Gerenciamento Municipal de Recursos Hídricos

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sol nuvens nuvens precipitação precipitação precipitação transpiração Intercepção vegetal evaporação evaporação escoamento superficial escoamento superficial infiltração infiltração rio oceano escoamento subterrâneo escoamento subterrâneo solo infiltração

Escoamento superficial: é o fenômeno caracterizado pelo deslocamento da água sobre a superfície do terreno. o escoamento superficial pode ser: Difuso: o escoamento da massa líquida ocorre sobre uma área da superfície do solo, sendo possível identificar um sentido preferencial do movimento mas não um caminho preferencial para o deslocamento; o escoamento dá-se em uma camada de pequena espessura, aproximadamente uniforme Concentrado: o escoamento da massa líquida ocorre sobre uma área da superfície do solo, sendo possível identificar um sentido preferencial do movimento e, claramente, um caminho preferencial para o deslocamento; o escoamento ocorre em pequenos canais que vão aumentando de largura e profundidade na medida que seguem sua trajetória

Escoamento superficial: fatores intervenientes  Precipitação: chuvas de grande intensidade, grande volume precipitado; grande volume escoado;  Umidade do solo: elevado teor de umidade, rápida saturação do solo, mais rápido forma-se o escoamento; grande volume escoado;  Área da bacia: grande área; grande volume de chuva captado; grande volume escoado;  Topografia do terreno: terreno plano; infiltração favorecida; pequeno volume escoado;  Uso e ocupação do solo: solo vegetado, intercepção elevada; infiltração favorecida; pequeno volume escoado;  Características do solo: solo permeável, infiltração favorecida; pequeno volume escoado

Escoamento superficial: grandezas características Relativas aos cursos de água (escoamento concentrado):  Nível d´água: h altura da lâmina d´água em uma seção transversal em relação a um plano de referência; medido com auxílio de réguas limnimétricas convenientemente instaladas às margens dos cursos de água ou com registradores gráficos conhecidos como linígrafos.  Vazão: Q quantidade de água que atravessa uma seção transversal de referência em uma unidade de tempo; medida através de estruturas hidráulicas em pequenos cursos de água ou calculada a partir de características hidráulicas e morfológicas do escoamento e do canal em grandes cursos d´água.

Escoamento superficial: grandezas características Relativas à bacia (escoamento difuso + concentrado):  Coeficiente de escoamento superficial: Cs relação entre o volume de água escoado superficialmente e o volume precipitado; calculado a partir do conhecimento dos respectivos volumes para um evento chuvoso ou para um período de tempo específico.  Tempo de concentração: tc tempo necessário para que toda bacia contribua para a seção transversal de referência; calculado a partir do hidrograma de cheia ou através de fórmulas empíricas.

Posto(Estação) limnimétrica: vista em planta da seção de réguas referência de nível 20 lance de régua 30 lance de régua 10 lance de régua

Posto (estação) limnimétrica: corte transversal referência de nível (RN) 30 lance de régua 20 lance de régua “zero” da régua 10 lance de régua

Posto (estação) limnigráfica: corte transversal Linígrafo de bóia Linígrafo de pressão referência de nível (RN) tubulação de pressão contra-peso poço do linígrafo bóia

Medição de vazão através de estruturas hidráulicas vertedor altura crítica Curva de calibração ou curva-chave da estrutura h1 Q1 H(m) h1 altura crítica calha Q1 Q(m3/s) h1 Q1

Cálculo da vazão pelo método do flutuador A1 t = t0 flutuador d A2 t = t1 Equação da continuidade

Vista em planta da seção de réguas e da seção de medição de vazão PI PF referência de nível 20 lance de régua 30 lance de régua 10 lance de régua PI PF

Cálculo da vazão através do método área-velocidade com emprego de molinete fluviométrico verticais de medida de velocidade régua limnimétrica 1 2 3 n-1 n V3,20 V3,80 V3 - velocidade média na vertical 3 V3,20 - velocidade medida a 20% da profundidade V3,80- velocidade medida a 80% da profundidade A2 A3 Q - vazão na seção considerada A1, A2, A3,... - área do segmento formado por duas meia-seções entre verticais adjacentes v1, v2, v3, velocidade média nas verticais 1, 2, 3,...

