ) (t) Vazão do escoamento superficial + sub- Vazão do escoamento superficial + sub-superficial para o tempo t;superficial para o tempo t;
QQbb(t) (t) Vazão do escoamento de base para o tempo t. Vazão do escoamento de base para o tempo t.
(Qs + Qss) (t)
Qb (t)
BQ
tt
AC
Q(t)
2ª Separação do 2ª Separação do EscoamentoEscoamento
Determina qual o hidrograma do escoamento superficial + Determina qual o hidrograma do escoamento superficial + sub-superfícial a partir da variação da vazão Qsub-superfícial a partir da variação da vazão Qss + Q + Qssss ao ao longo do tempo. longo do tempo.
A separação do escoamento superficial do escoamento sub-A separação do escoamento superficial do escoamento sub-superficial é realizada a partir da ligação dos pontos A e D superficial é realizada a partir da ligação dos pontos A e D por uma linha reta, semelhante a 1ª separação.por uma linha reta, semelhante a 1ª separação.
(Qs +Qss)
tti tf
B
AC
2ª Separação do 2ª Separação do EscoamentoEscoamento
A A O ponto A é caracterizado pelo início da ascensão do O ponto A é caracterizado pelo início da ascensão do hidrograma;hidrograma;
D D O ponto D é caracterizado pelo término do escoamento O ponto D é caracterizado pelo término do escoamento superficial e pelo início da recessão, ou pela mudança de superficial e pelo início da recessão, ou pela mudança de declividade no hidrograma.declividade no hidrograma.
Escoamento Superficial (Qs)
Escoamento Sub-superficial (Qss)
Qs + Qss
tti tf
B
A DC
2ª Separação do 2ª Separação do EscoamentoEscoamento
Q(t) Q(t) Vazão total do escoamento para o tempo t; Vazão total do escoamento para o tempo t;
QQss(t) (t) Vazão do escoamento superficial para o tempo t; Vazão do escoamento superficial para o tempo t;
QQssss(t) (t) Vazão do escoamento sub-superficial para o tempo Vazão do escoamento sub-superficial para o tempo t.t.
Qs(t)
Qss(t)
tt
B
A D
(Qs+Qss) (t)
C
(Qs+Qss)
Precipitação EfetivaPrecipitação Efetiva
Precipitação Efetiva (Pe)Precipitação Efetiva (Pe)
Parcela da chuva que se transforma em escoamento Parcela da chuva que se transforma em escoamento superficial devida ao excesso de chuva sobre a capacidade superficial devida ao excesso de chuva sobre a capacidade de infiltração do solo:de infiltração do solo:
Separando o hidrograma superficial, a precipitação efetiva Separando o hidrograma superficial, a precipitação efetiva deve ser igual ao volume do escoamento superficial deve ser igual ao volume do escoamento superficial dividido pela área da bacia.dividido pela área da bacia.
PPee = V = Veses / A / Abaciabacia
t
Precipitação Efetiva (Pe):
Parte da Chuva Parte da Chuva que infiltraque infiltra
i, f
Precipitação Efetiva (Pe)Precipitação Efetiva (Pe)Método de Horton
tkcc effff 0
Onde:f é a capacidade de infiltração no tempo t (mm/h)f0 é a capacidade de infiltração inicial para t = 0 (mm/h);fc é a capacidade de infiltração final (mm/h);k é uma constante para cada curva (h-1);t é o tempo (h);
• A área sob o gráfico é igual a Lamina infiltrada em mm
• A área sobre o gráfico é igual a precipitação efetiva em mm
i, f
t
f iPe
Precipitação Efetiva (Pe)Precipitação Efetiva (Pe)
Método CN para cálculo da Chuva EfetivaPara este método a precipitação efetiva é calculada pela equação seguinte:
)8.0(
)2.0( 2
SP
SPPe
Onde:Pe Precipitação Efetiva (mm);
P Precipitação (mm);S Capacidade de Armazenamento (mm);Ia = 0,2 . S Abstração Inicial.
→ Para P Ia
Precipitação Efetiva (Pe)Precipitação Efetiva (Pe)
Método CN para cálculo da Chuva EfetivaEste método permite determinar a capacidade de Este método permite determinar a capacidade de armazenamento do solo (S) em função do grupo de armazenamento do solo (S) em função do grupo de solo (A, B, C ou D), da umidade antecedente e do uso solo (A, B, C ou D), da umidade antecedente e do uso do solo pela equação:do solo pela equação:
25425400
CN
S
Onde:S Capacidade de Armazenamento do solo (mm); CN Valor da curva número e é função do grupo de solo,
umidade antecedente e uso do solo.
