Hidrologia NOTAS DE AULA (slides) - 3a parte

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INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Movimentação da água no perfil do solo 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
perfil do solo 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Definições: 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Taxa (velocidade) de Infiltração 
 
Lâmina de água (volume de água por unidade de área) que atravessa a 
superfície do solo, por unidade de tempo. 
 
A taxa de infiltração (f) pode ser expressa em termos de altura de lâmina 
d’água ou volume d’água por unidade de tempo (mm.h-1). 
 
 
 
 
I = infiltração acumulada (mm) 
T = tempo (h) 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Fatores intervenientes na capacidade de 
infiltração 
 
Condição da superfície 
Tipo de solo (textura e estrutura) 
Condição do solo 
 Umidade inicial do solo 
Carga hidráulica 
Temperatura 
Presença de fendas e canais biológicos 
Compactação do solo por máquinas e/ou por animais 
Compactação do solo pela ação da chuva 
Cobertura vegetal 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Fonte: Porto (1995 ) – Drenagem Urbana 
(Ed. Universidade / ABRH) 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Exemplo de aplicação 
 
fc = 0,1mm/min 
 
f0 = 3,0mm/min 
 
k = 0,05 
 
I = 1,5 mm/min (intensidade da chuva) 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 10 20 30 40 50In
f.
 /
 P
r
e
c
ip
. 
(m
m
/m
in
)
Tempo (min)
Curva de Infiltração de Horton
exemplo de aplicação
Precipitação (mm/min)
Capacidade de Infiltração 
(mm/min)
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
RELAÇÃO ENTRE INFILTRAÇÃO E PRECIPITAÇÃO EFETIVA 
O escoamento superficial sobre um 
solo permeável ocorre somente 
quando a quantidade de chuva 
excede a capacidade de infiltração. 
 
 
Parcela de chuva que se converte em 
escoamento superficial: chuva 
excedente ou precipitação efetiva. 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Desenvolvido pelo U.S . Soil Conservation Service 
(atualmente, Natural Resources Conservation Service (NRCS)) 
 
A lâmina escoada (a altura de chuva efetiva) é uma função da altura total de 
chuva e um parâmetro de abstração denominado Curva Número – CN. 
 CN varia de 1 a 100. 
 Função das seguintes propriedades geradoras do escoamento na bacia: 
 
• Tipo de solo hidrológico 
• Uso e manejo do solo 
• Condição da superfície e camadas subterrâneas 
• Condição da umidade antecedente à chuva considerada 
 
A equação original do escoamento do SCS é dada por: 
 
 
  SIP
IP
Q
a
a



2
onde: Q : escoamento superficial (mm); 
 P : precipitação (mm); 
 Ia : perdas antes do início do escoamento (abstração inicial) (mm); 
 S : capacidade máxima de armazenamento do solo (mm); 
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
SIa  20,0
 
SP
SP
Q



8,0
20,0
2
254
25400

CN
S
Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
O CN varia de acordo com as condições de umidade 
antecedente podendo ser: 
 
Condições secas (AMC I) 
Condições normais (AMC II) - CN tabelado 
Condições úmidas (AMC III) 
)(058,010
)(2,4
)(
IICN
IICN
IAMCCN



)(13,010
)(3,2
)(
IICN
IICN
IIIAMCCN



Anísio Meneses, 2016 
INFILTRAÇÃO 
Solos tipo A: 
São solos que produzem baixo escoamento superficial e alta 
infiltração. São solos arenosos profundos com pouco silte e 
argila. 
 
Solos tipo B: 
São solos menos permeáveis que o anterior. São solos 
arenosos menos profundos que o do tipo A e com 
permeabilidade superior à média. 
 
Solos tipo C: 
São solos que geram escoamento superficial acima da média e 
com capacidade de infiltração abaixo da média, contendo 
percentagem considerável de argila e pouco profundo. 
 
