HIDROGRAMA Revisão e Exercícios Hidrologia

HIDROGRAMA O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a vazão no tempo. A distribuição da vazão no tempo é resultado da interação de todos os componente do ciclo hidrológico entre a ocorrência da precipitação e a vazão na bacia hidrográfica. 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 =

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA Após o início da chuva há um intervalo de tempo (retardo da resposta) até que as vazões comecem a se elevar, devido às perdas iniciais (interceptação vegetal e depressões do solo) e ao tempo de deslocamento da água na própria bacia; As vazões, então, elevam-se rapidamente (gradiente maior que na fase de recessão) até atingir o pico do hidrograma, sendo predominante neste período o escoamento superficial; Após atingir o pico do hidrograma (vazão máxima) inicia-se um período de recessão, no qual é possível observar um ponto de inflexão que caracteriza o fim do escoamento superficial e a conseqüente predominância do escoamento subterrâneo; E após o ponto de inflexão, as vazões decorrem basicamente do escoamento subterrâneo.

COMPONENTES DO HIDROGRAMA i, f Q B ti tf tl A C tp tc Qpico Gh Gi tr tm tb i = intensidade da chuva f = capacidade de infiltração Gi = centro de massa da chuva efetiva A – início do escoamento B – momento do pico do escoamento C – final do escoamento rápido Gh = centro de massa do hidrograma tl = tempo de retardo (lag time) tp = tempo do pico tc = tempo de concentração tm = tempo de ascensão tb = tempo de base = tf - ti tr = tempo de descida (recessão)

COMPONENTES DO HIDROGRAMA Tempo de retardo (tl) – intervalo entre os centros de gravidade da precipitação e do hidrograma. Tempo de pico (tp) – intervalo entre o centro de gravidade da precipitação e o pico do hidrograma. Tempo de concentração (tc) – intervalo para que a precipitação no ponto mais distante atinja a seção principal, também é definido como o intervalo entre o fim da precipitação e o ponto de inflexão do hidrograma (final do escoamento superficial). Tempo de ascensão ™ – intervalo entre o início da chuva e o pico do hidrograma. Tempo de base (tb) – intervalo entre o início da precipitação e o momento em que o rio volta à situação original. Tempo de recessão (te) – tempo necessário até atingir o ponto de inflexão.

FATORES Os principais fatores que influenciam a forma do hidrograma são: relevo (densidade de drenagem, declividade do rio ou da bacia, capacidade de armazenamento e forma da bacia); cobertura da bacia (vegetação e áreas impermeabilizadas); modificações artificiais no rio (regularização e canalização); distribuição, duração e intensidade da precipitação (em bacias pequenas, precipitações convectivas podem provocar maiores enchentes, enquanto em bacias maiores as chuvas frontais resultam em maiores vazões); e solo (condições iniciais de umidade).

EXERCÍCIOS 01. Em uma pequena bacia hidrográfica, com dada curva de capacidade de infiltração, se forem observados dois eventos de precipitação, com mesma lâmina total precipitada e mesma duração, mas com distribuições temporais distintas, deve-se também esperar hidrogramas com formas e dimensões distintas. Dê um exemplo desta afirmação, desenhando uma curva de capacidade de infiltração para a bacia, dois hietogramas distintos e os correspondentes hidrogramas.

EXERCÍCIOS 02. Construa o hietograma e o hidrograma para os eventos de precipitação 1 e 2 dados abaixo, observando seus componentes. evento1 (15min) P (mm) Q (m³/s) 1 2 3,2 1,0 3 6,3 4,0 4 11,7 43,2 5 0,7 48,0 6 0,3 32,0 7 0,5 21,0 8 15,0 9 8,8 10 0,2 6,2 11 0,1 5,0 12 4,2 13 14 3,7 15 3,3 16 3,0 17 2,6 evento2 (15min) P (mm) Q (m³/s) 1 2 0,9 3 3,3 4 6,4 3,9 5 11,8 14,1 6 0,8 35,6 7 0,2 56,0 8 0,5 60,6 9 0,3 50,0 10 0,4 32,2 11 19,4 12 12,7 13 8,8 14 6,1 15 4,2 16 2,9 17 2,2

EXERCÍCIOS Evento 1 Evento 2

EXERCÍCIOS 03. As Figuras 1A e 1B mostram três tipos de solos representados por tanques que podem armazenar certa quantidade de água e em seguida escoar. Considerando os três tipos de solos e as taxas de precipitação diferentes para a Figura 1A e Figura 1B, explique: (a) Como ocorrem os dois processos de geração de escoamento superficial mostrados nas Figuras 1 A e 1B. (b) Por que, mesmo sob uma mesma taxa de precipitação para os solos areia, silte e argila, na Figura 1B, não ocorre escoamento superficial na areia. Solo saturado Solo não-saturado Figura 1A Figura 1B