Escoamento Superficial

Módulo Escoamento Superficial, pertencente à disciplina de Hidrologia do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará (UFC). Disciplina ministrada pelo professor Francisco de Assis de Sousa Filho.

1. Francisco de Assis de Souza Filho

2. •Contexto do Escoamento na Disciplina;
•Definições Básicas e Tipos de Escoamento;
•Formação do Escoamento;
•Classificação das Cheias;
•Hidrograma;
•Escoamento de Base;
•Transformação Chuva-Vazão e Precipitação Efetiva.

6. •Define-secomoomovimentodaságuasnasuperfíciedosolo,nainterface
entreasuperfícieeointeriordosoloenolençolsubterrâneo;
•Osescoamentossãogovernadosfundamentalmentepelaaçãodagravidade;
•Oescoamentoécaracterizadoquantitativamenteporvariáveiscomoa
velocidade,avazãooulâminaequivalente;
•Aestimativadoescoamentoéfeitaporequaçõesdeconservaçãodemassa,
energiaequantidadedemovimento.
•Avazãoéaprincipalvariávelquecaracterizaoescoamento.

7. •Características atmosféricas (Climáticos):
-Precipitação; Evaporação
•Características do Sistema Hidrológico da Bacia Hidrográfica:
-Área e forma da bacia; relevo(declividade, depressões acumuladoras e
represamentos naturais); Condições de superfície do solo (cobertura
vegetal, urbanização. áreas impermeáveis, etc.) e constituição geológica do
solo (tipo e textura, capacidade de infiltração, porosidade, condutividade
hidráulica, etc., natureza e disposição das camadas do solo); Solo
(capacidade de infiltração); umidade antecedente.
-Obras de utilização e controle da água a montante (irrigação, drenagem
artificial, canalização e retificação dos cursos de água).

8. Atmosfera
P, ET Q
Sistema
Hidrológico

9. Deflúvio Direto
Escoamento Subterrâneo
Q
s
Q
ss
Q
b
Seção Fluvial
Seção AA
Q = Q
s+ Q
ss+ Q
b
Q
s= escoamento superficial direto.
Q
ss= escoamento sub-superficial(hipodérmico).
Q
b= escoamento de base (ou subterrâneo).velocidade

10. O escoamento superficial é de grande importância pois vai definir:
•Ovolumeescoado
•Avazãodeenchente(cheiamáxima)
✓Ovolumeescoadoéimportantenadeterminaçãodoarmazenamento
superficiale
✓Avazãodeenchente(cheiamáxima)utilizadaparadimensionarobrasde
drenagemevertedouros.

11. Oescoamentosub-superficialédegrandeimportânciapara:
•A umidade da zona radicular;
•O processo de percolação de água para o lençol.
✓Aumidadedazonaradicularestáinterligadacomoprocessode
evapotranspiração,enquanto
✓Oprocessodepercolaçãodeáguaparaolençolvaiinfluirnarecargado
lençolsubterrâneo.
Geração do escoamento sub-superficial: componente da infiltração devido ao
gradiente topográfico.

12. O escoamento de base é de grande importância para:
•O armazenamento subterrâneo;
•Integração do aquífero com o rio.
Geração do escoamento de base: recarga do lençol pela percolação
✓Oarmazenamentosubterrâneodefineopotencialdoaquíferoparapossível
exploração;
✓Integraçãodoaquíferocomoriodefineseorioé:
•Efêmero
•Intermitente
•Perene

13. Oescoamentoéefêmeroquandooníveldolençolfreáticosempreficaabaixo
dacalhadorio;
Oescoamentosóaconteceapósaprecipitaçãoesóhácontribuiçãodo
escoamentosuperficial.
Exemplos:osriosderegiõesbastantesecas,comsolosemcapacidadede
armazenamento(solosrochosos,leitosimpermeáveis,etc.)

14. 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.

