6 - escoamento superficial

7/21/2019 6 - Escoamento Superficial

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Hidrologia

Escoamento Superficial

Eng. Vinicius Braga Pelissari


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Definio o segmento do ciclo hidrolgico relativo ao deslocamento das guas sobrsuperfcie do solo.

Processo Fsico de Escoamento O escoamento superficial tem origem, fundamentalmente, nas precipitaes.

chegar ao solo, parte da gua se infiltra, parte retirada pelas depresses terreno e parte escoa pela superfcie.

Inicialmente a gua se infiltra (CI > I); to logo a intensidade de precipitaexceda a capacidade de infiltrao do solo (I > CI), gua coletada pedepresses. Quando o nvel montante se eleva e superpe (ou destriobstculo, o fluxo se inicia, seguindo as linhas de maior declive, formando

corposdgua superficiais.

Conceitos Fundamentais

Superfcie do Solo

Precipitao

Infiltrao

Escoamento superficialArm. Superficial

Corpo Dgua


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DefinioDenomina-se hidrograma ou hidrgrafa a representao grfica da vazo que pa por uma seo transversal de um rio, em funo do tempo.

Hidrograma ou Hidrgrafa

hidrograma devazes mdias dirias, para o perodo de umano hidrolgico, do rio Tiet -SP.


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hidrograma devazes mdias mensais, para o perodo de umanohidrolgico, do rio So Joo da Viosa - ES.

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Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

V a z e s

M d i a s

( m 3 / s )


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srie histrica devazes mdias mensais, para o perodo de1984 a

2000, do rio So Joo da Viosa - ES.

Srie

=====Srie: 57476500 (Consistido, Mdia Diria, 01/1984 - 12/2000) AD= 436 KM2

Mdias Mensais==============

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mdia1984 3,37 3,83 4,08 5,16 14 27,41985 44,2 20,2 18,5 9,91 8,14 5,91 5,2 4,52 5,21 8,4 13,9 17 13,4241986 11,3 6,54 5 4,48 3,71 3,39 3,55 4,2 3,05 2,45 4,82 12,8 5,4411987 13,9 8,47 13,1 9,36 5,51 4,95 3,39 2,61 2,88 3,16 9,43 14,7 7,6221988 14,6 6,89 9,45 8,77 5,59 4,36 3,46 2,81 2,5 3,87 6,97 4,52 6,1491989 5,69 6,91 8,56 5,15 3,82 4,39 3,21 3,08 3,68 3,49 7,17 12,6 5,6461990 4,09 5,6 4,25 4,74 3,57 3,02 3,46 2,9 3,05 5,66 6,32 9,88 4,7121991 17,9 16,6* 18,9 10,4 5,45 4,24 3,87 3,83 4,65 4,21 8,73* 7,65 8,871992 10,1 8,89 5,93 5,91 4,46 3,6 3,72 3,4 3,89 7,62 25,2 19,4 8,511993 15,6 6,14 5,75 8,42 6,03 4,96 3,47 3,08 3,21 2,75 2,49 10,4 6,0251994 19,7 4,93 19,8 9,67 8,56 5,5 4,03 3,3 2,91 3,03 6,67 10,5 8,2171995 4,56 3,42 4,07 3,76 3,55 2,54 2,28 1,82 1,47 3,79 9,12 21,8 5,1821996 14,7 3,41 3,18 4,09 3,42 1,98 1,59 1,15 2,21 3,65 17,2 14,1 5,891997 25,1 8,3 12,5 8,63 6,43 4,27 3,27 3,27 3,14 3,98 6,14 14,9 8,3281998 14,6 10,3 6 5,91 4,13 3,59 2,84 3,71 2,19 4,96 12,1 13,8 7,0111999 11,9 4,1 5,59 4,72 3,17 2,74 2,24 1,93 1,36 2,89 10,5 11,9 5,2532000 10,823 10,369 9,967 8,424 4,879 4,045 3,064 2,645 3,779 2,767 8,754 14,055 6,964

