Separação dos Escoamentos Precipitação Efetiva Coeficiente de Escoamento 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 do Escoamento

1ª Separação do Escoamento Q s = escoamento mais rápido Q ss = escoamento mais lento que Q s Q b = escoamento muito lento A = início do escoamento C = fim do escoamento rápico QsQs Q ss QbQb Seção do rio Seção AA Seção do Riacho Q = Qs + Qss + Qb tbtb A C titi tftf t B

1ª Separação do Escoamento A separação do escoamento de base Q b do escoamento superficial + sub-superficial (Q s +Q ss ) é realizada a partir da ligação dos pontos A e C do hidrograma por uma linha reta. A separação do escoamento de base Q b do escoamento superficial + sub-superficial (Q s +Q ss ) é realizada a partir da ligação dos pontos A e C do hidrograma por uma linha reta. Q s + Q ss encontra-se acima da reta AC Q s + Q ss encontra-se acima da reta AC Q b encontra-se abaixo da reta AC Q b encontra-se abaixo da reta AC A C titi tftf Escoamento Superficial + Sub-superficial Escoamento de Base tbtb t Q

1ª Separação do Escoamento t Precipitação Efetiva (P e ): Parte da Chuva que infiltra i, f Escoamento Superficial + Sub-superficial A C titi tftf Escoamento de Base tbtb t Q A  O ponto A é caracterizado pelo início da ascensão do hidrograma; 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. 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.

1ª Separação do Escoamento Q(t)  Vazão total do escoamento para o tempo t; (Q s +Q ss ) (t)  Vazão do escoamento superficial + sub-superficial para o tempo t; Q b (t)  Vazão do escoamento de base para o tempo t. (Q s + Q ss ) (t) Q b (t) B Q t t A C Q(t)

2ª Separação do Escoamento Determina qual o hidrograma do escoamento superficial + sub- superfícial a partir da variação da vazão Q s + Q ss ao longo do tempo. Determina qual o hidrograma do escoamento superficial + sub- superfícial a partir da variação da vazão Q s + Q ss 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. 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. (Q s +Q ss ) t titi tftf B A C

2ª Separação do Escoamento 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. Escoamento Superficial (Q s ) Escoamento Sub-superficial (Q ss ) Q s + Q ss t titi tftf B A D C

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

Precipitação Efetiva

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

Precipitação Efetiva (Pe) Método de Horton Onde: f é a capacidade de infiltração no tempo t (mm/h) f 0 é a capacidade de infiltração inicial para t = 0 (mm/h); f c 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 i Pe

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

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.

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.

Método da Curva Número (CN) Valores CN (condição II – 13 mm <P 5dias < 53mm): Uso do solo SuperfícieABCD Solo lavrado Com sulcos retilíneos Em fileiras retas Plantações regulares Em curva de nível Terraceado em nível Em fileiras retas Plantações de cereais Em curva de nível Terraceado em nível Em fileiras retas Plantações de legumes ou cultivados Em curva de nível Terraceado em nível Pobres Normais Boas

Método da Curva Número (CN) Uso do solo SuperfícieABCD Pastagens Pobres, em curva de nível Normais, em curva de nível Boas, em curva de nível Esparsas, de baixa transpiração Normais Densas, de alta transpiração Chácaras Estradas de Terra Normais Más De superfície dura Florestas Muito esparsas, baixa transpiração Esparsas Densas, alta transpiração Normais Valores CN (condição II – 13mm <P 5dias < 53mm):

Método da Curva Número (CN) Umidade antecedente do solo Umidade antecedente do solo Condição I (seca: P 5dias < 13 mm) Condição I (seca: P 5dias < 13 mm) Condição II (normal: 13 < P 5dias < 53 mm) Condição II (normal: 13 < P 5dias < 53 mm) Condição III (úmida: P 5dias > 53 mm) Condição III (úmida: P 5dias > 53 mm)

Coeficiente de Escoamento Superficial

Coeficiente de escoamento superficial (ou coeficiente de deflúvio ou coeficiente de “run off”) 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. É a razão entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de água precipitado. C = V s / V = (A. P e ) / (A. P) C = P e / 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. 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.

Obrigada pela Atenção! Vamos exercitar? Exercício

Exercício 1.Com base nos dados do evento de chuva e cheia na bacia de Umburana (10,7 km 2 ): a)Construir o hietograma da chuva b)Construir o hidrograma da cheia c)Construir o hidrograma superficial + sub-superficial d)Construir o hidrograma superficial e)Determinar o volume do escoamento superficial; f)Determinar a lâmina do escoamento superficial (precipitação efetiva) pelo hidrograma superficial g)Determinar a lâmina e o volume infiltrados pelo hietograma utilizando a curva de capacidade de infiltração de Horton ajustada

HorárioQ (m³/s) 7:005,00 7:363,00 7:562,00 8:300,69 9:362,02 10:4017,97 11:0021,30 12:0012,89 13:004,92 14:003,36 15:002,58 16:002,19 17:002,11 18:001,91 19:001,91 19:151,76 Horárioi (mm/h)f (mm/h) 7:000,00120,00 7:200,2552,36 7:400,4527,48 8:0038,1718,33 8:2035,3314,96 8:4023,5113,72 9:004,7013,27 9:200,6013,10 9:405,6013,04 10:002,3513,01 10:201,1813,00 10:4010,0013,00 11:0012,9013,00 11:206,6013,00 11:401,1813,00 12:0012,9013,00 12:2012,4013,00 12:409,1013,00 13:001,1813,00 13:200,0013,00

Exercício 2.A partir dos dados da questão anterior, determinar : a)A precipitação Efetiva pelo método CN, considerando que a bacia de Umburana tem CN igual a 98 ; b)Calcule o coeficiente de escoamento superficial coma precipitação efetiva encontrada a partir do:  Hidrograma superficial;  Método de Horton;  Metodo CN c)Compare a precipitação efetiva encontrada pelos três métodos.

Exercício 3.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)A lâmina média escoada para esta chuva; b)A vazão Q (m 3 /s); c)A vazão específica q (l/s/m 2 ); d)O coeficiente de escoamento superficial(C). Obs.: Usem a equação do balanço hídrico.