15. Oescoamentoéditoperenequandooníveldolençolfreáticoficasempre
acimadoleitodorio,mesmoduranteoperíododeestiagem(2).
Exemplos:osgrandesrioscomoAmazonas,Nilo,Danúbio,Reno,etc.

17. Escoamento Hortoniano
(ESI)
Escoamento Excedente devido a
Saturarado
(ESS)

21. p


s
qfp

f INFILTRAÇÃO
f = p se p < f*
f = f* se p > f*
ESCOAMENTO
q
s= 0 se p < f*
q
s= p -f* se p > f*

22. Precipitação e Capacidade de Infiltração

23. “Overland” (Hewlette Hibbert1963/67)

24. (a) Piping" ativo na bacia do Arroio Turcato (b) Terra roxa estruturada com macroporos
Bacia do Arroio Donato, Rio Potiribú, RS, novembro de 1994.

28. Direct Precipitation onto Saturated Areas and Return Flow
Brooks et al., Fig 4.11

29. Adaptado de Kirkby, 1978

33. HidrogramaouHidrografaéarepresentaçãográficadavariaçãodavazãocomotempo.

34. Denomina-sehidrógrafaouhidrogramaarepresentaçãográficadavazãoque
passaporumaseção,oupontodecontrole,emfunçãodotempo.

35. Observadas do Rio Jaguaribe em Iguatu

37. Obras de drenagem tornam o escoamento mais rápido

40. •Escoamento superficial é
definido pelo escoamento que
ocorre sobre a superfície da
bacia como excedente a
infiltração.
•No hidrogramacorresponde a
resposta rápida a precipitação.
Numa bacia grande, parte do
escoamento sub-superficialse
transforma em escoamento
superficial

41. PRECIPITAÇÃO EFETIVA: é a parcela
da precipitação que se torna
escoamento superficial direto (runoff).
SEPARAÇÃO DO HIDROGRAMA: O
hidrogramade uma onda de cheia é
formado pela superposição de dois tipos
distintos de afluxos: um proveniente do
escoamento superficial(+ subsuperficial
+ precipitação direta) e outro, da
contribuição do lençol subterrâneo.
DETERMINAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO
EFETIVA:Alguns procedimentos são
disponíveis para o cálculo da chuva
excedente, ou seja, daquela que
efetivamente contribui para o
escoamento superficial.

44. )()ln()ln(
00
0
ttKBB
eBB
Kt


 Determinação dos Pontos
de Inflexão (A, C)

45. )(
)ln()ln(
)()ln()ln(
0
0
00
0
tt
BB
K
ttKBB
eBB
Kt







47. Quandonãoháprecipitação,ofluxode
umcursod’águaprovéminteiramente
daáguadosolo.Istoprovocaum
abaixamentodonívelfreáticoeuma
diminuiçãoconstantedavazãodocurso
d’água,atéquetenhalugarumachuva
deintensidadesuficienteparaprovocar
escoamentoouacréscimodeáguano
solo.Seoníveldaáguadosoloestiver
emsuamáximaalturanofimdeum
períododeescoamentosuperficial,ese
nãoocorrerprecipitaçãoatéqueo
escoamento nocursod’águacesse
completamente, ahidrógrafaneste
períodorepresentaráacurvade
depleçãodaáguadosolo,oqual
podemosvernafiguraabaixocomoo
trechoapartirdopontoc.

51. •Escoamento superficial é
definido pelo escoamento que
ocorre sobre a superfície da
bacia como excedente a
infiltração. No hidrograma
corresponde a resposta rápida a
precipitação. Numa bacia
grande, parte do escoamento
sub-superficialse transforma em
escoamento superficial

52. •Permite determinar o
escoamento superficial para
avaliação de inundações e
também avaliar o volume de
recarga de um aquífero.
•Desta forma é possível
determinar as ordenadas do
escoamento superficial;
•A precipitação efetiva é
determinada por métodos
como de infiltração, Relações
funcionais ou índices
•Resultam portanto, a
precipitação efetiva (gera
escoamento superficial) P (t) e
O escoamento superficial Q(t)