Mdia 14,923 8,192 9,409 7,021 5,026 3,968 3,295 3,064 3,133 4,226 9,971 13,965 7,078

AD = 44 KM2Mdia 1,506 0,827 0,950 0,709 0,507 0,400 0,333 0,309 0,316 0,426 1,006 1,409 0,714

So Joo da Viosa


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bacia hidrogrfica (bacia dedrenagem) do rio So Joo daViosa ES, desde a sua nascenteat o centro da cidade de Venda Nova do Imigrante.

FOLHA-SF-24-V-A-II-4


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V a z o

M d i a A n u a

l ( m

3 / s )


hidrograma devazes anuais, ao longo dos anos da srie histrica devazes, do rio So Joo da Viosa - ES.


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V a z e s

M x i m a s

( m 3 / s )


hidrograma devazes mximas mensais, para o perodo de umanohidrolgico, do rio So Joo da Viosa - ES.


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V a z

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M n i m a s

( m 3 / s )


hidrograma devazes mnimas mensais, para o perodo de umanohidrolgico, do rio So Joo da Viosa - ES.


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Elementos do Hidrograma Na figura abaixo verifica-se que, aps o incio da precipitao (tO), o nvel de gua comea a

elevar-se (tA). A vazo cresce at o instante (tB), quando atinge seu pico. Terminada a precipitao, o escoamento superficial prossegue durante certo tempo e a curva de vavai decrescendo at (tC). Ao trechoBC denomina-se curva de depresso do escoamentosuperficial. O intervalo de tempo (tO-A) conhecido por tempo de encharcamento.

um hidrograma formado pela superposio doescoamentos superficial e subterrneo;

as guas superficiais, possuem maior velocidade preponderando na formao de enchentes. Aguas subterrneas pouco se alteram;

a linha tracejada AEC a que melhorrepresenta a vazo correspondente ao lenodgua, sendo de difcil determinao. Para efeito prticos, a retaAC assume este papel.

o pontoC normalmente tomado no ponto demxima curvatura;

o total escoado superficialmente determinad pela rea hachurada da figura.


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Fatores que Influem no ES

Agroclimticos

Quantidade, intensidade e durao da precipitao: o ES tende a aumentar coaumento da magnitude, da intensidade e durao da precipitao, a qual consa principal forma de entrada de gua para ocorrncia do ciclo hidrolgico;

Cobertura e condies de uso do solo: alm de seus efeitos sobre as condieinfiltrao da gua no solo, exercem importante influncia na interceptaogua advinda da precipitao;

Evapotranspirao: representa importante fator para a retirada de gua do s

Portanto, quanto maior for a evapotranspirao, menor dever ser a umidadsolo quando da ocorrncia de precipitao e , conseqentemente, maior devser a velocidade de infiltrao, proporcionando um maior ES;


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Fisiogrficos

rea, forma e declividade da bacia: quanto maior a rea e a declividade da batanto maior dever ser a vazo mxima de ES, que dever ocorrer na seodesge da referida bacia. Quanto mais a forma da bacia aproximar-seformato circular, tanto mais rpida dever ser a concentrao do ES

conseqentemente, maior dever ser a vazo mxima deste;Tipo de solo: interfere diretamente na velocidade de infiltrao da gua no solo

capacidade de reteno de gua sobre sua superfcie;

Rede de drenagem: a existncia de rede de drenagem, com grande grau ramificao e altos valores de densidade de drenagem permite a rpconcentrao do ES, favorecendo, conseqentemente, a ocorrncia de elevavazes sobre a superfcie do solo (corpos de gua);

Obras hidrulicas: enquanto as obras de drenagem promovem o aumentovelocidade de ES, as obras de conteno reduzem a vazo mxima de uma ba


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Grandezas que Caracterizam o ES

Vazo - Q (deflvio, descarga, runoff)

definida como o volume de gua que atravessa a seo transversal consideradaunidade de tempo (m3/s ou l/s).

