Escoamento Superficial e Hidrogramas: Conceitos e Métodos

ESCOAMENTO SUPERFICIAL Período remoto 20201 CONTEÚDO CONTEÚDO HIDROGRAMA ESCOAMENTO CHUVA EFETIVA COMO DETERMINAR ESCOAMENTO SUPERFICIAL O que é vazão volume de água que passa por uma determinada seção de um rio por intervalo de tempo Rios m3s 1 Estudo complexo sobre Escoamento depende da resposta da Bacia que possui variabilidade de características Depende de todos os outros processos hidrológicos na bacia HIDROGRAMA DEFINIÇÃO tl tempo de retardo entre o centro de gravidade da chuva e o centro de gravidade do hidrograma tp tempo de pico entre o centro de gravidade da chuva e o pico do hidrograma tep tempo entre picos intervalo entro o pico da chuva efetiva e pico do hidrograma tc tempo de concentração intervalo entre o fim da precipitação e o fim do escoamento superficial RELAÇÃO HIDROGRAMA E VARIÁVEIS httpsquizizzcomjoingc351617 351617 Código quizizz 351617 GERAÇÃO DE ESCOAMENTO Processo Hortoniano Se a Precipitação for superior a capacidade infiltração é gerado escoamento Precipitação sobre solos saturados Processo mais utilizado para bacias urbanas chuvas intensas ESCOAMENTO Q P I CHUVA EFETIVA MÉTODO SCS CN SCS SOIL CONSERVATION SERVICE ATUAL NATIONALCONSERVATIONCENTER NRCC A lâmina escoada durante uma chuva pelo método SCS é Variáveis Q Chuva Efetiva ou Escoamento Superficial mm P precipitação durante um evento de chuva mm S é máxima infiltração acumulada potencial mm Ia estimativa de perdas iniciais na superfície interceptação e infiltração no solo antes do início da geração de escoamento superficial mm CN Parâmetro tabelado depende do tipo e uso do solo obtido através de experimentos em bacias pequenas PARÂMETRO CN Valores aproximados do parâmetro CN para diferentes condições de cobertura vegetal uso do solo e tipos de solos A solos arenosos e de alta capacidade de infiltração B solos de média capacidade de infiltração C solos com baixa capacidade de infiltração D solos com capacidade muito baixa de infiltração Como fazer quando tenho variabilidade de tipo e uso de solo na bacia para deterimanar CN Exemplo Tabela Determinação parâmetro CN CHUVA EFETIVA PARA INTENSIDADE DE CHUVA VARIÁVEL NO TEMPO Com dados de precipitação para diferentes intervalos de tempo e com interessante de terminar o escoamento para diferentes intervalos de tempo Tempo min Precipitação mm Precipitação acumulada mm Chuva efetiva acumulada em mm Chuva efetiva por intervalo de tempo mm t1 p1 p1 Q1 Substituir Pacumlada na equação Q1 t2 p2 P1p2 Q2 Q2 Q1 t3 p3 P1p2p3 Q3 Q3 Q2Q1 t4 p4 P1p2p3p4 Q4 Q4Q3Q2Q1 EXERCÍCIO FIXAÇÃO MÉTODO CSC 1 Qual é lâmina escoada durante um evento de Precipitação total P 70 mm numa bacia hidrográfica com solos do tipo B e com cobertura de florestas 2 Uma bacia hidrográfica possui 30 de sua área urbanizada com áreas industriais e 70 com áreas rurais de plantações A bacia é formada por solos solos com capacidade muito baixa de infiltração como argila Determine o valor de CN para essa bacia 3 Qual é a lâmina escoada suerficialmente durante o evento de chuva dado na tabela abaixo numa bacia com solos com média capacidade de infiltração e cobertura vegetal de pastagens HIDROGRAMA UNITÁRIO O escoamento é gerado pelo sistema da Bacia Como usar o conhecimento apresentado anteriormente para simplificar Para uma mesma chuva a bacia geraria o mesmo escoamento E se eu conheço o comportamento para um chuva de 10mm posso conhecer para o comportamento de uma chiva de 2mm É admitido uma relação linear chuva efetiva