Hidrologia - ESTIMATIVA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL MÉTODO RACIONAL_ EQUAÇÃO DE PICKING

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA FLORESTAL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS (DEAS)
HIDROLOGIA E MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS
ESTIMATIVA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
MÉTODO RACIONAL: EQUAÇÃO DE PICKING
Beatriz Almeida de Andrade e Natália Santos Pereira
Graduandas
Gilmara C. M. Braga
Docente
VITÓRIA DA CONQUISTA - BA
SETEMBRO - 2022
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA FLORESTAL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS (DEAS)
HIDROLOGIA E MANEJO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS
ESTIMATIVA DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL
MÉTODO RACIONAL: EQUAÇÃO DE PICKING
Atividade apresentada para a disciplina
de Hidrologia e Manejo de Bacias
Hidrográficas como parte das exigências
do plano de curso da disciplina do curso
de Engenharia florestal, na Universidade
Estadual do Sudoeste da Bahia.
Beatriz Almeida de Andrade e Natália Santos Pereira
Graduandas
Gilmara C. M. Braga
Docente
VITÓRIA DA CONQUISTA - BA
SETEMBRO - 2022
O escoamento superficial consiste no processo de movimento da água sobre a
superfície do solo e é parte integrante do ciclo hidrológico. Este processo pode
acarretar em consequências negativas para o meio ambiente, pois a este pode estar
associado a erosão hídrica, que além de reduzir a camada mais fértil do solo,
também leva consigo corretivos, fertilizantes e defensivos agrícolas, que, além dos
prejuízos ambientais, promove ainda financeiros para a atividade agrícola.
Uma maneira de se reduzir as consequências associadas ao escoamento
superficial é através da sua adequada estimativa, o que permite planejar meios de
diminuir a vazão escoada ou de conter este escoamento, amenizando, assim, os
problemas gerados por este processo. Existem diversos métodos para estimar o
escoamento superficial.
O método racional parte do princípio básico de que a vazão máxima, provocada
por uma chuva de intensidade uniforme e constante, ocorre quando todas as partes
da bacia contribuem simultaneamente com escoamento na seção de deságue. O
tempo necessário para que isso aconteça, medida a partir do início da chuva, é
denominado tempo de concentração. Entretanto, esta consideração ignora a
complexidade real do processo de escoamento superficial, desprezando tanto o
armazenamento de água na bacia quanto às variações da intensidade de
precipitação e do coeficiente de escoamento superficial durante a precipitação.
O método racional está, portanto, fundamentado nos princípios básicos de que as
precipitações deverão ter alta intensidade e curta duração, sendo a vazão máxima
de escoamento superficial aquela que ocorre quando a duração da chuva for igual à
tc, situação em que toda a área da bacia deverá contribuir com escoamento
superficial na seção de deságue. Ao considerar esta igualdade, admite-se que a
bacia é suficientemente pequena para que esta situação ocorra.
Em pequenas bacias, a condição crítica ocorre devido às precipitações
convectivas, que possuem pequena duração e grande intensidade. Portanto, a
chuva deve ter duração suficiente para que toda a bacia contribua com escoamento
superficial na seção de deságue. A consideração de precipitações com duração
superior a tc causaria, também, a redução da vazão máxima, pois, a tendência
natural da intensidade da chuva é decrescer com o aumento da duração da
precipitação considerada.
O método não considera que, num tempo inferior a tc, embora nem toda a área
esteja contribuindo com escoamento superficial, a intensidade maior da precipitação
pode sobrepujar este fato e causar uma vazão de escoamento superficial maior do
que aquela com duração igual à tc. Além disso, a precipitação com duração igual à
tc ocorre, uniformemente, ao longo de toda a bacia.
Ademais, dentro de um curto período de tempo, a variação na taxa de infiltração
não deverá ser grande. Geralmente assume-se que, durante o evento extremo, o
solo encontra-se saturado e, portanto, com taxa de infiltração da água no solo igual
à taxa de infiltração estável, o que corresponde à condição mais desfavorável.