A vazo mxima de ES representa importante parmetro para os projetos

sistemas de drenagem, de obras para controle de eroso e cheias.Para adequado planejamento e manejo integrado de bacia hidrogrficas, torn

fundamental o conhecimento sobre as vazes mximas, mdia e mnima, parfreqncias de interesse (tempo de concentrao e perodo de retorno).


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Vazo - Q (deflvio, descarga, runoff)

mdulo de deflvio anual quantidade total de gua escoada em um ano;

vazo de inundao so aquelas que ultrapassam a capacidade normal da sede escoamento;

vazo ecolgica vazo requerida para a conservao ou manuteno do habiutilizado pela ictiofauna;

vazo sanitria vazo requerida para a manuteno da qualidade da gua dcorposdgua .


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Coeficiente de Escoamento Superficial C

Representa a relao entre o volume que realmente escoa sobre a superfcieterreno (Vesc) e o volume total precipitado (V prec).

O coeficiente de ES depende, principalmente, das caractersticas fisiogrfica

bacia , tipo de solo e uso e ocupao do espao. Se as condies acima mencionadas permanecerem constantes ao longo

tempo (permanentes), podemos dizer queC a identidade da bacia, ou doespao territorial em anlise, no que diz respeito ao ES.

prec

esc

o precipitad

escoado

V V

V V

C


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Valores de C adotados pela prefeitura de So Paulo


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Valores de C adotados pelo Colorado highway Departmant


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Valores de C recomendados pelo Soil Conservation Service - USDA


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Estimativa do Escoamento Superficial

Mtodo RacionalPermite a determinao da vazo mxima de escoamento superficial para pequ

bacia hidrogrficas ou uma superfcie qualquer com rea de drenagem inferi500ha.

360CIAQ MX QMX = vazo mxima de escoamento superficial (m3/s);

C = coeficiente de escoamento superficial; I = intensidade de precipitao (mm/h); A = rea da bacia ou superfcie de drenagem em anlise (h

Observaes: Originalmente este mtodo foi desenvolvido para estimar vazes mximas d

em pequenas bacias urbanas; a intensidade de precipitao deve ser calculada para uma durao igual ao

tempo de concentrao da rea de drenagem em anlise. considera que a precipitao, que gera o ES, possui intensidade constante e

afeta a rea de drenagem como um todo e ao mesmo tempo.


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Medio de Vazes em Rios

Mtodo VolumtricoConsiste da coletain loco de um volume fixo de gua na unidade de tempo. Es

mtodo utilizado principalmente para avaliao de caudais pequemananciais, cujos valores so pequenos.

sl

t V

tempovolumeQ


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Vertedores

So estruturas construdas transversalmente ao canal do rio, por meio do qual a determinao da vazo. Os vertedores mais utilizados so os de pardelgada, de forma retangular sem contrao e forma triangular.

Existem vrios modelos matemticos para expressar a vazo de um rio por mei

vertedores delgados, retangulares e sem contraes, sendo a Frmula de Frauma das mais utilizadas.

2

3

838,1 LH QQ = vazo (m3/s);

L = largura do vertedor (m);

H = altura da lmina de gua acima da soleira do vertedor (m).

L

Soleira

h


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Diluio de um Traador Neste mtodo a determinao da vazo efetuada por meio da mensurao do

de diluio de quantidades conhecidas de um traador, que foram artificialmlanadas no escoamento.

cC qQ

Q = vazo do rio;

Q = vazo de injeo do traador;c = concentrao inicial do traador;

C = concentrao das amostras depois da diluio no rio.

Essa equao pressupe injeo contnua com vazo constante. Pode-se efeuma injeo instantnea;

Os produtos utilizados (traadores) devem respeitar algumas condies:i) nodeve reagir quimicamente com a gua ou com substncias contidas na gua; anlise deve ser facilmente realizada e com preciso razovel, iii) no podetxico, nem corrosivo e facilmente solvel.