Solos tipo D: 
São solos contendo argilas expansivas e pouco profundos com 
muito baixa capacidade de infiltração, gerando a maior 
proporção de escoamento superficial. 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Anísio Meneses, 2016 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Descrição da Cobertura CN para Grupos de Solos Hidrológicos 
Tipo de Cobertura e Condição Hidrológica 
% Média de Área 
Impermeável 
A B C D 
Áreas Urbanas Completamente Desenvolvidas 
Espaço aberto (parques públicos, campos de golfe, cemitérios) 
 Condição pobre (cobertura de grama < 50%) - 68 79 86 89 
 Condição média (cobertura de grama de 75%) - 49 69 79 84 
 Condição boa ( cobertura de grama > 75%) - 39 61 74 80 
Áreas impermeáveis 
 Lotes de parques pavimentados, telhados, viadutos, 
etc.1 
- 98 98 98 98 
 Ruas e estradas asfaltadas e com drenagem de águas - 98 98 98 98 
 Pavimentada, valas - 83 89 92 93 
 Carroçal - 76 85 89 91 
 Terra - 72 82 87 89 
Distritos Urbanos 
 Comerciais e de escritórios 85 89 92 94 95 
 Industriais 72 81 88 91 93 
Distritos Residenciais por Tamanho de Lote Médio 
 < (casas de cidades) 65 77 85 90 92 
 38 61 75 83 87 
 30 57 72 81 86 
 25 54 70 80 85 
 20 51 68 79 84 
 12 46 65 77 82 
Áreas Urbanas em Desenvolvimento 
Áreas sistematizadas recentemente (somente áreas 
permeáveis, nenhuma vegetação) 
- 77 86 91 94 
Anísio Meneses, 2016 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Descrição da Cobertura CN para Grupos de Solos Hidrológicos 
Tipo de Cobertura e Condição 
Hidrológica 
Condição 
Hidrológica 
A B C D 
Pastagens ou forragens (1) 
Curvas de 
nível 
60 72 81 84 
Curvas de 
nível e terraço 
57 70 78 89 
Pobre 68 79 86 89 
Média 49 69 79 84 
Boa 39 61 74 80 
Campos permanentes, não usados para 
pasto e geralmente cortadas para feno 
- 30 58 71 78 
Matas, capim, com mato sendo o elemento 
principal (2) 
Pobre 48 67 77 83 
Média 35 56 70 77 
Boa 30 (3) 48 65 73 
Florestas, combinação de gramado (pomar 
ou fazenda de árvores) (4) 
Pobre 57 73 82 86 
Média 43 65 76 82 
Boa 32 58 72 79 
Florestas (5) 
Pobre 45 66 77 83 
Média 36 60 73 79 
Boa 303 55 70 77 
Locais de fazendas-construções, 
chácaras,veredas, estradas e lotes 
circunvizinhos 
59 74 82 86 
Anísio Meneses, 2016 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Observações (para o quadro anterior): 
 
(1): Pobres: menos do que 50% da cobertura do solo e em pastagem 
pesada. Média: de 50% a 75% da cobertura do solo e sem pastagem 
pesada. Boa: Mais do que 75% da cobertura do solo é ligeiramente ou 
somente ocasionalmente com pastagem de animais. 
(2) Pobre: menos do que 50% de cobertura do solo. Média: 50 a 75% de 
cobertura do solo. Boa: mais de 75% de cobertura do solo. 
(3) Se a Curva Número atual for menor do que 30, use CN = 30 para cálculo 
do escoamento. 
(4) CN apresentados foram calculados para áreas com 50% destinado ao 
crescimento de árvores e 50% de cobertura de grama (pastagem) 
(5) Pobre: adubo de floresta, pequenas árvores, e mato são destruídos pela 
pastagem de animais ou queimadas regulares. Média: árvores em 
crescimento são roçadas nuas mas não queimadas, e algum adubo de 
floresta cobre o solo. Boa: árvores em crescimento são protegidas da 
roçagem e adequados adubo e mato cobrem o solo. 
Anísio Meneses, 2016 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Considerando-se a composição das diversas equações para determinação 
da precipitação efetiva pelo Método do SCS, empregando-se unidades 
métricas, a equação final para cálculo da precipitação efetiva é dada por: 
2,203
20320
8,50
5080
)(
2









CN
P
CN
P
mmQ
Onde: Q : excesso de chuva ou escoamento superficial em mm; 
 P : precipitação em mm 
 CN : Curva Número definido pelo complexo solo-vegetação tirado das 
 tabelas mostradas anteriormente. 
 
O valor de CN a ser empregado na equação acima é único devendo ser 
resultado de uma análise criteriosa do tipo de solo e uso e ocupação 
do solo dabacia, ponderando-se seus valores para obtenção de um 
único CN para toda bacia ou sub-bacia sendo considerada. 
Anísio Meneses, 2016 
MÉTODO DA CURVA NÚMERO (SCS) 
Exemplo de aplicação: IDENTIFICAÇÃO DO CN 
 
Considere que numa bacia urbana que se deseja calcular o 
escoamento superficial, tenha o seguinte tipo de cobertura: 
A bacia hidrográfica do riacho tem 50% de sua área em zona 
urbana e 50% em zona rural com chácaras e estradas de terra, 
com solo do Tipo B, em condições normais de utilização. 
 
