Hidrologia escoamento superficial

Hidrologia. Escoamento superficial. Bacia hidrográfica, vazão, hidrograma.

1. 3.
O
Período de Geologia –FINOM
Hidrologia –Escoamento
Superficial
Prof. Márcio Santos
www.professormarciosantos2.blogspot.com.br

2. Escoamento Superficial
Definição:
•O escoamento superficialé o segmento do ciclo
hidrológico que estuda o deslocamento das águas na
superfície da Terra.
•O estudo considera o movimento da água partir da
menor porção de chuva que, caindo sobre um solo menor porção de chuva que, caindo sobre um solo (a) saturado de umidade ou
(b) impermeável, escoa pela sua superfície, formando
sucessivamente:
–enxurradas ou torrentes,
–córregos, ribeirões, rios e
–lagos ou reservatórios de acumulação.

3. Tipos de Escoamento
•Escoamento superficial: representa o fluxo das
águas sobre a superfície do solo da bacia
hidrográfica e pelos seus múltiplos canais.
•Escoamento subsuperficial: é o fluxo que se dá
logo abaixo da superfície, na altura das raízes da logo abaixo da superfície, na altura das raízes da vegetação.
•Escoamento subterrâneo: corresponde ao fluxo
devido à contribuição do aquífero (região
saturada do solo com água em movimento) aos
canais superficiais (rede de drenagem).

4. Processos da
parte terrestre
do ciclo
hidrológico
Interceptação
Depressões
chuva
Escoamento
superficial
Infiltração
evap
Percolação
Armazenamento
no solo
Armazenamento
no subsolo
Escoamento
Sub-superficial
Vazão no rio
Escoamento
Subterrâneo

5. •Chuva, infiltração,
escoamento superficial,
escoamento subterrâneo
Camada saturada

6. •Escoamento
sub-superficial

7. •Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e
escoamentosubterrâneo
Camada saturada

8. •Estiagem:apenasescoamentosubterrâneo
Camada saturada

9. •Estiagem:apenasescoamentosubterrâneo
Camada saturada

10. •Estiagem:apenasescoamentosubterrâneo
Camada saturada

11. •Estiagemmuitolonga=rioseco
Riosintermitentes
Camada saturada

12. Geração de escoamento superficial
Escoamentos na Bacia Hidrográfica
•Escoamento até a rede de drenagem
•Escoamento em rios e canais
•Escoamento em reservatórios

13. •O escoamento superficial começa após o início da
precipitação, depois de um tempo t
0.
•O intervalo decorrido corresponde à ação da
interceptação pelos vegetais e obstáculos, à
saturação do solo, à acumulação nas depressões
do terreno e à formação de uma lâmina d’água
mínima).
•
À medida em que as águas vão atingindo os
•
À medida em que as águas vão atingindo os pontos mais baixos do terreno, passam a escoar
em canículosque forma a rede de drenagem. Sob
a ação da erosão, aumentam-se as dimensões
desses canículos, até se formar os córregos e os
rios.

14. PTelhados
PRuas
PPasseios
Áreas Impermeáveis
•Geração de escoamento superficial é quase imediata
•Infiltração é quase nula

15. PGramados
PSolos Compactados
PSolos muito argilosos
Áreas de capacidade de
infiltração limitadas
•Capacidade de infiltração é baixa

16. Infiltração
Escoamento
Precipitação
Intensidade da chuva x
capacidade de infiltração
Infiltração
tempo
Infiltração

17. –Infiltra completamente no início
–Gera escoamento no fim
Chuva com intensidade constante
tempo
Infiltração
Precipitação
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração

18. Chuva com intensidade constante
•Infiltra completamente no início
•Gera escoamento no fim
tempo
Infiltração
Precipitação
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração
volume infiltrado

19. Chuva com intensidade constante
•Infiltra completamente no início
•Gera escoamento no fim
tempo
Infiltração
Precipitação
início do escoamento
intensidade da chuva
capacidade de infiltração
volume infiltrado
volume escoado

20. Precipitação
Escoamento em áreas
de solo saturado
Infiltração

21. Precipitação
Escoamento em áreas
de solo saturado
Solo saturado

22. Precipitação
Escoamento em áreas
de solo saturado
Solo saturado
Escoamento

23. •Vazão: é o volume de água escoado por unidade
de tempo em uma determinada seção do curso
de água.
–É comumente expressa em litros por segundo ou
metros cúbicos por segundo.
•Frequência: é número de ocorrências de uma
mesma vazão em um dado intervalo de tempo.
•
Coeficiente de deflúvio
: é a relação entre a
•
Coeficiente de deflúvio
: é a relação entre a
quantidade total de água escoada pela seção e a
quantidade total de água precipitada na bacia
hidrográfica;
–pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas
que ocorreram em um determinado intervalo de
tempo.

24. •Tempo de concentração: é o intervalo de tempo
contado a partir do início da precipitação para
que toda a bacia hidrográfica correspondente
passe a contribuir na seção em estudo.
–Corresponde à duração da trajetória da partícula de
água que demore mais tempo para atingir a seção.
•
Nível de água
: é a altura atingida pela água na
•
Nível de água
: é a altura atingida pela água na
seção em relação a uma determinada referência.
–Pode ser instantâneo ou a média em um determinado
intervalo de tempo (dia, mês, ano).
•Chuvaefetiva: é a parceladachuvaquese
transformaemescoamentosuperficial.

