separação dos escoamentos precipitação efetiva coeficiente de escoamento aluna de mestrado:...

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


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.


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)


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


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


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


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


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


Plantações de Plantações de cereaiscereais




Plantações de Plantações de legumes ou legumes ou cultivadoscultivados



PobresPobres 6868 7979 8686 8989

NormaisNormais 4949 6969 7979 9494

BoasBoas 3939 6161 7474 8080


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


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


Valores CN Valores CN (condição II – 13mm <P(condição II – 13mm <P5dias5dias < 53mm) < 53mm)::


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


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.


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.

separação dos escoamentos precipitação efetiva coeficiente de escoamento aluna de mestrado:...

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