e vazão Hidrograma unitário HIDROGRAMA UNITÁRIO O que é um hidrograma unitário Escoamento direto causado por um 1mm ou 1 cm de chuva efetiva Precipitação efetiva e unitária com intensidade constate ao longo de sua duração É distribuída uniformemente sobre uma toda a área de drenagem HIDROGRAMA UNITÁRIO PROPORCIONALIDADE Proporcionalidade 1 hidrograma unitário 2 2 hidrograma unitário dobro do hidrograma 1 exemplo HIDROGRAMA UNITÁRIO CONVOLUÇÃO Convolução A convolução ocorre com uso da 1 Proporcionalidade e 2 Superposição juntas Para eventos complexos que variam no tempo 1 Aplicação de proporcionalidade 1 hidrograma unitário 2 2 hidrograma unitário dobro do hidrograma 1 exemplo 2 Aplicação de Superposição Como Somo os hidrogramas proporcionais EXERCÍCIO 1 Exercício 1 Repetidas medições mostraram que uma pequena bacia respondia sempre da mesma forma à chuvas efetivas de 10 mm e de meia hora de duração apresentando um hidrograma unitário definido pela tabela A abaixo Desenhe o hidrograma uninário da tabela a Faça os gráficos do hidrograma unitário para a resposta da bacia ao evento de chuva definido pela tabela b Chuva efetiva 10 mm na tabela A Proporcionalidade 1 Chuva efetiva 1chuva efetiva do hidrograma modelo 2 Chuva efetiva 2chuva efetiva do hidrograma modelo 3 Chuva efetiva 3chuva efetiva do hidrograma modelo EXERCÍCIO 1 tempo horas h m3s1 Proporcionalidade R1 Hidrograma R1 Proporcionalidade R2 Hidrograma R2 Proporcionalidade R3 Hidrograma R3 HIDROGRAMA FINAL DO EVENTO soma das propocionalidades proporcionalidade superposição igual a convolução 05 05 Chuva efetiva 1chuva efetiva do hidrograma modelo h só começa em 1 hora soma da proporcionalidade R1R2R3 1 2 Chuva efetiva 2chuva efetiva do hidrograma modelo h só começa em 15 15 4 Chuva efetiva 3chuva efetiva do hidrograma modelo h 2 7 25 5 3 3 35 18 4 15 45 1 5 55 HIDROGRAMA UNITÁRIO Hidrograma sintético triangular SCS soil conservation center Relações de tempo e vazão estimadas baseadas no tempo de concentração e na área da bacia É estimada por um triângulo definida pela vazão de pico e pelo tempo de base HIDROGRAMA UNITÁRIO TRIANGULAR Tempo de pico tp é 60 do tempo de concentração de concentração da bacia tp06tc em horas Tempo de subida do hidrogramaTp Tp tpd2 sendo a duração da chuva horas Tempo de Base do Hidrograma tb tb Tp167Tp horas Tempo de recessão do hidrograma triangular a partir do tempo de pico até retornar a zero É 67 maior que o tempo de subida Tempo de concentração exemplo para bacias até 5840Km2 Sendo L comprimento em Km S a declicidade do curso principal adimensional tc em minutos HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO O volume escoado por uma chuva efetiva é o produto da Área da bacia a Lâmina da chuva efetiva V PefetA peft é chuva efetiva unitária O volume também pode ser calculado pela área sob a curva do hidrograma triangular de duração total tb e de vazão de pico tbV qptb2 Igualando ambas equações qp 0208 ATp qp em m3s1 por mm de chuva efetiva A em km2 e TP tempo de pico em horas EXERCÍCIO HIDROGRAMA SINTÉTICO SCS 2 Construa um hidrograma unitário para a chuva de duração de 10 minutos em uma bacia de 30 Km² de área de drenagem comprimento do talvegue de 3100 m ao longo do qual existe uma diferença de altitude de 93m REFERÊNCIAS TUCCI Carlos EM Org Hidrologia Ciências e aplicação Porto Alegre Ed da Universidade ABRH EDUSP 1993 943p COLLISCHONN W e DORNELLES F Hidrologia para Engenharia e Ciências Ambientais Coleção ABRH de Recursos Hídricos Editora ABRH 336 p 2015