Perfis típicos de distribuição de velocidade em escoamentos á superfície livre a distribuição transversal da velocidade aproximadamente parabólica a distribuição vertical da velocidade aproximadamente parabólica

Medidas instantâneas de velocidade na seção transversal do rio Cálculo da vazão instantânea Estabelecimento da relação entre altura da lâmina d´água e vazão (curva-chave) da seção transversal do rio Características da seção transversal do rio (forma e dimensões) Altura da lâmina d´água próximo a seção de medição

Construção da curva-chave de um curso d´água natural referência de nível trecho medido trecho extrapolado H (m) h4    Q4     30 lance de régua h3           h3   h4  Q3   h2     20 lance de régua h1 Q2  10 lance de régua h1   Q1 Q1 Q2 Q3 Q4 Q (m3/s)

Utilização da curva-chave de um curso d´água natural trecho medido trecho extrapolado H (m) h8 h8        h7         30 lance de régua   h7     h6     h6  h5  20 lance de régua   h5 10 lance de régua Q5 Q6 Q7 Q8 Q (m3/s)

Com o conhecimento da relação entre altura da lâmina d´água e vazão (curva-chave) da seção transversal do rio O conjunto de valores diários de vazão ao longo do tempo constituem as séries históricas de vazão Estimo a vazão na seção transversal do rio para qualquer altura de lâmina d´água Com leituras diárias de altura da lâmina d´água nas réguas linimétricas, próximo a seção de medição

Hidrograma de descargas médias diárias da estação de Mateus Leme no ribeirão Mateus Leme ( ) no ano de 1977 8,00 7,00 6,00 5,00 Vazões (m3/s) 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 janeiro março maio julho setembro novembro fevereiro abril junho agosto outubro dezembro tempo (meses)

Hidrograma de cheia típico vazão de pico área do “triângulo” ABC é o volume escoado superficialmente B curva de recessão do escoamento curva de concentração do escoamento curva de depleção do escoamento C escoamento superficial A escoamento subterrâneo

.... pn parcela da precipitação que se infiltra no solo Hidrograma de cheia típico para uma precipitação precipitação interceptada X precipitação efetiva que se transforma em escoamento superficial Coeficiente de escoamento superficial Ves X tc -tempo de concentração da bacia

Balanço hídrico: relação dos volumes que entram, que se acumulam e que saem de uma superfície  a superfície do planeta;  uma bacia hidrográfica;  um lago ou reservatório

Balanço hídrico no planeta sol Umidade atmosférica 39 Precipitação 100 Evaporação 424 Precipitação 385 Evapotranspiração 61 escoamento superficial 38 rio oceano escoamento subterrâneo 1 solo

Balanço hídrico em uma bacia hidrográfica P - precipitação; E - evaporação; T - transpiração; Q - escoamento superficial; G - escoamento subterrâneo; I - infiltração; S - armazenamento na bacia P sol nuvens Tc Ec Sc Ge Q Sub-índices: “c” - acima da superfície; “b” - abaixo da superfície; “e” - entrada no sistema; “s” - saída do sistema. Eb Qb Sb infiltração Gs infiltração Tb I substrato impermeável

Equação do balanço hídrico O que ocorre acima da superfície do solo: P + Qb - Q - Ec - Tc - I = Sc O que ocorre abaixo da superfície do solo: I + Ge - Gs - Qb -Eb -Tb = Sb Combinado as duas equações: P + Ge - Gs - Q - (Ec + Eb) - ( Tc + Tb) = Sc + Sb

Balanço hídrico de um reservatório crista ou soleira do vertedor P Ep I  V barragem V O

Balanço hídrico de um reservatório Sendo: I = vazão média afluente média ao reservatório; P = precipitação sobre o reservatório; Ep = evaporação potencial média; A = área do reservatório; O = vazão média afluente média ao reservatório.

Balanço hídrico de um reservatório aplicado ao cálculo da evaporação potencial Isolando Ep e ajustando unidades, obtém-se: I = vazão média afluente média ao reservatório no período considerado (m3/s); P = precipitação total sobre o reservatório no período considerado (mm/mês); Ep = evaporação potencial média no período considerado (mm/mês); A = área do reservatório (km2); O = vazão média afluente média ao reservatório no período considerado (m3/s).

Consideração no cálculo do balanço hídrico Na prática a aplicação do balanço hídrico não é tão simples devido a:  ocorrência de perdas no processo: fugas por infiltração; evaporação da precipitação;  dificuldade de medida com exatidão de todas as variáveis envolvidas no processo: precipitação média, precipitação sobre espelhos d´água; vazão em todas as “entradas’ e “saídas”; termo de armazenamento em grandes bacias hidrográficas. Para minimizar os erros, efetuar o cálculo do balanço hídrico em base mensal ou anual

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