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ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro UFCG / CTRN / PPGECA / AERH DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA.

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1 ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro UFCG / CTRN / PPGECA / AERH DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA PROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO

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3 Escoamento Define-se como o movimento das águas na superfície do solo, na interface entre a superfície e o interior do solo e no lençol subterrâneo; Os escoamentos são governados fundamentalmente pela ação da gravidade; O escoamento é caracterizado quantitativamente por variáveis como a velocidade, a vazão ou lâmina equivalente; A estimativa do escoamento é feita por equações de conservação de massa, energia e quantidade de movimento.

4 FASES DO CICLO DE ESCOAMENTO 1ª Fase Período de estiagem vegetação e solo com pouca umidade; Início da precipitação boa parte da água é interceptada pela vegetação e a chuva que chega ao chão é infiltrada no solo; Vegetação parte de água que fica retida é evaporada.

5 2ª Fase Continuidade da precipitação a capacidade de retenção da vegetação é esgotada, e a água cai sobre o solo; Capacidade de infiltração uma parte da água infiltra no solo e depois do solo saturado, inicia-se o processo de esc. superficial; Água infiltrada no solo começa a percolar na direção dos aqüíferos subterrâneos.

6 3ª Fase Precipitação acaba o escoamento superficial diminui podendo chegar a cessar, a evaporação e a infiltração continuam a retirar água da vegetação e das poças na superfície do solo;

7 QsQs Q ss QbQb Seção do rio Seção AA Seção do Riacho Q = Q s + Q ss + Q b Q s = escoamento superficial, Q ss = escoamento sub-superficial Q b = escoamento de base (ou subterrâneo) Tipos de escoamento: A A Seção AA Rede de Drenagem

8 Escoamento Superficial O escoamento superficial é de grande importância pois vai definir: O volume escoado A vazão de enchente (cheia máxima) QsQs Seção AA

9 Escoamento Superficial A geração do Escoamento pode ser pelo excesso de chuva ou pela chuva sobre um solo saturado. Volume Infiltrado i, f t f i Excesso que se converte em lâmina do escoamento ou chuva efetiva Pe Ia = Abstração iniciais (infiltra na taxa da chuva) Infiltração na Taxa Potencial Ia + Pe =

10 Escoamento Sub-superficial O escoamento sub-superficial é de grande importância para: A umidade da zona radicular; O processo de percolação de água para o lençol. O primeiro está interligado com o processo de evapotranspiração, enquanto o segundo vai influir na recarga do lençol subterrâneo. Q ss Seção AA

11 Escoamento de Base O escoamento de base é de grande importância para: O armazenamento subterrâneo Integração do aqüífero com o rio O primeiro define o potencial do aqüífero para possível exploração e o segundo define se o rio é: Efêmero Intermitente Perene QbQb Seção AA

12 Classificação do Escoamento de Base O escoamento é efêmero quando o nível do lençol freático sempre fica abaixo da calha do rio; O escoamento só acontece após a precipitação e só há contribuição do escoamento superficial. Exemplos: os rios de regiões bastante secas, com solo sem capacidade de armazenamento (solos rochosos, leitos impermeáveis, etc.) P QsQs Q ss Lençol Efêmero:

13 O escoamento é intermitente ocorre logo após as chuvas, porém nível do lençol freático pode variar (subindo ou descendo) podendo contribuir para o escoamento total na seção do rio. Exemplos: os rios do Nordeste em geral. Intermitente: QbQb P QsQs Lençol Q ss 1) chuvoso 2) estiagem

14 O escoamento é dito perene quando o nível do lençol freático fica sempre acima do leito do rio, mesmo durante o período de estiagem (2). Exemplos: os grandes rios como Amazonas, Nilo, Danúbio, Reno, etc. Perene: P QsQs Lençol Q ss 1) chuvoso 2) estiagem

15 Fatores que Influenciam o Escoamento Climáticos: Precipitação Fisiográficos: Área e forma da bacia Solo (capacidade de infiltração); Cobertura (vegetação, urbanização); relevo (declividade); umidade antecedente; Obras de utilização e controle (barragens, irrigação).

