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

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.

FASES DO CICLO DE ESCOAMENTO 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.

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.

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;

Tipos de escoamento: A Qs Seção do rio Qss Qb Seção do Riacho Seção AA Rede de Drenagem Qs Qss Qb Seção do rio Seção AA Seção do Riacho Q = Qs + Qss + Qb Qs = escoamento superficial, Qss = escoamento sub-superficial Qb = escoamento de base (ou subterrâneo)

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

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 =

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. Qss Seção AA

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 Qb Seção AA

Classificação do Escoamento de Base Efêmero: P Qs Qss Lençol 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.)

Intermitente: P Qs Lençol Qss 1) chuvoso 2) estiagem Qb 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.

Perene: P Qs Lençol Qss 1) chuvoso 2) estiagem 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.

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).

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

HIDROGRAMA Tempo (h) Hietograma da chuva Qmax = vazão de pico Q (m3/s) Hidrograma da cheia Q(t) = Qs + Qss + Qb Qmax = vazão de pico Q(t) t

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

CARACTERÍSTICAS 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)

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

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.

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 L H

Conceitos Importantes 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.

Onde: T é a coeficiente de transmissividade (m2/s) 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 (m2/s) K é a condutividade hidráulica (m/dia; m/s); b é a espessura do aqüífero confinado (m). b

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.

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 d’água retorna ao nível original (recuperação).

Até a próxima aula! isabel.mota@yahoo.com.br