hidrologia escoamento superficial
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Hidrologia. Escoamento superficial. Bacia hidrográfica, vazão, hidrograma.TRANSCRIPT
3.O Período de Geologia – FINOMHidrologia – Escoamento
Superficial
Prof. Márcio Santos
www.professormarciosantos2.blogspot.com.br
Escoamento Superficial
Definição:
• O escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico que estuda o deslocamento das águas na superfície da Terra.
• O estudo considera o movimento da água partir da menor porção de chuva que, caindo sobre um solomenor porção de chuva que, caindo sobre um solo(a) saturado de umidade ou(b) impermeável, escoa pela sua superfície, formando sucessivamente:– enxurradas ou torrentes, – córregos, ribeirões, rios e – lagos ou reservatórios de acumulação.
Tipos de Escoamento
• Escoamento superficial: representa o fluxo das águas sobre a superfície do solo da bacia hidrográfica e pelos seus múltiplos canais.
• Escoamento subsuperficial: é o fluxo que se dá logo abaixo da superfície, na altura das raízes da logo abaixo da superfície, na altura das raízes da vegetação.
• Escoamento subterrâneo: corresponde ao fluxo devido à contribuição do aquífero (região saturada do solo com água em movimento) aos canais superficiais (rede de drenagem).
Processos da parte terrestre
do ciclo hidrológico
Interceptação
Depressões
chuva
Escoamentosuperficial
Infiltração
evap
Percolação
Armazenamentono solo
Armazenamentono subsolo
EscoamentoSub-superficial
Vazão
no
rioEscoamentoSubterrâneo
• Chuva, infiltração, escoamento superficial, escoamento subterrâneo
Camada saturada
• Escoamento sub-superficial
• Depois da chuva: Escoamento sub-superficial eescoamento subterrâneo
Camada saturada
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo
Camada saturada
• Estiagem muito longa = rio secoRios intermitentes
Camada saturada
Geração de escoamento superficialEscoamentos na Bacia Hidrográfica
• Escoamento até a rede de drenagem
• Escoamento em rios e canais
• Escoamento em reservatórios
• O escoamento superficial começa após o início da precipitação, depois de um tempo t0.
• O intervalo decorrido corresponde à ação da interceptação pelos vegetais e obstáculos, à saturação do solo, à acumulação nas depressões do terreno e à formação de uma lâmina d’água mínima).
• À medida em que as águas vão atingindo os • À medida em que as águas vão atingindo os pontos mais baixos do terreno, passam a escoar em canículos que forma a rede de drenagem. Sob a ação da erosão, aumentam-se as dimensões desses canículos, até se formar os córregos e os rios.
� Telhados
� Ruas
� Passeios
Áreas Impermeáveis
• Geração de escoamento superficial é quase imediata • Infiltração é quase nula
� Gramados
� Solos Compactados
� Solos muito argilosos
Áreas de capacidade de infiltração limitadas
• Capacidade de infiltração é baixa
Infiltração
Escoamento
Precipitação
Intensidade da chuva x capacidade de infiltração
Infiltração
tempo
Infiltração
– Infiltra completamente no início
– Gera escoamento no fim
Chuva com intensidade constante
tempo
Infi
ltra
ção
Pre
cip
itaç
ão
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração
Chuva com intensidade constante
• Infiltra completamente no início
• Gera escoamento no fim
tempo
Infi
ltra
ção
Pre
cip
itaç
ão
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração
volume infiltrado
Chuva com intensidade constante
• Infiltra completamente no início
• Gera escoamento no fim
tempo
Infi
ltra
ção
Pre
cip
itaç
ão
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração
volume infiltrado
volume escoado
Precipitação
Escoamento em áreas de solo saturado
Infiltração
Precipitação
Escoamento em áreas de solo saturado
Solo saturado
Precipitação
Escoamento em áreas de solo saturado
Solo saturado
Escoamento
• Vazão: é o volume de água escoado por unidade de tempo em uma determinada seção do curso de água. – É comumente expressa em litros por segundo ou
metros cúbicos por segundo.
• Frequência: é número de ocorrências de uma mesma vazão em um dado intervalo de tempo.
• Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a • Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a quantidade total de água escoada pela seção e a quantidade total de água precipitada na bacia hidrográfica; – pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas
que ocorreram em um determinado intervalo de tempo.
• Tempo de concentração: é o intervalo de tempo contado a partir do início da precipitação para que toda a bacia hidrográfica correspondente passe a contribuir na seção em estudo.– Corresponde à duração da trajetória da partícula de
água que demore mais tempo para atingir a seção.
• Nível de água: é a altura atingida pela água na • Nível de água: é a altura atingida pela água na seção em relação a uma determinada referência. – Pode ser instantâneo ou a média em um determinado
intervalo de tempo (dia, mês, ano).
