HIDROGRAMA DE ESCOAMENTO

RODRIGO F. JUNQUEIRAFEITEP

Hidrologia Urbana

Definição: Curva de vazão registrada em uma seção de um curso de água devido a precipitação ocorrida numa bacia hidrográfica. Relaciona entre o escoamento e o tempo para um determinado evento de chuva

A contribuição total que produz o escoamento da água na seção considerada é devido a:

1.Precipitação recolhida diretamente na superfície das águas;

2.Ao escoamento superficial;

3.Ao escoamento subsuperficial;

4.À contribuição do lençol de água subterrâneo.

HIDROGRAMA

Precipitação inicial: parte da água que fica retida nas depressões, na vegetação;

Escoamento superficial: ocorre após o preenchimento das depressões e ultrapassada a capacidade de infiltração;

Chuva residual: volume de chuva inferior à capacidade de infiltração. Próximo ao fim da chuva;

HIDROGRAMA

Infiltração residual: a partir da chuva residual, toda chuva que infiltra;

Precipitação efetiva – após a parte de chuva que se perde por infiltração, evapotranspiração e preenchimento de depressões. O que restou é PE = escoamento superficial total;

Terminada a precipitação o escoamento superficial prossegue, mas a curva de vazão vai decrescendo;

HIDROGRAMA

Embora os hidrogramas tenham a mesma forma geral, eles diferem em detalhes que dependem dos seguintes fatores:•Quantidade de Chuva;•Padrão da chuva;•Tempo de concentração;•Características físicas da bacia hidrográfica.

Assim, o pico poderia estar em vários ptos ao longo do eixo do tempo, ou o pico poderia ser de várias magnitudes, ou a inclinação das partes ascendentes e descendentes seriam acentuadas ou moderadas.

HIDROGRAMA

Todo o escoamento que aparece no rio é chamado de Escoamento Superficial

Usualmente expresso em:

unidades de vazão (m3/s; l/s, ...);lâmina de escoamento (mm/dia, mm/mês, ...)

As origens do Escoamento Superficial podem ser:

2. O Escoamento Básico

1. O Escoamento Superficial Direto- ESD

3. O Escoamento Sub Superficial

Características do Escoamento Características do Escoamento BásicoBásico

1. Oriundo do lençol freático

2. Escoamento laminar (lento e uniforme)

3. Decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga

4. Quando há recarga a vazão básica sobe lentamente para depois decair novamente quando a recarga cessa.

Tempo de Retardamento Tr

Tempo Base ou Duração do ESD

Tempo de Recessão

Centro de Gravidade do Bloco de Chuva

FORMA DE UM HIDROGRAMAFORMA DE UM HIDROGRAMA

Fatores que influenciam a forma do hidrograma :Fatores que influenciam a forma do hidrograma :

(1) RELEVO (densidade de drenagem, declividade do (1) RELEVO (densidade de drenagem, declividade do rio e da bacia, capacidade de armazenamento e forma). rio e da bacia, capacidade de armazenamento e forma).

Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com pouco escoamento de base.íngremes com pouco escoamento de base.

Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o escoamento e reduzir o pico.regularizar o escoamento e reduzir o pico.

Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que bacias alongadas.maiores do que bacias alongadas.

FORMA DE UM HIDROGRAMAFORMA DE UM HIDROGRAMA (2) COBERTURA DA BACIA : cobertura vegetal tende a (2) COBERTURA DA BACIA : cobertura vegetal tende a

retardar o escoamento e aumentar perdas por retardar o escoamento e aumentar perdas por evaporação;evaporação;

(3) MODIFICAÇÕES ARTIFICIAIS NO RIO : (3) MODIFICAÇÕES ARTIFICIAIS NO RIO : reservatórios de regularização reduzem os picos, reservatórios de regularização reduzem os picos, enquanto canalizações podem aumentar os picos;enquanto canalizações podem aumentar os picos;

(4) DISTRIBUIÇÃO, DURAÇÃO E INTENSIDADE DA (4) DISTRIBUIÇÃO, DURAÇÃO E INTENSIDADE DA PRECIPITAÇÃO : Chuvas deslocando-se de jusante PRECIPITAÇÃO : Chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores para montante geram hidrogramas com picos menores (eventualmente dois picos).(eventualmente dois picos).

As chuvas convectivas de grande intensidade e distribuídas numa As chuvas convectivas de grande intensidade e distribuídas numa pequena área, podem provocar as grandes enchentes em pequena área, podem provocar as grandes enchentes em pequenas bacias. Para bacias grandes , as chuvas frontais são pequenas bacias. Para bacias grandes , as chuvas frontais são mais importantes.mais importantes.

FORMA DE UM HIDROGRAMAFORMA DE UM HIDROGRAMA (5) SOLO : Interfere na quantidade de chuva (5) SOLO : Interfere na quantidade de chuva

transformada em chuva efetiva. transformada em chuva efetiva.

TRECHOS DO HIDROGRAMATRECHOS DO HIDROGRAMA

(1) Ascensão : com grande gradiente é (1) Ascensão : com grande gradiente é correlacionada com a intensidade da correlacionada com a intensidade da precipitação.precipitação.