GRUPOS HIDROLÓGICOS DE GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOSSOLOS
Grupo AGrupo A – – Solos arenosos profundos; tem alta Solos arenosos profundos; tem alta capacidade de infiltração e geram pequenos capacidade de infiltração e geram pequenos escoamentos; escoamentos;
Grupo BGrupo B – Solos franco arenosos pouco profundos; – Solos franco arenosos pouco profundos; tem menor capacidade de infiltração e tem menor capacidade de infiltração e geram maiores escoamentos do que o solo geram maiores escoamentos do que o solo A;A;
Grupo CGrupo C – Solos franco argilosos; tem menor – Solos franco argilosos; tem menor capacidade de infiltração e geram maiores capacidade de infiltração e geram maiores escoamento do que A e B.escoamento do que A e B.
Grupo DGrupo D – Solos argilosos expansivos; tem baixa – Solos argilosos expansivos; tem baixa capacidade de infiltração e geram grandes capacidade de infiltração e geram grandes escoamentos.escoamentos.
Método da Curva Número Método da Curva Número (CN)(CN)
Valores CN Valores CN (condição II – 13 mm <P(condição II – 13 mm <P5dias5dias < 53mm) < 53mm)::
Uso do soloUso do solo SuperfícieSuperfície AA BB CC DD
Solo lavradoSolo lavrado Com sulcos retilíneosCom sulcos retilíneos 7777 8686 9191 9494
Em fileiras retasEm fileiras retas 7070 8080 8787 9090
Plantações Plantações regularesregulares
Em curva de nívelEm curva de nível 6767 7777 8383 8787
Terraceado em nívelTerraceado em nível 6464 7676 8484 8888
Em fileiras retasEm fileiras retas 6464 7676 8484 8888
Plantações de Plantações de cereaiscereais
Em curva de nívelEm curva de nível 6262 7474 8282 8585
Terraceado em nívelTerraceado em nível 6060 7171 7979 8282
Em fileiras retasEm fileiras retas 6262 7575 8383 8787
Plantações de Plantações de legumes ou legumes ou cultivadoscultivados
Em curva de nívelEm curva de nível 6060 7272 8181 8484
Terraceado em nívelTerraceado em nível 5757 7070 7878 8989
PobresPobres 6868 7979 8686 8989
NormaisNormais 4949 6969 7979 9494
BoasBoas 3939 6161 7474 8080
Método da Curva Número Método da Curva Número (CN)(CN)
Uso do soloUso do solo SuperfícieSuperfície AA BB CC DD
PastagensPastagens Pobres, em curva de nívelPobres, em curva de nível 4747 6767 8181 8888
Normais, em curva de nívelNormais, em curva de nível 2525 5959 7575 8383
Boas, em curva de nívelBoas, em curva de nível 66 3535 7070 7979
Esparsas, de baixa transpiraçãoEsparsas, de baixa transpiração 4545 6666 7777 8383
NormaisNormais 3636 6060 7373 7979
Densas, de alta transpiraçãoDensas, de alta transpiração 2525 5555 7070 7777
ChácarasChácaras
Estradas de TerraEstradas de TerraNormaisNormais 5656 7575 8686 9191
MásMás 7272 8282 8787 8989
De superfície duraDe superfície dura 7474 8484 9090 9292
FlorestasFlorestas Muito esparsas, baixa transpiraçãoMuito esparsas, baixa transpiração 5656 7575 8686 9191
EsparsasEsparsas 4646 6868 7878 8484
Densas, alta transpiraçãoDensas, alta transpiração 2626 5252 6262 6969
NormaisNormais 3636 6060 7070 7676
Valores CN Valores CN (condição II – 13mm <P(condição II – 13mm <P5dias5dias < 53mm) < 53mm)::
Método da Curva Número Método da Curva Número (CN)(CN)
Umidade antecedente do soloUmidade antecedente do solo
Condição I (seca: PCondição I (seca: P5dias5dias < 13 mm) < 13 mm)
Condição II (normal: 13 < PCondição II (normal: 13 < P5dias5dias < 53 mm) < 53 mm)
Condição III (úmida: PCondição III (úmida: P5dias5dias > 53 mm) > 53 mm)
)(058,010
)(2,4)(
IICN
IICNICN
)(13,010
)(23)(
IICN
IICNIIICN
Coeficiente de Coeficiente de EscoamentoEscoamentoSuperficialSuperficial
Coeficiente de Coeficiente de Escoamento SuperficialEscoamento Superficial
Coeficiente de escoamento superficial (ou coeficiente de Coeficiente de escoamento superficial (ou coeficiente de deflúvio ou coeficiente de “run off”)deflúvio ou coeficiente de “run off”)
É a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume É a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado. de água precipitado.
