Apresentação do PowerPointtulo 04... · o Determine a intensidade máxima média de precipitação, considerando uma obra a ser realizada em Ouro Fino/MG, com período de retorno

HIDROLOGIA

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Prof° Miguel Toledo del Pino, Eng. Agrícola – Dr.

4.1 Introdução

• No contexto do ciclo hidrológico, o escoamento superficial é

um dos componentes mais importantes:

– No dimensionamentos hidráulicos e

– Manejo da bacia hidrográfica

• Por isso, é um dos mais estudados e modelados pela ciência

hidrológica

TOLEDO DEL PINO, M.A.I. Hidrologia. IFSULDEMINAS – Campus Inconfidentes

4.1 Introdução

• Divide-se em três componentes:

– escoamento superficial

– escoamento subsuperficial

– escoamento subterrâneo ou básico

Cont...


4.1 Introdução

• Escoamento superficial

– Também denominado “surface run off”

– Representa o deslocamento das águas sobre a superfície da Terra

Cont...


4.1 Introdução

• Escoamento superficial

– Representa o fluxo sobre a superfície do solo das bacias hidrográficas

e pelos seus múltiplos canais

– Esta parcela do escoamento é conhecida como precipitação efetiva ou

deflúvio superficial direto

Cont...


4.1 Introdução

• Escoamento subsuperficial

– Fluxo que ocorre logo abaixo da superfície do solo, na região das

raízes da cobertura vegetal

– Importante do ponto de vista ambiental, pois refletirá a produção de

água na bacia durante as estações secas

Cont...


4.1 Introdução

• Escoamento subterrâneo

– Corresponde ao fluxo devido a contribuição de aquíferos aos canais

superficiais

– Ocorre na região saturado do solo com água em movimento

Cont...


4.2 Fatores que intervêm no ES

• Fatores Agroclimáticos:

– Intensidade e duração da precipitação

– Área abrangida pela precipitação

– Cobertura e tipos de uso do solo

– Evapotranspiração


4.2 Fatores que intervêm no ES

• Fatores Fisiográficos:

– Área e declividade da bacia

– Forma da bacia

– Tipo de solo

– Topografia

– Rede de drenagem

Cont...


4.3 Grandezas características

• Vazão (Q)

– Volume de água que atravessa a secção transversal considerada

por unidade de tempo

– Unidade no S.I.: m3 s-1



• Coeficiente escoamento superficial (C)

– Relação entre o volume que escoa sobre a superfície do terreno

(ES) e o volume total precipitado (PT)

– Unidade: adimensional

– Equação:PT

ESC

Cont...



• Tempo de concentração (tc)

– Tempo que a água leva quando cai no ponto mais remoto da área

considerada até atingir a seção de deságue da bacia

– Tempo necessário (a partir do início da chuva) para que toda a

bacia contribua com escoamento superficial na seção considerada

Cont...



• Período de retorno (T)

– Período de tempo médio, expresso em anos, em que certo evento

(no caso a vazão) é igualado ou superado pelo menos uma vez.

Cont...


4.4 ESTIMATIVA DO ES

• Método Racional

– Permite determinar a vazão máxima de escoamento superficial a

partir de dados de chuvas para pequenas bacias

– Área variável de 50 a 500 ha (citado em literatura)


• Método Racional (cont...)

– Equação:

– QMAX : vazão máxima de ES [m3 s-1]

– C : coeficiente de ES [adimensional]

– im : intensidade máxima média precipitação para uma duração igual ao “tc” da

bacia [mm h-1]

– A : área da bacia de drenagem [ha]

360

AiCQ m

MAX


Cont...


• Método Racional – Princípios

– Precipitações: alta intensidade e curta duração, em que a vazão

máxima de ocorre quando a chuva for igual ao tempo de concentração

(tc)

– Precipitação com duração igual a tc ocorre, uniformemente, ao longo

de toda bacia


Cont...


• Método Racional – Princípios

– Dentro de um curto período de tempo, a variação na taxa de infiltração

não deverá ser grande.

– Utilização de um único coeficiente de escoamento superficial,

estimado com base nas características da bacia


Cont...


DISCUSSÃO DOS TERMOS

DA EQUAÇÃO RACIONAL


4.4.1 MÉTODO RACIONAL

• Área drenada (A)

– Parâmetro determinado com maior precisão

– Utiliza-se mapas topográficos ou fotografias aéreas para essa

finalidade


• Coeficiente de escoamento (C)

– Do volume precipitado sobre a bacia, apenas uma parte atinge a

seção de deságüe sob a forma de escoamento superficial

– As quantidades interceptadas, armazenadas na superfície e infiltradas

representam a parte que não é escoada

PT

ESC


Cont...


• Coeficiente de escoamento (C)

– Valores de C são tabelados

– TABELAS: material em anexo


Cont...


• Intensidade máxima média da precipitação (im)

– A intensidade máxima média corresponde ao tempo de concentração (tc) e

para o período de retorno (T) estabelecido pelo projetista

– Sua determinação relaciona intensidade, duração e freqüência de

precipitação para a localidade de interesse


Cont...



• im : intensidade máxima média de precipitação [mm h-1]

• T : período de retorno [anos]

• t : duração da precipitação [min]

• K, a, b, c : parâmetros de ajuste [adimensional]

ca

mbt

TKi

Equação de intensidade, duração

e freqüência da precipitação ou

equação de chuvas intensas


Cont...