16 HIDROGRAMA Denomina-se hidrograma o gráfico que relaciona a vazão no tempo. Em geral Q varia com o tempo. QsQs Q ss QbQb Seção do rio Seção AA Seção do Riacho Seção do Riacho Q = Qs+Qss+Qb

17 Tempo (h) Hietograma da chuva Tempo (h) Q (m 3 /s) Hidrograma da cheia Q(t) = Q s + Q ss + Q b Q max = vazão de pico Q(t) t HIDROGRAMA

18 Características do Hidrograma Volume do escoamento: Área sob o hidrograma Vazão de pico: Vazão máxima observada no hidrograma Tempo do escoamento: Duração do escoamento

19 CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA i = intensidade da chuva f = capacidade de infiltração G i = centro de massa da chuva efetiva i, f QB titi tftf tltl A C tptp tctc Q pico GhGh GiGi trtr tmtm tbtb A – início do escoamento B – momento do pico do escoamento C – final do escoamento rápido G h = centro de massa do hidrograma t l = tempo de retardo (lag time) t p = tempo do pico t c = tempo de concentração t m = tempo de ascensão t b = tempo de base = t f - t i t r = tempo de descida (recessão)

20 Tempo de retardo (t l ): tempo entre os centros de massa da chuva e do hidrograma. Tempo de pico (t p ): tempo entre o centro de massa da chuva e o pico do hidrograma. Tempo de ascensão (t m ): tempo do início da chuva ao pico do hidrograma. Tempo de base (t b ): duração do escoamento superficial direto. Tempo de concentração (t c ): é o tempo necessário para a água precipitada no ponto mais distante na bacia, deslocar-se até a seção principal. CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

21 Águas Subterrâneas Do ponto de vista hidrológico, a água encontrada na zona saturada do solo, chamada de aqüífero, é dita subterrânea. Aqüífero: Formação porosa (camada ou estrato) de rocha, areia capaz de armazenar e transmitir água através dos poros. Os aqüíferos têm propriedades ligadas ao armazenamento de água no solo tais como a porosidade, a condutividade hidráulica, a umidade, etc.

22 Lei de Darcy A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos saturados e é representada pela seguinte equação: Onde: V = velocidade da água através do meio poroso; K = condutividade hidráulica saturada dh = variação de Carga Piezométrica dx = variação de comprimento na direção do fluxo dh/dx = perda de carga K Q Q L H

23 Condutividade Hidráulica K medida da habilidade de um aqüífero conduzir água através do meio poroso; Na areia a velocidade do fluxo é maior, então K é maior Na argila a velocidade do fluxo é menor, então o K é menor. Conceitos Importantes

24 Trasmissividade T corresponde à quantidade de água que pode ser transmitida horizontalmente por toda a espessura saturada do aqüífero; T = K. b Onde: T é a coeficiente de transmissividade (m 2 /s) K é a condutividade hidráulica (m/dia; m/s); b é a espessura do aqüífero confinado (m). b

25 Tipos de Aqüíferos Não-Confinado (Freáticos ou Livres): Aqüífero encerrado apenas por uma formação impermeável na parte de abaixo. A água num aqüífero livre é também dita lençol freático.. Confinado (Artesiano ou Cativo): Aqüífero encerrado entre formações impermeáveis ou quase impermeáveis. Ele está sob pressão maior do que a pressão atmosférica. A água num aqüífero confinado é também dita lençol artesiano.

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27 Hidráulica de Poços Poço é uma obra de engenharia regida por norma técnica destinada a captação de água do aqüífero; Quando iniciamos o bombeamento de um poço, ocorre um rebaixamento do nível da água do aqüífero, criando um gradiente hidráulico (uma diferença de pressão) entre este local e suas vizinhanças. Este gradiente provoca o fluxo de água do aqüífero para o poço, enquanto estiver sendo processado o bombeamento. Se o bombeamento parar, o nível dágua retorna ao nível original (recuperação).

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29 Até a próxima aula!


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