 
Solução: Para zona urbana: CN = 100 (ou 98 pela tabela) 
 Para chácaras: CN = 74 (solo tipo B) 
 
 Logo, o CN ponderado seria de: 
877450,010050,0 CN
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO 
SUPERFICIAL 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO FLUVIAL 
EFLUENTE INFLUENTE 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO FLUVIAL 
Anísio Meneses, 2016 
ABASTECIMENTO 
DA REGIÃO 
METROPOLITANA 
DE FORTALEZA 
Em 28/8/2015 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
Método Racional 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
Método Racional 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
Método Racional 
Anísio Meneses, 2016 
MODELOS CHUVA-VAZÃO 
modelo hidrológico: representação da bacia hidrográfica 
 
simulação: processo de utilização de um modelo. 
Em geral, compreende três fases: ajuste ou calibração, verificação e previsão 
Anísio Meneses, 2016 
Hidrograma 
Precipitação: distribuição temporal e espacial 
Evapotranspiração e interceptação 
Cobertura do solo 
Tipo e espessura do solo 
Relevo e forma da bacia: declividade, comprimento, área, rede de drenagem 
Tipo de aquífero e formação rochosa 
Anísio Meneses, 2016 
Hidrograma e chuva efetiva 
Anísio Meneses, 2016 
EFEITO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS NO 
HIDROGRAMA 
Anísio Meneses, 2016 
EFEITO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS NO HIDROGRAMA 
Anísio Meneses, 2016 
t t 
O deslocamento do centro de gravidade do hietograma 
tende a deslocar temporalmente no mesmo sentido o pico 
de cheia (vazão máxima) 
EFEITO DA PRECIPITAÇÃO 
Distribuição temporal e espacial 
Anísio Meneses, 2016 
INFLUÊNCIA DA URBANIZAÇÃO NA CONFIGURAÇÃO DO 
HIDROGRAMA 
Tipicamente, a urbanização promove a antecipação 
e a ampliação do pico de enchente, além do maior 
volume de escoamento superficial, em decorrência 
da menor parcela de infiltração 
Anísio Meneses, 2016 
Bacias com aquífero com 
volume maior (ex: sedimentar) 
regulariza a vazão de 
estiagem, enquanto uma 
bacia com pequena 
profundidade do solo e rocha 
tende a apresentar pequena 
regularização anual 
INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS DO AQUÍFERO 
Anísio Meneses, 2016 
CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA 
Tempo de concentração: 
tempo que a água superficial 
leva para escoar do ponto 
mais distante até a seção 
principal 
 
Tempo de pico: tempo entre o 
centro de gravidade da 
precipitação e o pico do 
hidrograma 
 
Tempo médio de 
deslocamento da vazão: 
tempo entre o centro de 
gravidade do hietograma e o 
do hidrograma. 
 
Período de recessão: quando 
termina o escoamento 
superficial 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROGRAMA UNITÁRIO 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROGRAMA UNITÁRIO 
Princípios 
Considerando chuva de distribuição uniforme e intensidade constante 
sobre toda a bacia 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROGRAMA UNITÁRIO 
Princípios 
Considerando chuva de distribuição uniforme e intensidade constante 
sobre toda a bacia 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROGRAMA UNITÁRIO 
Princípios 
Considerando chuva de distribuição uniforme e intensidade constante 
sobre toda a bacia 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROGRAMA UNITÁRIO 
Princípios 
Considerando chuva de distribuição uniforme e intensidade constante 
sobre toda a bacia 
CURVA S 
Anísio Meneses, 2016 
CHEIAS 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
CEMIG.MPG
TRATAMENTOS DE DADOS HIDROLÓGICOS 
 
Caráter aleatório da magnitude dos fenômenos 
 
Necessidade de tratamento estocástico 
 
Estatística básica: 
Anísio Meneses, 2016 
ELEMENTOS DE PROBABILIDADE 
Anísio Meneses, 2016 
ELEMENTOS DE PROBABILIDADE 
Anísio Meneses, 2016 
Período de retorno 
ELEMENTOS DE PROBABILIDADE 
Tempo de Recorrência (T) 
É o período de tempo médio em que um 
determinado evento (vazão, precipitação etc.) é 
igualado ou superado pelo menos uma vez. 
Anísio Meneses, 2016 
ELEMENTOS DE PROBABILIDADE - eventos extremos 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
Variabilidade dos eventos hidrológicos 
Anísio Meneses, 2016 
Variabilidade dos eventos hidrológicos 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Diagrama de Rippl (ou Diagrama de Massa) 
Anísio Meneses, 2016 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROMETRIA 
 