• Os parâmetros da equação podem ser obtidos em trabalhos científicos (ver

citação no material de escoamento superficial, UFV) ou

• Sítio: http://www.ufv.br/dea/gprh

ca

mbt

TKi


Cont...


http://www.ufv.br/dea/gprh

DISCUSSÃO DOS TERMOS DA

EQUAÇÃO DE INTENSIDADE

MÁXIMA MÉDIA DE PRECIPITAÇÃO


4.4.1.1 Intensidade máxima média de precipitação - im

• Período de retorno (T)

– Muito variado em função de critério econômicos para projetos de obras

hidráulicasTipo de obra Tipo de ocupação T (anos)

Microdrenagem ResidencialComercialEdifícios de serviços ao públicoAeroportosArtérias de tráfego

255

2 a 55 a 10

Macrodrenagem Comerciais e residenciais

Importância específica

50 a 100

500


• Duração da precipitação

– Fatores de influência da duração de precipitação:

• Área da bacia

• Comprimento e declividade do canal principal

• Forma da bacia

• Declividade média do terreno


Cont...



– Fatores de influência da duração de precipitação:

• Declividade e comprimento dos afluentes

• Rugosidade do canal

• Cobertura vegetal

• Características da precipitação


Cont...



– Fixa-se a duração da chuva em um valor igual ao tempo de

concentração

– A determinação do tempo de concentração por ser feita por intermédio

de inúmeras equações empíricas ou ábacos, em que ser relacionam

com algumas características físicas da bacia


Cont...


• Duração da precipitação - Equações:

• Equação de Kirpich

• Equação de Ven Te Chow

• Equação de Picking

• Equação de Giandotti

• Equação SCS Lag

• Equação SCS – método cinemático

• Equação de Dodge


Cont...


• Equação de Kirpich

– tc : tempo de concentração, min

– L : comprimento do talvegue, km

– H : diferença de nível entre o ponto mais remoto da bacia e a seção

de deságue, m

385,03

H

L57tc


Cont...



EXEMPLO 01

o Determine a intensidade máxima média de precipitação, considerando

uma obra a ser realizada em Inconfidentes/MG, com período de

retorno de 20 anos e o cálculo do tempo de concentração pela

equação de Kirpich, sendo dados:

o Comprimento do talvegue: 12,5 km

o Diferença de nível: 52,5 m

• Equação de Ven Te Chow


– L : comprimento do talvegue, km

– S0 : declividade média do talvegue, m km-1

64,0

0S

L64,52tc


Cont...



EXEMPLO 02


uma obra a ser realizada em Ouro Fino/MG, com período de retorno

de 20 anos e o cálculo do tempo de concentração pela equação de

Ven Te Chow, sendo dados:



• Equação de Picking


– L : comprimento horizontal do talvegue, km

– S0 : declividade média do talvegue, m km-1

31

0

2

S

L79,51tc


Cont...



EXEMPLO 03


uma obra a ser realizada em Guarujá/SP, com período de retorno de

15 anos e o cálculo do tempo de concentração pela equação de

Picking, sendo dados:



• Equação de Giandotti

– tc : tempo de concentração, h

– A : área da bacia, km2

– L : comprimento horizontal, desde a saída até o ponto mais afastado da

bacia, km

– H : diferença de cotas da saída da bacia e o ponto mais afastado, m

H8,0

L5,1A4tc


Cont...



EXEMPLO 04


uma obra a ser realizada em Piracicaba/SP, com período de retorno

de 12 anos e o cálculo do tempo de concentração pela equação de

Giandotti, sendo dados:

o Área de estudo: 125 ha



• Equação de Dodge


– A : área da bacia, km2

– S0 : declividade do talvegue, m m-1

17,0

0

41,0 SA88,21tc


Cont...



EXEMPLO 05


uma obra a ser realizada em Lavras/MG, com período de retorno de

18 anos e o cálculo do tempo de concentração pela equação de

Dodge, sendo dados:

o Área de estudo: 225 ha





– Li : distância percorrida no trecho, km

– Vi : velocidade média no trecho considerado, m s-1

n

1i i

i

V

L

60

1000tc


Cont...



• Determinação da velocidade média:

• Floresta: 𝑉𝑖 = 0,0729. 𝐼0,5051

• Pastagem: 𝑉𝑖 = 0,2193. 𝐼0,4942

• Solo semi-descoberto: 𝑉𝑖 = 0,3073. 𝐼0,4985

• Rios (canais com vegetação): 𝑉𝑖 = 0,4528. 𝐼0,5011


Cont...


• Em geral, as equações têm comportamento similares até L = 10 km e, a

partir daí, passam a divergir. Esse comportamento é esperado, uma vez

que os estudos que as originaram, em geral, referem-se a bacias desse

porte

• O método cinemático é o mais correto do ponto de vista conceitual, pois

permite levar em consideração as características específicas do

escoamento em estudo. Porém, é o mais trabalhoso.


Cont...


Documents

Apresentação do PowerPointtulo 04... · o Determine a intensidade máxima média de precipitação, considerando uma obra a ser realizada em Ouro Fino/MG, com período de retorno