C = VC = Vss / V = (A . P / V = (A . Pee) / (A . P)) / (A . P)
C = PC = Pee / P / P
Varia com as características da bacia (bacias impermeáveis geram Varia com as características da bacia (bacias impermeáveis geram maior escoamento superficial relativamente; áreas urbanas: 0,7<C<0,9; maior escoamento superficial relativamente; áreas urbanas: 0,7<C<0,9; e áreas rurais: 0,1<C<0,3.e áreas rurais: 0,1<C<0,3.
Obrigada pela Atenção!Obrigada pela Atenção!
Vamos exercitar?Vamos exercitar?
ExercícioExercício
ExercícioExercício1.1. Com base nos dados do evento de chuva e cheia na bacia de Umburana Com base nos dados do evento de chuva e cheia na bacia de Umburana
(10,7 km(10,7 km22): ):
a)a) Construir o hietograma da chuvaConstruir o hietograma da chuva
b)b) Construir o hidrograma da cheiaConstruir o hidrograma da cheia
c)c) Construir o hidrograma superficial + sub-superficialConstruir o hidrograma superficial + sub-superficial
d)d) Construir o hidrograma superficialConstruir o hidrograma superficial
e)e) Determinar o volume do escoamento superficial;Determinar o volume do escoamento superficial;
f)f) Determinar a lâmina do escoamento superficial (precipitação Determinar a lâmina do escoamento superficial (precipitação
efetiva) pelo hidrograma superficialefetiva) pelo hidrograma superficial
g)g) Determinar a lâmina e o volume infiltrados pelo hietograma Determinar a lâmina e o volume infiltrados pelo hietograma
utilizando a curva de capacidade de infiltração de Horton ajustadautilizando a curva de capacidade de infiltração de Horton ajustada
Horário Q (m³/s)
7:00 5,00
7:36 3,00
7:56 2,00
8:30 0,69
9:36 2,02
10:40 17,97
11:00 21,30
12:00 12,89
13:00 4,92
14:00 3,36
15:00 2,58
16:00 2,19
17:00 2,11
18:00 1,91
19:00 1,91
19:15 1,76
Horário i (mm/h) f (mm/h)
7:00 0,00 120,00
7:20 0,25 52,36
7:40 0,45 27,48
8:00 38,17 18,33
8:20 35,33 14,96
8:40 23,51 13,72
9:00 4,70 13,27
9:20 0,60 13,10
9:40 5,60 13,04
10:00 2,35 13,01
10:20 1,18 13,00
10:40 10,00 13,00
11:00 12,90 13,00
11:20 6,60 13,00
11:40 1,18 13,00
12:00 12,90 13,00
12:20 12,40 13,00
12:40 9,10 13,00
13:00 1,18 13,00
13:20 0,00 13,00
ExercícioExercício
2.2. A partir dos dados da questão anterior, determinar :A partir dos dados da questão anterior, determinar :
a)a) A precipitação Efetiva pelo método CN, considerando que a A precipitação Efetiva pelo método CN, considerando que a
bacia de Umburana tem CN igual a 98 ;bacia de Umburana tem CN igual a 98 ;
b)b) Calcule o coeficiente de escoamento superficial coma Calcule o coeficiente de escoamento superficial coma
precipitação efetiva encontrada a partir do:precipitação efetiva encontrada a partir do: Hidrograma superficial;Hidrograma superficial;
Método de Horton;Método de Horton;
Metodo CNMetodo CN
c)c) Compare a precipitação efetiva encontrada pelos três métodos.Compare a precipitação efetiva encontrada pelos três métodos.
ExercícioExercício
3.3. Um pequena sub-bacia com apenas de 380 m², tem uma Um pequena sub-bacia com apenas de 380 m², tem uma
variação de armazenamento + infiltração de 2 mm e uma variação de armazenamento + infiltração de 2 mm e uma
evapotranspiração + intercepção de 3 mm. evapotranspiração + intercepção de 3 mm. Para uma Para uma
chuva de 10 mm que tenha durado um dia, determine :chuva de 10 mm que tenha durado um dia, determine :
a)a) A lâmina média escoada para esta chuva;A lâmina média escoada para esta chuva;
b)b) A vazão Q (mA vazão Q (m33/s);/s);
c)c) A vazão específica q (l/s/mA vazão específica q (l/s/m22););
d)d) O coeficiente de escoamento superficial(C).O coeficiente de escoamento superficial(C).
Obs.: Usem a equação do balanço hídrico.Obs.: Usem a equação do balanço hídrico.