Outro fator importante a ser considerado é a adoção de um coeficiente único de
perdas, denominado coeficiente de escoamento superficial, estimado com base nas
características da bacia. No entanto, ao final, não permite-se caracterizar o volume
de escoamento superficial produzido e a distribuição temporal das vazões.
O método racional, baseado na equação de Picking visa estimar a vazão máxima
do escoamento, possibilitando a obtenção da lâmina escoada. Embora seja um
método que não envolva grande complexidade de cálculo, a existência de um
sistema computacional que execute tais cálculos trará benefícios para os
profissionais da área, pois minimizará o tempo de obtenção das estimativas e
possibilitará uma análise mais detalhada dos valores calculados.
De acordo com Lança (2000), os dados de comprimento e declividade são
suficientes para o cálculo através do método de Picking, conforme a representação
da equação a seguir:
Fórmula de Picking
Onde:
Tc - tempo de concentração em minutos
L - estirão em Km.
I - Declividade equivalente constante em m/m
Segundo o "Bureau of Reclamation of U.S.A ", tempo de concentração (Tc) é o
tempo necessário para que toda a área da bacia contribua para o escoamento
superficial na secção de saída. Em pequenas bacias, o que é o caso, o tempo de
concentração é o tempo após o qual todos os pontos dela estão a contribuir para o
escoamento e após o qual este escoamento permanece constante enquanto a
chuva for constante. Os fatores que influenciam o Tc de uma bacia hidrográfica são,
principalmente, a sua forma, a declividade média, o tipo de cobertura vegetal, o
comprimento e a declividade do curso principal e afluentes, a distância horizontal
entre o ponto mais afastado da bacia e sua saída, as condições do solo em que a
bacia se encontra no início da chuva e, também, o valor do tempo de concentração.
ccEsse método é considerado empírico, pois é possível observar que há uma
grande variação entre os resultados. Dentre as equações mais utilizadas por
apresentarem resultados satisfatórios para um grande número de bacias,
destaca-se a equação da Califórnia Highways and Public Works, que é uma
adaptação da equação de Kirpich. Segundo Pinto et al. (1976) no estudo das
equações de Picking, Ven Te Chow e do California Highways and Public Works,
observaram uma razoável concordância entre as mesmas, enfatizando a dificuldade
que há em determinar qual a expressão que dará melhores resultados.
Referências:
SILVA, J. M. A. Metodologia para obtenção do hidrograma de escoamento
superficial em encostas e canais. Parte II: modelo computacional e análise de
sensibilidade. Engenharia Agrícola, p.704, 2006.
SILVEIRA, A. L. L. Desempenho de fórmulas de tempo de concentração em bacias
urbanas e rurais. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v.10, n.1, p.5-23, 2005.
TUCCI, C. E. M. Parâmetros do hidrograma unitário para bacias urbanas brasileiras.
Revista Brasileira de Recursos Hídricos, p. 195. 2003.y
ANÁLISE DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO EM FUNÇÃO DAS
CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS EM BACIAS URBANAS.
Bruno Aragão Martins de Araújo¹ ; Cleiton da Silva Silveira² ; Jackeline Lucas
Souza²; José Valmir Farias Maia Júnior³ ; Francisco Augusto Ferreira Almeida³ ;
Ticiana Marinho de Carvalho Studart.
ESTIMATIVA DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA:
COMPARAÇÃO ENTRE METODOLOGIAS
WINKLER, Antoniony Severo¹ ; TEIXEIRA, Cláudia Fernanda Almeida² ; DAMÉ, Rita
de Cássia Fraga² ; WINKE, Luis Otávio Ledebuhr¹
IFSULDEMNIAS - Campus Inconfidentes. TOLEDO DEL PINO, M.A.I. Hidrologia.
Disponível em: <Apresentação do PowerPoint (ifsuldeminas.edu.br)>. Acesso em 23
de Setembro de 2022.
https://intranet.ifs.ifsuldeminas.edu.br/miguel.toledo/Hidrologia/Cap%C3%ADtulo%2004%20-%20Escoamento.pdf