Infiltração e escoamento superficial

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FLORESTAIS 
 
DISCIPLINA: Manejo de Bacias Hidrográficas 
Conteúdo: Infiltração e Escoamento superficial 
 
1) Uma amostra de solo tem volume de 20 cm³ e pesa 30,6 g. Após seca em estufa a105ºC durante 24 h o 
peso da amostra foi de 25,5 g. Determinar: 
a) a densidade aparente do solo; 
 
𝜌𝑠 =
25,5
20
= 𝟏, 𝟐𝟓 𝒈. 𝒄𝒎−𝟑 
 
b) o conteúdo de umidade com base em peso seco; 
 
𝑢 =
30,6 − 25,5
25,5
= 𝟎, 𝟐 𝒈/𝒈 
 
c) o conteúdo de umidade com base em volume; 
 
𝜃 = 0,2 ∗ 1,25 = 𝟎, 𝟐𝟓 𝒄𝒎𝟑/𝒄𝒎³ 
 
d) se a amostra for representativa de um perfil com profundidade de 60 cm, quantos mm de água existem 
no solo? 
ℎ = 0,2 ∗ 60 = 𝟏𝟐 𝒎𝒎 
 
2) Um reservatório tem capacidade de 0,75 teralitros: 
a) calcular a vazão (uniforme) em m³/s necessária para encher o reservatório durante um dia; 
∅ =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜
 
 
∅ =
(0,75 ∗ 109)
86.400𝑠
 
 
∅ = 𝟖. 𝟔𝟖𝟎, 𝟓𝟔 𝒎𝟑/𝒔 
 0,75 teralitos = 0,75*109 m³ 
 1 dia = 86.400 s 
 
b) qual a taxa (uniforme) de adução em l/s que drenaria este reservatório em uma semana? (assumir 
influxo = 0 e perdas por evaporação e drenagem = 0). 
∅ =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜
 
 
∅ =
(0,75 ∗ 1012)
604.800
 
 
∅ = 𝟏. 𝟐𝟒𝟎. 𝟎𝟕𝟗, 𝟑𝟔𝟓 𝑳/𝒔 
 1 semana = 604.800 s 
 
3) A bacia hidrográfica de um determinado igarapé tem 12400 km². Quantos gigalitros de água terão sido 
precipitados na bacia em um dia durante o qual os pluviômetros registraram 65 mm? 
 1GL ------------- 109L 
 X ------------- 806*109L 
X = 806 GL 
 
𝑄(𝑚𝑚) = 86,4 ∗ (
(𝑇 ∗ 𝑄)
𝐴
) 
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DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FLORESTAIS 
 
 
65 = 86,4 ∗ (
(1 ∗ 𝑄)
12.400
) 
 
806.000 = 86,4 𝑄 
 
𝑸 = 𝟗. 𝟑𝟐𝟖, 𝟕𝟎𝟒 𝒎𝟑/𝒔 
 
9.328,704 m³ ---------- 1s 
 Y ---------- 86.400s 
Y = 806*106 m³ 
Y = 806*109 L 
 
4) Descreva como ocorre a infiltração e a percolação no solo onde se localizam as camadas saturada e 
não-saturada, o lençol freático e como se dá o escoamento subterrâneo. 
 
 Inflitração - é o processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo; 
 Percolação – é o movimento descendete da água no interiro do solo, de cima para baixo; 
 Camada saturada – Fica abaixo da camada não-saturada, onde a a]água se encontra armazenda 
em grande quantidade, como se fosse um rio subeterrâneo. 
 Camada não-saturada – é onde a aágua se encontra espalhada entre ar, solo e rochas; 
 Lençol freático – é a camada superior das águas subterrâneas, que se encontra, geralmente, em 
pequena profundidade e é abastecido pelas águas das chuvas, de onde se extrai boa parte da 
água para consumo e produção humanos. 
 Escoamento subterrâneo – corresponde ao fluxo devido à contribuição do aquífero (região 
saturada do solo com água em movimento) aos canais superficias (rede de drenagem). 
 
