Escoamento Superficial e HU SCS

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Escoamento 
Superficial:
Métodos Chuva-vazão
Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
Centro Tecnológico - CTC
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – 
ENS
ENS5102 - HIDROLOGIA
Profa Patrícia Kazue Uda
EXERCÍCIO: CONVOLUÇÃO DE HIDROGRAMA
Tempo (h) 0 1 2 3 4 5 6
Vazão (m3.s-1) 0 12,1 27,3 20,4 11,2 6 0
O hidrograma unitário de uma bacia, para a chuva efetiva de 1 cm e duração ΔtPHU = 1h, 
é fornecido na tabela abaixo:
Intervalo de tempo
t(h)
Precipitação efetiva
ief (mm.h-1)
0 – 1 30
1 – 2 20
Com base nessas informações, obter o escoamento superficial resultante de uma chuva
efetiva composta de precipitações cuja intensidade varia a cada 1 hora, de acordo com a
tabela:
Apresentar como resultados: 
• tabela da convolução de hidrogramas, 
• equações utilizadas, 
• hidrograma resultante e hidrograma unitário em um mesmo gráfico.
HUs Sintéticos do SCS
• A grande maioria dos cursos d’água não dispõe de um sistema de
monitoramento de suas vazões.
• Consequentemente, nestes casos, não existe possibilidade de obtenção de
um hidrograma unitário empírico, já que não há registros históricos das
vazões no curso d’água.
• O objetivo de um hidrograma unitário sintético é, portanto, substituir o
hidrograma unitário empírico em estudos hidrológicos.
• Um HU é obtido através de estudos em bacias hidrográficas e generalizado
para outras bacias.
Portanto, as teorias de HU sintéticos nos permitem obter o HU da 
nossa bacia, para depois, determinar a vazão de projeto!
HU Sintético Triangular do SCS
O tempo de subida do hidrograma (Tp) é estimado pelo tp mais a 
metade da duração da chuva (d):
O tempo de base do hidrograma (tb) é aproximado por:
tp = 0,6 tc (1)
Tp = tp + Τ𝑑 2 (2)
tb = Tp + 1,67Tp (3)
tempo1,67 TpTp
tb
tp
Chuva (1 cm ou 1 mm)
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
V
a
z
ã
o
 (
Q
/Q
p
)
tempo
ൗ𝑑 2
O tempo de pico (tp) do hidrograma é estimado como 60% do 
tempo de concentração da bacia:
O volume total escoado, para uma Pef de 1 mm é:
V = A ∙ 𝑃𝑒𝑓 (4) (5)
Combinando Eq. 4 e 5, e introduzindo tb da Eq. 3, a vazão de pico do HU 
triangular, para uma Pef de 1 mm pode ser calculada como:
qp em m3/s por 1 mm de Pef, A é a 
área da bacia, em km2, e Tp em 
horas.
Por esta abordagem, o HU pode ser aproximado por um triângulo, definido pela vazão de pico (qp), pelo tempo de pico (tp) e pelo 
tempo de base (tb).
(tc):
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HU Sintético Curvilíneo do SCS
• tc = tempo de concentração (verificar qual melhor 
equação para região de estudo)
• Tempo de pico (tp) => tp = 0,6tc 
• Tempo de ascensão do hidrograma (Tp ou ta) => ta=tp + 
tdu/2, sendo tdu a duração da chuva unitária 
• Tempo de base do hidrograma (tb) => tb = ta + 1,67ta
• Vazão de pico qp => qp = 0,208A/ ta , onde ta em horas, A 
área da bacia (km2) e qp é a vazão de pico / mm de 
chuva efetiva 
Síntese:
• Estima-se o tempo de concentração da bacia
• Calcula-se a duração unitária
• Calcula-se o tempo de ascensão do hidrograma
• Calcula-se a descarga de pico para Pef=1cm
• Com qp e ta Transforma-se o hidrograma adimensional curvilíneo no hidrograma unitário de interesse
HU Sintético Curvilíneo do SCS
Síntese:
• Estima-se o tempo de concentração da bacia
• Calcula-se a duração unitária
• Calcula-se o tempo de ascensão do hidrograma
• Calcula-se a descarga de pico para Pef=1cm
• Com qp e ta Transforma-se o hidrograma adimensional curvilíneo no hidrograma unitário de interesse
HU Sintético Curvilíneo do SCS
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Método Dados de entrada, escolhas necessárias Resultado principal
1. Chuva de 
projeto
Blocos 
alternados
TR, Tempo de duração da chuva de projeto, dividir 
chuva total em intervalos Dt, Equação IDF
Chuva de projeto em blocos de chuva 
(hietograma)
2. Chuva 
efetiva SCS-CN 
Chuva de projeto em blocos de chuva, mapa de 
uso do solo e de tipo de solo
Hietograma de Chuva Efetiva, com cada Pef 
com duração td
3. Hidrograma
unitário
HU, ou HU 
sinético SCS
Duração da chuva unitária, Tempo de 
concentração, de pico, de ascensão, de base, e 
vazão de pico
HU para a bacia bacia
4. Hidrograma
de projeto
Convolução Chuva efetiva de projeto e HU (sintético ou não)
Hidrograma resultante da contribuição do 
escoamento superficial direto. Tem que somar o 
escoamento subterrâneo para obter o Hidrograma
de Projeto.