25. Hidrograma
•O hidrograma é o gráfico que relaciona a vazão ao
tempo e é o resultado da interação de todos os
componentes do ciclo hidrológico.
•Associa-se a:
–Heterogeneidadedabacia
Caminhos
que
a
água
percorre
–
Caminhos
que
a
água
percorre
•Um hidrograma típico produzido por uma chuva
intensa apresenta uma curva com um único pico.
•Picos múltiplos ocorrem se houver variações abruptas
na intensidade da chuva, uma sequenciade chuvas
intensas ou uma recessão anormal no escoamento
subterrâneo.

26. Hidrograma típico
•Na seção do curso
d’água, onde ocorre a
vazão, após o início da
precipitação, o nível da
água começa a elevar-se
decorrido certo tempo
(t
0) do início da
precipitação. precipitação.
•A vazão cresce desde o
instante correspondente
ao ponto A até o
instante correspondente
ao ponto C, quando
atinge seu valor máximo
( Souza Pinto, 1976)

27. •Terminada a precipitação, o escoamento
superficial prossegue durante certo tempo e a
curva da vazão vai decrescendo (trecho CB).
•A vazão neste trecho se deve principalmente à
diminuição da espessura da lâmina d’água sobre
a superfície do solo. A este trecho denomina-se
curva de depleção
do escoamento superficial.
curva de depleção
do escoamento superficial.
•A depleção termina quando o escoamento
superficial acaba (fim da lâmina d’água), restando
somente o escoamento subterrâneo.
•Na fase de recessão, somente o escoamento
subterrâneo contribui para a vazão.

28. Formação do Hidrograma
1 – Início do escoamento superficial
2 – Ascensão do hidrograma
3 – Pico do hidrograma
4 – Recessão do hidrograma
5 – Fim do escoamento superficial
6 – Recessão do escoamento subterrâneo
3
Superficial
e
Escoamento subterrâneo
Sub-superficial
1
2
5
4
6

29. Formação do hidrograma
pico
Superficial
e
Sub-superficial
Escoamento subterrâneo
recessão

30. Elementos do Hidrograma
•1 –Tempo Zero
(t
0) (tempo de início) –
Representa o início do hidrograma e do processo
natural de escoamento.
•2 –Tempo de Pico
(t
p) –tempo medido entre t
0e
o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento; o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento;
3 –Tempo de Inflexão da recessão
(t
i) –tempo
entre t
0e o ponto de inflexão do flanco recessivo
do hidrograma, indica início da contribuição
maior dos escoamento subterrâneo.

31. Elementos do Hidrograma
•4 –Tempo de Base
(t
b) –corresponde ao
tempo decorrente entre o t
0e o final do
processo.
•5 -Tempo do Centróide
(t
g) –Tempo medido
entre o T
0e o que separa o hidrograma em
duas porções de volumes iguais.

32. Fatores que influenciam o hidrograma
•Relevo(densidade de drenagem, declividade da bacia, capacidade
de armazenamento e forma).
Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramasí ngremes com
pouco escoamento de base.
Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o
escoamento e reduzir o pico.
Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vaz ões maiores do que
bacias alongadas.
•
Cobertura vegetal
: tende a retardar o escoamento e aumentar as
•
Cobertura vegetal
: tende a retardar o escoamento e aumentar as
perdas por evapotranspiração.
•Modificações artificiais no rio : reservatórios reduzem os picos e
canalizações as aumentam.
•Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas
deslocando-se de jusante para montante geram hidrogra mascom
picos menores.
•Solo: interfere na quantidade de chuva que é transformada em
chuva efetiva.

33. Hidrograma 1

34. Hidrograma 2

35. Hidrograma 3

36. Hidrograma 4

37. Hidrograma 5

38. Hidrograma 6

39. Hidrograma 7

40. Hidrograma 8

41. Hidrograma 9

42. Hidrograma 10

43. Hidrograma 11

44. Hidrograma 12

45. Hidrograma 13

46. Hidrograma 14

47. Hidrograma 15

48. Hidrograma 16

49. Estimativade escoamentosuperficial (Valores
de CN paragruposhidrogeológicosde solo)
Condições A B C D
Florestas 41 63 74 80
Campos 65 75 83 85
Plantações
62
74
82
87
•CN (Curva-Número) é um
parâmetro que caracteriza o
uso e ocupação do solo,
utilizado no Método do Soil
ConservationService(SCS),
que possui grande
influência na determinação
Plantações
62
74
82
87
Zona Comercial 89 92 94 95
Zona Industrial 81 88 91 93
Zona Residencial 77 85 90 92
influência na determinação da precipitação efetiva. Ele
é muito importante, por
exemplo, no
dimensionamento da
drenagem urbana, o que
influencia no custo da rede
de drenagem.

50. Material Consultado
•FRAGOSO JR. e NEVES, Marllus. Hidrologia:
escoamento. CTGEC-UFAL (slides)
•PORTO, Rubem e al. Apostila Escoamento
superficial: análise do hidrograma –
hidrograma unitário. São Paulo : Escola hidrograma unitário. São Paulo : Escola Politécnica da USP, 1999.
•RESENDE, Marcelo Gonçalves. Hidrologia:
Escoamento superficial (slides).