Estimativa do

Escoamento superficial

Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista

Universidade Federal de Campina Grande UFCG

DEC/CCT/UFCG Ps-Graduao

rea de concentrao: Recursos Hdricos

ESTGIO DOCNCIA

Disciplina: Hidrologia Aplicada

Escoamento Superficial

A C

t

Q

Qb

Qs + Qss

t

B

A D C

Qs

Escoamento

Superficial (Qs)

Escoamento

Superficial + Sub-superficial

Escoamento

Superficial (Qs)

Qs

t A D

Qsmax

Vescoado

Razes para se estimar o

escoamento:

Falta de dados observados na bacia hidrogrfica

Inconsistncias nos dados observados que levam a sries no

homogneas

Falha na srie histrica

Extenso da srie histrica

Desenvolvimento de pesquisas

O QUE SE ESTIMA?

A vazo mxima ou de pico: utilizada nos projetos de obras hidrulicas tais

como:

Bueiros;

Galerias pluviais;

Sarjetas de rodovias;

Vertedores de barragens.

A distribuio do escoamento (hidrograma): permite determinar o volume

do escoamento superficial, que de interesse para a engenharia para resolver os

problemas de armazenamento da gua para diversos fins:

Abastecimento;

Irrigao;

gerao de energia;

projeto de bacias de deteno

bacia de deteno para atenuao de enchente

Mtodo Racional

Q=CiA

Mtodo Racional

O mtodo racional bastante utilizado e foi apresentado por Mulvaney.

O mtodo racional baseia-se nas seguintes hipteses:

Precipitao uniforme sobre toda a bacia;

Precipitao uniforme na durao da chuva;

A intensidade da chuva constante;

O coeficiente de escoamento superficial constante;

A vazo mxima ocorre quando toda a bacia est contribuindo;

Aplicvel em bacias pequenas (A < 50 km2)

Onde:

Vescoado o volume do escoamento superficial da bacia;

Vprecipitado o volume da precipitao na bacia, que definido como

sendo:

onde: P a lmina precipitada e A a rea da bacia.

Mtodo Racional

O mtodo se baseia na equao do coeficiente de escoamento superficial C.

oprecipitad

escoado

V

VC

APV oprecipitad

Mtodo Racional

Vescoado = a rea do hidrodrama

csMaxescoado tQV

Ao compararmos a rea do hidrograma com a

rea de dois tringulos retngulos, temos que:

2

22

bsMaxescoado

cbsMax

csMaxescoado

tQV

ttQ

tQV

Para pequenas bacias tb = 2tc, ento

substituindo na equao acima temos que:

Qsmax Qs

t A D

tb

tb -tc

B

tc

Mtodo Racional

Substituindo as equaes do volume escoado e do volume

precipitado na equao do coeficiente de escoamento superficial C e

exprimindo QsMax tem-se:.

At

PCQ

c

sMax

AiCQsMax

A relao P/tc a intensidade da chuva referida ao tempo de concentrao

da bacia, i.e., quando toda a bacia est contribuindo para o escoamento superficial.

Como i = P/t a intensidade da chuva, pode-se exprimir a equao como:

Mtodo Racional

Se consideramos as unidades da intensidade em mm/h e da rea em km2, a equao pode ser reescrita como

onde:

- C o coeficiente de deflvio (-);

- Qs a vazo superficial mxima(m3/s);

- i a intensidade de chuva (mm/h) referente ao tempo tc

- A a rea da bacia (km2).

Deve-se lembrar que: tc o tempo de concentrao, que ocorre quando a intensidade mxima e a vazo mxima j que neste tempo toda a bacia est contribuindo;

AiCQsMax 278,0

Mtodo Racional

Coeficiente de Escoamento superficial C :

Valores de C tabelados: que so usados quando se conhece a natureza da superfcie;

a razo entre o volume de gua escoado superficialmente e o volume de gua precipitado

C = Vs / V = (A . Pe) / (A . P)

C = Pe / P

Mtodo Racional

A determinao do tempo de concentrao realizada pela equao

de Kirpich (1940):

onde:

tc em minutos;

L distncia percorrida pelo fluxo em ps (1 p = 0,3 m);

S a declividade mdia da bacia (m/m)

A equao de Kirpich vlida p/ reas rurais com S de 3% a 10%

0,385

0,77

cS

L 0,0078 t

Mtodo Racional

A estimao da intensidade mxima feita pela equao:

Onde:

i = intensidade (mm/h)

Tr o tempo de retorno (anos);

t o tempo de concentrao da chuva (min);

a, b, n, m so fatores locais

Por exemplo, para a cidade de Joo Pessoa:

m

c

n

r

bt

Tai

)(

568,0

15,0

)5(

409,369

c

r

t

Ti

Exerccio

1. Dados o hidrograma observado numa bacia e suas caractersticas, estimar a vazo de pico e comparar com a observada.

Horrio i (mm/h) f (mm/h)

1,00 0,00 120,00

1,33 0,25 52,36

1,67 0,45 27,48

2,00 38,17 18,33

2,33 35,33 14,96

2,67 23,51 13,72

3,00 4,70 13,27

3,33 0,60 13,10

3,67 5,60 13,04

4,00 2,35 13,01

Tempo (h) Qs (m/s)

1,50 0,00

2,50 0,85

3,50 16,34

4,50 19,24

5,50 10,40

6,50 1,99

7,50 0,00

Boa semana para todos

e

obrigada pela ateno!