0
10
20
30
40
15 30 45 60 75 90 105 120
P
e
f 
(m
m
)
Tempo (min)
Chuva Efetiva
Pef CN(II)
0
10
20
30
40
15 30 45 60 75 90 105 120
P
re
c
ip
it
a
ç
ã
o
 (
m
m
)
Tempo (min)
Chuva de Projeto
cd tt .133,0=u
9
• tc = tempo de concentração (verificar qual melhor equação para região de estudo)
• Tempo de pico (tp) => tp = 0,6tc 
• Tempo de ascensão do hidrograma (Tp ou ta) => ta=tp + tdu/2, sendo tdu a duração da chuva unitária 
• Tempo de base do hidrograma (tb) => tb = ta + 1,67Tp
• Vazão de pico qp => qp = 0,208A/Tp , onde Tp em horas, A área da bacia (km2) e qp é a vazão de pico / mm 
de chuva efetiva 
Ou
• Tempo de ascensão do hidrograma (Tp ou ta) => ta = 5tdu, sendo tdu a duração da chuva unitária 
• Vazão de pico qp => qp = 2,78·Cp·Pef·A/Ta , onde Cp = 0,75, Pef = 1 cm, Ta em horas, A área da bacia em 
km2 e qp é a vazão de pico / mm de chuva efetiva 
Método Dados de entrada, escolhas necessárias Resultado principal
1. Chuva de 
projeto
Blocos 
alternados
TR, Tempo de duração da chuva de projeto, dividir 
chuva total em intervalos Dt, Equação IDF
Chuva de projeto em blocos de chuva 
(hietograma)
2. Chuva 
efetiva SCS-CN 
Chuva de projeto em blocos de chuva, mapa de 
uso do solo e de tipo de solo
Hietograma de Chuva Efetiva, com cada Pef 
com duração td
3. Hidrograma
unitário
HU, ou HU 
sinético SCS
Duração da chuva unitária, Tempo de 
concentração, de pico, de ascensão, de base, e 
vazão de pico
HU para a bacia bacia
4. Hidrograma
de projeto
Convolução Chuva efetiva de projeto e HU (sintético ou não)
Hidrograma resultante da contribuição do 
escoamento superficial direto. Tem que somar o 
escoamento subterrâneo para obter o Hidrograma
de Projeto.
10
0
10
20
30
40
15 30 45 60 75 90 105 120
P
e
f 
(m
m
)
Tempo (min)
Chuva Efetiva
Pef CN(II)
0
10
20
30
40
15 30 45 60 75 90 105 120
P
re
c
ip
it
a
ç
ã
o
 (
m
m
)
Tempo (min)
Chuva de Projeto
0
10
45 60 75 90 105 120 Tempo (min)
15 30 45 60 75 90
P
e
f 
(m
m
) 
tdu = 15 min!
Método Dados de entrada, escolhas necessárias Resultado principal
1. Chuva de 
projeto
Blocos 
alternados
TR, Tempo de duração da chuva de projeto, dividir 
chuva total em intervalos Dt, Equação IDF
Chuva de projeto em blocos de chuva 
(hietograma)
2. Chuva 
efetiva SCS-CN 
Chuva de projeto em blocos de chuva, mapa de 
uso do solo e de tipo de solo
Hietograma de Chuva Efetiva, com cada Pef 
com duração td
3. Hidrograma
unitário
HU, ou HU 
sinético SCS
Duração da chuva unitária, Tempo de 
concentração, de pico, de ascensão, de base, e 
vazão de pico
HU para a bacia bacia
4. Hidrograma
de projeto Convolução Chuva efetiva de projeto e HU (sintético ou não)
Hidrograma resultante da contribuição do escoamento 
superficial direto. Tem que somar o escoamento 
subterrâneo para obter o Hidrograma de Projeto.
OBRIGADA E ATÉ A PRÓXIMA AULA!
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