Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista

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1 Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista
Universidade Federal de Campina Grande – UFCG DEC/CCT/UFCG – Pós-Graduação Área de concentração: Recursos Hídricos ESTÁGIO DOCÊNCIA Disciplina: Hidrologia Aplicada Separação dos Escoamentos Precipitação Efetiva Coeficiente de Escoamento Aluna de mestrado: Myrla de Souza Batista

2 Separação do Escoamento

3 1ª Separação do Escoamento
Qs Qss Qb Seção do rio Seção AA Seção do Riacho Q = Qs + Qss + Qb tb A C ti tf t B Qs = escoamento mais rápido Qss = escoamento mais lento que Qs Qb = escoamento muito lento A = início do escoamento C = fim do escoamento rápico

4 1ª Separação do Escoamento
A separação do escoamento de base Qb do escoamento superficial + sub-superficial (Qs+Qss) é realizada a partir da ligação dos pontos A e C do hidrograma por uma linha reta. Qs + Qss encontra-se acima da reta AC Qb encontra-se abaixo da reta AC Q Escoamento Superficial + Sub-superficial C A Escoamento de Base t ti tf tb

5 1ª Separação do Escoamento
Precipitação Efetiva (Pe): Parte da Chuva que infiltra i, f A  O ponto A é caracterizado pelo início da ascensão do hidrograma; C  O ponto C é caracterizado pelo término do escoamento superficial + sub-superficial e pelo início da recessão, ou pela mudança de declividade no hidrograma. Escoamento Superficial + Sub-superficial A C ti tf Escoamento de Base tb t Q

6 1ª Separação do Escoamento
(Qs + Qss) (t) Qb (t) B Q t A C Q(t) Q(t)  Vazão total do escoamento para o tempo t; (Qs+Qss) (t)  Vazão do escoamento superficial + sub-superficial para o tempo t; Qb(t)  Vazão do escoamento de base para o tempo t.

7 2ª Separação do Escoamento
Determina qual o hidrograma do escoamento superficial + sub-superfícial a partir da variação da vazão Qs + Qss ao longo do tempo. A separação do escoamento superficial do escoamento sub-superficial é realizada a partir da ligação dos pontos A e D por uma linha reta, semelhante a 1ª separação. (Qs +Qss) t ti tf B A C

8 2ª Separação do Escoamento
B A D Qs + Qss Escoamento Superficial (Qs) Escoamento Sub-superficial (Qss) C t ti tf A  O ponto A é caracterizado pelo início da ascensão do hidrograma; D  O ponto D é caracterizado pelo término do escoamento superficial e pelo início da recessão, ou pela mudança de declividade no hidrograma.

9 2ª Separação do Escoamento
Qs(t) Qss(t) t B A D (Qs+Qss) (t) C (Qs+Qss) Q(t)  Vazão total do escoamento para o tempo t; Qs(t)  Vazão do escoamento superficial para o tempo t; Qss(t)  Vazão do escoamento sub-superficial para o tempo t.

10 Precipitação Efetiva

11 Precipitação Efetiva (Pe)
Parcela da chuva que se transforma em escoamento superficial devida ao excesso de chuva sobre a capacidade de infiltração do solo: Separando o hidrograma superficial, a precipitação efetiva deve ser igual ao volume do escoamento superficial dividido pela área da bacia. Pe = Ves / Abacia t Precipitação Efetiva (Pe): Parte da Chuva que infiltra i, f

12 Precipitação Efetiva (Pe)
Método de Horton 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); i, f t f i Pe A área sob o gráfico é igual a Lamina infiltrada em mm A área sobre o gráfico é igual a precipitação efetiva em mm

13 Precipitação Efetiva (Pe)
Método CN para cálculo da Chuva Efetiva Para este método a precipitação efetiva é calculada pela equação seguinte: → Para P  Ia Onde: Pe  Precipitação Efetiva (mm); P  Precipitação (mm); S  Capacidade de Armazenamento (mm); Ia = 0,2 . S  Abstração Inicial.