• Chuva efetiva: é a parcela da chuva que se transforma em escoamento superficial.
Hidrograma
• O hidrograma é o gráfico que relaciona a vazão ao tempo e é o resultado da interação de todos os componentes do ciclo hidrológico.
• Associa-se a:– Heterogeneidade da bacia
Caminhos que a água percorre– Caminhos que a água percorre
• Um hidrograma típico produzido por uma chuva intensa apresenta uma curva com um único pico.
• Picos múltiplos ocorrem se houver variações abruptas na intensidade da chuva, uma sequencia de chuvas intensas ou uma recessão anormal no escoamento subterrâneo.
Hidrograma típico
• Na seção do curso d’água, onde ocorre a vazão, após o início da precipitação, o nível da água começa a elevar-se decorrido certo tempo (t0) do início da precipitação. precipitação.
• A vazão cresce desde o instante correspondente ao ponto A até o instante correspondente ao ponto C, quando atinge seu valor máximo ( Souza Pinto, 1976)
• Terminada a precipitação, o escoamento superficial prossegue durante certo tempo e a curva da vazão vai decrescendo (trecho CB).
• A vazão neste trecho se deve principalmente à diminuição da espessura da lâmina d’água sobre a superfície do solo. A este trecho denomina-se curva de depleção do escoamento superficial. curva de depleção do escoamento superficial.
• A depleção termina quando o escoamento superficial acaba (fim da lâmina d’água), restando somente o escoamento subterrâneo.
• Na fase de recessão, somente o escoamento subterrâneo contribui para a vazão.
Formação do Hidrograma1 – Início do escoamento superficial2 – Ascensão do hidrograma3 – Pico do hidrograma4 – Recessão do hidrograma5 – Fim do escoamento superficial6 – Recessão do escoamento subterrâneo
3
Superficiale
Escoamento subterrâneo
Sub-superficial
1
2
5
4
6
Formação do hidrograma
pico
SuperficialeSub-superficial
Escoamento subterrâneo
recessão
Elementos do Hidrograma
• 1 – Tempo Zero (t0) (tempo de início) –Representa o início do hidrograma e do processo natural de escoamento.
• 2 – Tempo de Pico (tp) – tempo medido entre t0 e o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento;o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento;
3 – Tempo de Inflexão da recessão (ti) – tempo entre t0 e o ponto de inflexão do flanco recessivo do hidrograma, indica início da contribuição maior dos escoamento subterrâneo.
Elementos do Hidrograma
• 4 – Tempo de Base (tb) – corresponde ao tempo decorrente entre o t0 e o final do processo.
• 5 - Tempo do Centróide (tg) – Tempo medido entre o T0 e o que separa o hidrograma em duas porções de volumes iguais.
Fatores que influenciam o hidrograma• Relevo (densidade de drenagem, declividade da bacia, capacidade
de armazenamento e forma).Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com
pouco escoamento de base.Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o
escoamento e reduzir o pico.Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que
bacias alongadas.
• Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as • Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as perdas por evapotranspiração.
• Modificações artificiais no rio: reservatórios reduzem os picos e canalizações as aumentam.
• Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores.
• Solo: interfere na quantidade de chuva que é transformada em chuva efetiva.
Hidrograma 1
Hidrograma 2
Hidrograma 3
Hidrograma 4
Hidrograma 5
Hidrograma 6
Hidrograma 7
Hidrograma 8
Hidrograma 9
Hidrograma 10
Hidrograma 11
Hidrograma 12
Hidrograma 13
Hidrograma 14
Hidrograma 15
Hidrograma 16
Estimativa de escoamento superficial (Valoresde CN para grupos hidrogeológicos de solo)
Condições A B C D
Florestas 41 63 74 80
Campos 65 75 83 85
Plantações 62 74 82 87
• CN (Curva-Número) é um parâmetro que caracteriza o uso e ocupação do solo, utilizado no Método do SoilConservation Service (SCS), que possui grande influência na determinação
Plantações 62 74 82 87
Zona Comercial 89 92 94 95
Zona Industrial 81 88 91 93
Zona Residencial 77 85 90 92
influência na determinação da precipitação efetiva. Ele é muito importante, por exemplo, no dimensionamento da drenagem urbana, o que influencia no custo da rede de drenagem.
Material Consultado
• FRAGOSO JR. e NEVES, Marllus. Hidrologia: escoamento. CTGEC-UFAL (slides)
• PORTO, Rubem e al. Apostila Escoamento superficial: análise do hidrograma –hidrograma unitário. São Paulo : Escola hidrograma unitário. São Paulo : Escola Politécnica da USP, 1999.
• RESENDE, Marcelo Gonçalves. Hidrologia: Escoamento superficial (slides).