Curva - chave 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROMETRIA 
Anísio Meneses, 2016 
HIDROMETRIA 
Anísio Meneses, 2016 
ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS 
Anísio Meneses, 2016 
TIPOS DE AQUÍFEROS QUANTO À POROSIDADE 
Anísio Meneses, 2016 
- Aquífero poroso ou sedimentar - formado por rochas sedimentares consolidadas, sedimentos 
inconsolidados ou solos arenosos. A circulação da água se faz nos poros formados entre os grãos de areia, 
silte e argila de granulação variada. 
Os aquíferos sedimentares constituem os mais importantes aquíferos, pelo grande volume de água que 
armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas. Esses aquíferos ocorrem nas bacias sedimentares e 
em todas as várzeas onde se acumularam sedimentos arenosos. Uma particularidade desse tipo de aquífero 
é sua porosidade quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer 
direção, em função tão somente dos diferenciais de pressão hidrostática ali existente. Essa propriedade é 
conhecida como isotropia. 
 
- Aquífero fraturado ou fissural - formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e 
maciças, onde a circulação da água se faz nas fraturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento 
tectônico. Ex.: basalto, granitos, gabros, filões de quartzo, etc.. A capacidade dessas rochas de acumularem 
água está relacionada à quantidade de fraturas, suas aberturas e intercomunicação, permitindo a infiltração e 
fluxo da água. Poços perfurados nessas rochas fornecem poucos metros cúbicos de água por hora, sendo 
que a possibilidade de se ter um poço produtivo dependerá, tão somente, desse poço interceptar fraturas 
capazes de conduzir a água. Nesses aquíferos, a água só pode fluir onde houverem fraturas, que, quase 
sempre, tendem a ter orientações preferenciais. São ditos, portanto, aquíferos anisotrópicos. Um caso 
particular de aquífero fraturado é representado pelos derrames de rochas vulcânicas basálticas, das grandes 
bacias sedimentares brasileiras. 
 
- Aquífero cárstico (Karst) - formado em rochas calcáreas ou carbonáticas, onde a circulação da 
água se faz nas fraturas e outras descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução do carbonato 
pela água. Essas aberturas podem atingir grandes dimensões, criando, nesse caso, verdadeiros rios 
subterrâneos. São aquíferos heterogêneos, descontínuos, com águas duras, com fluxo em canais. As rochas 
são os calcários, dolomitos e mármores. 
Fonte: http://www.abas.org/educacao.php 
Anísio Meneses, 2016 
http://www.abas.org/educacao.php
TIPOS DE AQUÍFEROS QUANTO À PRESSÃO DA ÁGUA 
Anísio Meneses, 2016 
- Aquífero livre ou freático - constituído por uma formação geológica 
permeável e superficial, totalmente aflorante em toda a sua extensão, e limitado na 
base por uma camadaimpermeável. A superfície superior da zona saturada está 
em equilíbrio com a pressão atmosférica, com a qual se comunica livremente. Os 
aquíferos livres têm a chamada recarga direta. Em aquíferos livres o nível da água 
varia segundo a quantidade de chuva. São os aquíferos mais comuns e mais 
explorados pela população. São também os que apresentam maiores problemas 
de contaminação. 
 
- Aquífero confinado ou artesiano - constituído por uma formação 
geológica permeável, confinada entre duas camadas impermeáveis ou 
semipermeáveis. A pressão da água no topo da zona saturada é maior do que a 
pressão atmosférica naquele ponto, fazendo com que a água ascenda no poço 
para além da zona aquífera. O seu reabastecimento ou recarga, através das 
chuvas, dá-se preferencialmente nos locais onde a formação aflora à superfície. 
Neles, o nível da água encontra-se sob pressão, podendo causar artesianismo 
nos poços que captam suas águas. Os aquíferos confinados têm a chamada 
recarga indireta e quase sempre estão em locais onde ocorrem rochas 
sedimentares profundas (bacias sedimentares). 
Fonte: http://www.abas.org/educacao.php 
Anísio Meneses, 2016 
http://www.abas.org/educacao.php
TIPOS DE AQUÍFEROS QUANTO À PRESSÃO DA ÁGUA 
Um poço artesiano não jorrante é também chamado de semiartesiano. 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS 
ATENÇÃO 
Anísio Meneses, 2016 
ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
Anísio Meneses, 2016 
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DOS PRINCIPAIS AQUÍFEROS BRASILEIROS 
Anísio Meneses, 2016