14 Precipitação Efetiva (Pe)
Método CN para cálculo da Chuva Efetiva Este método permite determinar a capacidade de armazenamento do solo (S) em função do grupo de solo (A, B, C ou D), da umidade antecedente e do uso do solo pela equação: 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.

15 GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS
Grupo A – Solos arenosos profundos; tem alta capacidade de infiltração e geram pequenos escoamentos; Grupo B – Solos franco arenosos pouco profundos; tem menor capacidade de infiltração e geram maiores escoamentos do que o solo A; Grupo C – Solos franco argilosos; tem menor capacidade de infiltração e geram maiores escoamento do que A e B. Grupo D – Solos argilosos expansivos; tem baixa capacidade de infiltração e geram grandes escoamentos.

16 Método da Curva Número (CN)
Valores CN (condição II – 13 mm <P5dias < 53mm): Uso do solo Superfície A B C D Solo lavrado Com sulcos retilíneos 77 86 91 94 Em fileiras retas 70 80 87 90 Plantações regulares Em curva de nível 67 83 Terraceado em nível 64 76 84 88 Plantações de cereais 62 74 82 85 60 71 79 75 Plantações de legumes ou cultivados 72 81 57 78 89 Pobres 68 Normais 49 69 Boas 39 61

17 Método da Curva Número (CN)
Valores CN (condição II – 13mm <P5dias < 53mm): Uso do solo Superfície A B C D Pastagens Pobres, em curva de nível 47 67 81 88 Normais, em curva de nível 25 59 75 83 Boas, em curva de nível 6 35 70 79 Esparsas, de baixa transpiração 45 66 77 Normais 36 60 73 Densas, de alta transpiração 55 Chácaras Estradas de Terra 56 86 91 Más 72 82 87 89 De superfície dura 74 84 90 92 Florestas Muito esparsas, baixa transpiração Esparsas 46 68 78 Densas, alta transpiração 26 52 62 69 76

18 Método da Curva Número (CN)
Umidade antecedente do solo Condição I (seca: P5dias < 13 mm) Condição II (normal: 13 < P5dias < 53 mm) Condição III (úmida: P5dias > 53 mm)

19 Coeficiente de Escoamento Superficial

20 Coeficiente de Escoamento Superficial
Coeficiente de escoamento superficial (ou coeficiente de deflúvio ou coeficiente de “run off”) É a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado. C = Vs / V = (A . Pe) / (A . P) C = Pe / P Varia com as características da bacia (bacias impermeáveis geram maior escoamento superficial relativamente; áreas urbanas: 0,7<C<0,9; e áreas rurais: 0,1<C<0,3.

21 Obrigada pela Atenção! Vamos exercitar? Exercício

22 Exercício Com base nos dados do evento de chuva e cheia na bacia de Umburana (10,7 km2): Construir o hietograma da chuva Construir o hidrograma da cheia Construir o hidrograma superficial + sub-superficial Construir o hidrograma superficial Determinar o volume do escoamento superficial; Determinar a lâmina do escoamento superficial (precipitação efetiva) pelo hidrograma superficial Determinar a lâmina e o volume infiltrados pelo hietograma utilizando a curva de capacidade de infiltração de Horton ajustada

23 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 11:00 12,90 11:20 6,60 11:40 12:00 12:20 12,40 12:40 9,10 13:00 13:20 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 19:15 1,76

24 Exercício A partir dos dados da questão anterior, determinar :
A precipitação Efetiva pelo método CN, considerando que a bacia de Umburana tem CN igual a 98 ; Calcule o coeficiente de escoamento superficial coma precipitação efetiva encontrada a partir do: Hidrograma superficial; Método de Horton; Metodo CN Compare a precipitação efetiva encontrada pelos três métodos.

25 Exercício Um pequena sub-bacia com apenas de 380 m², tem uma variação de armazenamento + infiltração de 2 mm e uma evapotranspiração + intercepção de 3 mm. Para uma chuva de 10 mm que tenha durado um dia, determine : A lâmina média escoada para esta chuva; A vazão Q (m3/s); A vazão específica q (l/s/m2); O coeficiente de escoamento superficial(C). Obs.: Usem a equação do balanço hídrico.