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Diluio de um Traador


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico

Os molinetes so aparelhos constitudos de palhetas ou conchas mveis, as qimpulsionadas pela gua, do um nmero de rotaes proporcional a velocidda corrente. As informaes para a obteno das vazes de um rio so obtem uma estao fluviomtrica.

vAQ

Q = vazo do rio (m3/s);v = velocidade de escoamento (m/s);

A = rea da seo transversal (m2)


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico - Processo Geomtrico


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico Equipamentos


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico - Equipamentos


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico Equipamentos


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico - Equipamentos


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico Velocidade na Seo


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico Velocidade


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Medio de Descarga Lquida - Molinete Fluviomtrico Clculo da Vazo


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Medio de NveisDgua Rgua Linimtrica e Lingrafo


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Medio de NveisDgua Rgua Linimtrica

a leitura na rgua feita diariamente, normalments 7:00 e 17:00h por um observador;

nas grandes cheias, realizar o maior nmero deleituras possveis, indicando o horrio em que foramefetuadas;

com as informaes obtem-se a curva chave daestao fluviomtrica;

curva chave a relao entre o nvel da lminadgua e a vazo do rio;

as rguas linimtricas so instaladas por meio deum nivelamento geomtrico topogrfico.


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Medio de NveisDgua Lingrafo


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Medio de NveisDgua Curva chave


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Estao Fluviomtrica -Definio

As informaes necessrias para a obteno das vazes de um cursodgua, soobtidas em uma estao fluviomtrica, cuja escolha do local deve ser feita co preocupao de se obter a melhor qualidade possvel para os dadconsiderando as propriedades geomtricas e hidrulicas do trecho de rio.


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Estao Fluviomtrica Grandezas Medidas

NvelDgua anotados de maneira peridica a partir de leituras em uma rglinimtrica por um observador ou de maneira contnua em registradolinigrficos;

Descargas Lquidas medidas periodicamentein loco por hidrometristas e/oucalculadas por meio da curva chave quando necessrio;

Geometria da Seo de Rguas e das Sees de Descarga quando ocorrermudana na seo do canal ou para simples conferncia;

Sedimentos dissolvidos, em suspenso e de fundo;

Parmetros de Qualidade de gua parmetros fsicos (turbidez), qumico(oxignio dissolvido) e biolgicos (demanda biolgica de oxignio DBO).


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Estao Fluviomtrica Critrios para Escolha do Local

Relativos a Facilidade e operao do Posto:- acessibilidade- vigilncia e,

- proximidade de um observador;

Relativos as propriedades naturais do local:- adaptabilidade s medies - o local deve permitir a medida de toda a gama

vazes possveis, desde as descargas pequenas s elevadas;

- estabilidade - a relao cota-descarga deve ser a mais estvel possvel e;- sensibilidade - a estao tanto mais sensvel, quanto maior for a variao

cota lida na rgua, correspondente a um pequeno aumento na descarga que pana seo de rguas. A sensibilidade maior em sees estreitas e profundas

com regime de escoamento lento.


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Estao Fluviomtrica Requisitos para Escolha do Local

Trecho reto, margens bem definidas, altas e estveis e de fcil acesso durantcheias;

Leito regular e estvel, preferencialmente rochoso, que no sofre alteraes;

Preferencialmente localizadas prximas e a montante de controles hidrulico

Presena de observador em potencial;

Facilidade de efetuar medies de vazo no local;

Afastado de confluncias e no sujeito a efeito de remanso e muita turbulnc

As caractersticas hidrulicas do rio devem ser uniformes e, se possvel, ausde cobertura, principalmente a submersa.


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Estao Fluviomtrica Qualidade de gua

Medidor de Ph Condutividade Turbidez Medidor de OD Termme

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