5) Determinar a vazão máxima em uma pequena bacia hidrográfica rural de 2,0 km2 de área de drenagem, 
a área apresenta topografia composta de morros, com declividade média igual a 4,5%; solo com 
permeabilidade média (nem arenoso, nem argiloso);e cobertura contendo 70% de área cultivada e área 
restante composta de árvores naturais. A intensidade de chuva é de 25 mm. 
 
𝐶 = 0,70 ∗ 0,60 + 0,30 ∗ 0,50 = 0,57 
 
𝑡𝑐 = 57 ∗ (
2,93
52
)
0,385
= 42,6 𝑚𝑖𝑛 
 
𝑖 =
1519 ∗ 500,236
(16 + 42,6)0,935
= 85,0𝑚𝑚/ℎ 
 
𝑸𝒔 = 𝟎, 𝟐𝟕𝟖 ∗ 𝟎, 𝟓𝟕 ∗ 𝟖𝟓, 𝟎 ∗ 𝟐 = 𝟐𝟔, 𝟗 𝒎
𝟑/𝒔 
 
6) Durante uma chuva uniforme em uma microbacia de 36 hectares, as seguintes quantidades (mm) 
foram medidas durante períodos sucessivos de 5 minutos: 10, 10, 9,8, 10,2, 10 e 10. Supondo tempo de 
concentração = 15 min, e coeficiente de runoff C = 0,4, calcular a vazão instantânea máxima esperada na 
microbacia pela forma racional. 
𝑄 =
(𝐶 ∗ 𝑖 ∗ 𝐴)
360
 
 
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𝑄 =
(0,4 ∗ 10 ∗ 36)
360
 
 
𝑸 = 𝟎, 𝟒𝟎 𝒎𝟑/𝒔 
 Q = pico de vazão em m³/s; 
 C = coeficiente de runoff; 
 I = intensidade da chuva para duração igual ao tempo de concentração da microbacia(mm/h); 
 A = área da microbacia em hectares 
 
7) Qual é a lâmina escoada superficialmente durante um evento de chuva de precipitação total P= 50 mm 
numa bacia com solos tipo B e com cobertura de floresta? 
Dados: 
Valores de CN para os próximos exercícios 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Método do Soil Science Service (SCS): estabelece relações entre precipitação, deflúvio superficial, grau de 
vegetação, tipo e ocupação do solo. 
 
𝑄(𝑜𝑢 𝐸𝑆𝐷) = 
(P–0,2×S)2 
(P+0,8×S) 
para P > 0,2xS * quando P < 0,2 x S → Q = 0 
 
 
𝑆 = 
25400 
 
 
𝐶𝑁 
 
— 254 
 
S = Retenção potencial de água solo (em mm) relacionado a um índice associado à vegetação, do tipo e 
ocupação do solo, denominado “curve number”, CN. 
 
CN = função do grupo hidrológico (A,B,C e D), função do tipo/uso do solo e das condições de umidade do 
solo (I,II e III). As CN variam de 0 a 100. 
𝐼𝑎 =
𝑆
5
𝑆 =
25.400
𝐶𝑁
− 254𝑄(𝑜𝑢𝐸𝑆𝐷) =
(𝑃 − 𝐼𝑎)²
(𝑃 − 𝐼𝐴 + 𝑆)
 
 Resposta 
𝑺 =
𝟐𝟓. 𝟒𝟎𝟎
𝟔𝟑
− 𝟐𝟓𝟒 = 𝟏𝟒𝟗, 𝟐 𝒎𝒎 
 
𝑸 =
(𝟓𝟎 − 𝟐𝟗, 𝟖)²
(𝟓𝟎 − 𝟐𝟗, 𝟖 + 𝟏𝟒𝟗, 𝟐)
= 𝟐, 𝟒 𝒎𝒎 
 
Portanto, a chuva de 50 mm provoca um escoamento de 2,4 mm. 
 
8) Qual é o valor do coeficiente CN de uma bacia em que 30% da área é urbanizada e em que 70% sa área 
é rural? Considere que os solos são extremamente argilosos e rasos. 
𝑪𝑵 = 𝟎, 𝟑 ∗ 𝟗𝟐 + 𝟎, 𝟕 ∗ 𝟖𝟓 = 𝟖𝟕, 𝟏