(2) Região do pico : o hidrograma muda de (2) Região do pico : o hidrograma muda de inflexão, resultado do fim da chuva e inflexão, resultado do fim da chuva e amortecimento na bacia. amortecimento na bacia.

(3) Recessão : Cessa o escoamento direto, (3) Recessão : Cessa o escoamento direto, após o ponto de inflexão, apenas contribui o após o ponto de inflexão, apenas contribui o escoamento básico.escoamento básico.

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMACARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

(1) Tempo de concentração : Tempo de (1) Tempo de concentração : Tempo de

deslocamento da água do ponto mais distante deslocamento da água do ponto mais distante

da bacia até a seção principal. Definido também da bacia até a seção principal. Definido também

como o intervalo entre o fim da precipitação e o como o intervalo entre o fim da precipitação e o

ponto de inflexão do hidrograma;ponto de inflexão do hidrograma;

(2) Tempo de retardamento : Intervalo de tempo (2) Tempo de retardamento : Intervalo de tempo

entre os centros de massa do hietograma e do entre os centros de massa do hietograma e do

hidrograma;hidrograma;

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMACARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

(3) Tempo de pico : Intervalo de tempo entre o (3) Tempo de pico : Intervalo de tempo entre o centro de massa da chuva e a vazão de pico;centro de massa da chuva e a vazão de pico;

(4) Tempo de ascensão : Intervalo entre o início (4) Tempo de ascensão : Intervalo entre o início da chuva e o pico do hidrograma;da chuva e o pico do hidrograma;

(5) Tempo de base : Duração do escoamento (5) Tempo de base : Duração do escoamento superficial direto;superficial direto;

(6) Tempo de recessão : Intervalo entre a vazão (6) Tempo de recessão : Intervalo entre a vazão de pico e o término do escoamento superficial de pico e o término do escoamento superficial direto.direto.

Chuva Excedente Hex

Vesd= AD x Hex

Vesd= AREA abc

a

b

c

a

b

c

Síntese do Hidrograma

+

HIDROGRAMA UNITÁRIOHIDROGRAMA UNITÁRIO

Muitos métodos foram desenvolvidos para Muitos métodos foram desenvolvidos para

calcular hidrogramas para uma determinada BH calcular hidrogramas para uma determinada BH

ou de drenagem e uma tempestade, mas eles se ou de drenagem e uma tempestade, mas eles se

enquadram em duas categorias gerais:enquadram em duas categorias gerais:

Hidrograma de medição direta;Hidrograma de medição direta;

Hidrograma Sintético.Hidrograma Sintético.

TIPOS DE HIDROGRAMATIPOS DE HIDROGRAMA

Hidrograma de medição direta são usados em

grandes bacias hidrográficas. Com mais de uma

estação de medição. Estes dados são analisados

estatisticamente visando desenvolver hidrograma

geral aplicável a qualquer chuva prevista.

Hidrograma Sintético são usados em pequenas

bacias hidrogáficas, sem informações de medição

de escomanento.

HIDROGRAMA UNITÁRIOHIDROGRAMA UNITÁRIO

Hidrograma de medição direta e hidrograma

sintético são elaborados com o uso de um conceito

chamado Hidrograma Unitário.

Apresentado em 1932 por L.K. Sherman, é definido

como um hidrograma resultante de uma unidade de

precipitação efetiva caindo sobre a BH em uma

unidade de tempo.

A forma exata do gráfico depende da BH

considerada, mas todos possuem a área abaixo da

curva representa o volume total de escoamento.

HIDROGRAMA UNITÁRIOHIDROGRAMA UNITÁRIO

Os principais elementos do HU aparecem na

figura abaixo:

HIDROGRAMA UNITÁRIOHIDROGRAMA UNITÁRIO

Fatores usados incluem o tempo de concentração Tc

e o tempo de retardamento da BH, L. Empiricamente

temos L=0,6Tc

HU feito a partir de múltiplas precipitações unitárias

HIDROGRAMA UNITÁRIOHIDROGRAMA UNITÁRIO

Suposições feitas no uso de hidrogramas

unitários incluem:Precipitação é constante durante todo o tempo unitário, embora varie constantemente, vamos supô-la constante;Precipitação uniformemente distribuída na BH, embora varie, mas em bacias pequenas as variações não são extremas. Para BH grandes a BH deve ser divididas em sub-bacias;Dois ou mais HU marcados no mesmo eixo tempo podem ser combinados, formando hidrograma resultante.

TRABALHO PARA PRÓXIMA AULATRABALHO PARA PRÓXIMA AULA

Resumo dos capítulos 10.5 a 10.7;

Resolução dos exercícios 10.4 e dos problemas 1, 2,

3, 4, 5, 8, 10 e 15. Quero as medidas convertidas

para o sistema internacional.

Livro Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de

Águas Pluviais.

Entrega impreterivelmente na monitoria do dia 29/03

- Sábado ou na aula de hidrologia do dia 31/03.