ESCOAMENTO SUPERFICIAL 2016 1

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ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
CONCEITOS GERAIS 
• É o movimento das águas, que, por efeito da 
gravidade, se deslocam na superfície da Terra; 
 
• Abrange o excesso de precipitação que ocorre 
logo após uma chuva e se desloca livremente 
pela superfície do terreno, até o escoamento 
de um rio, que pode ser alimentado tanto pelo 
excesso de precipitação como pelas águas 
subterrâneas. 
 
CONCEITOS GERAIS 
• A figura abaixo mostra as quatro formas pelas quais 
os cursos d’água recebem água: 
– Precipitação direta sobre o curso d’água (P); 
– Escoamento superficial (ES); 
– Escoamento sub-superficial ou hipodérmico (ESS); 
– Escoamento subterrâneo ou básico. 
 
CONCEITOS GERAIS 
• Escoamento subsuperficial – ocorre nas camadas 
superiores do solo; 
 
• Escoamento subterrâneo – contribuindo de 
forma lenta com o tempo e é responsável pela 
alimentação do curso de água durante estiagem; 
 
• Escoamento superficial – cresce com o tempo até 
atingir um valor sensivelmente constante à 
medida que a precipitação prossegue. Cessada 
esta, ela vai diminuindo até anular-se. 
CONCEITOS GERAIS 
FATORES QUE INFLUENCIAM O 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
• Natureza climática: 
– Intensidade e duração da precipitação; 
– Precipitação antecedente. 
 
• Natureza Fisiográfica: 
– Área 
– Forma 
– Permeabilidade 
– Capacidade de infiltração 
– Topografia 
 
• Obras Hidráulicas 
 
• Cobertura Vegetal 
GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS 
• Vazão (Q) – É o volume de água escoado na unidade 
de tempo em uma determinada seção do curso 
d’água. 
 
• Coeficiente de deflúvio (ou de escoamento) – é a 
relação entre o volume escoado e a quantidade total 
de água precipitada na bacia hidrográfica: 
 
precV
Vc esc
• Tempo de concentração: é o tempo que a água 
superficial leva para escoar do ponto mais distante 
até a seção principal. 
– Equação de Kirpich Modificada 
 
 
 
 
 
GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS 
385,0
3
42,1









H
tc L
TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 
● Depende: 
 da área da bacia; 
 do comprimento e declividade do canal mais longo (principal); 
 Comprimento ao longo do curso principal, desde o centro da bacia 
até a seção de saída considerada; 
 Forma da bacia; 
 Declividade média do terreno; 
 Declividade e comprimento dos afluentes; 
 Rugosidade do canal; 
 Tipo de recobrimento vegetal; 
 Distância entre o fim do canal e o espigão 
• Frequência: é o número de ocorrências da mesma 
vazão em um dado intervalo de tempo; 
 
• Nível da água: é a altura atingida pela água na seção 
em relação a uma determinada referência. 
GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS 
HIDROGRAMA 
O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a 
vazão no tempo. 
Situação 1 
Situação 2 
HIDROGRAMA 
Situação 3 
HIDROGRAMA 
Situação 4 
HIDROGRAMA 
Situação 5 
HIDROGRAMA 
Situação 6 
HIDROGRAMA 
Situação 7 
HIDROGRAMA 
 
Situação 8 
HIDROGRAMA 
 
Situação 9 
HIDROGRAMA 
Situação 10 
HIDROGRAMA 
Situação 11 
HIDROGRAMA 
Situação 12 
HIDROGRAMA 
Situação 13 
HIDROGRAMA 
Situação 14 
HIDROGRAMA 
Situação 15 
HIDROGRAMA 
Situação 16 
HIDROGRAMA 
Superficial 
e 
Sub-superficial 
Escoamento subterrâneo 
pico 
recessão 
5 
1 
3 
4 
2 
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 
6 
Forma do Hidrograma 
A forma do hidrograma depende de um grande número de 
fatores, os mais importantes são: 
relevo (densidade de drenagem, declividade do rio ou 
bacia, capacidade de armazenamento e forma); 
cobertura da bacia; 
modificações artificiais no rio; 
distribuição, duração e intensidade da precipitação; 
solo. 
tempo 
Q 
Bacia circular 
Bacia alongada 
tempo 
Q 
Bacia montanhosa 
Bacia plana 
RELEVO 
• Declividade do rio ou bacia; 
• Capacidade de armazenamento e forma 
 
O homem produz modificações no rio para o uso mais racional 
da água. Um reservatório para regularização da vazão tende a 
reduzir o pico e distribuir o volume, enquanto a canalização 
tende a aumentar o pico, como veremos na bacia urbana; 
MODIFICAÇÕES ARTIFICIAIS 
tempo 
Q 
Bacia urbana 
Bacia rural 
A cobertura da bacia, como a vegetal, tende a retardar o escoamento e aumentar as 
perdas por evapotranspiração. Nas bacias urbanas, onde a cobertura é alterada, 
tornando-se mais impermeável ,o escoamento superficial e o pico aumentam. 
COBERTURA DA BACIA 
MEDIÇÃO DO NÍVEL DA ÁGUA 
• Postos fluviométricos: 
– Réguas linimétricas; 
– Linígrafos 
 
 
• De posse das alturas pode-se estimar a vazão em 
uma determinada seção do curso d’água por meio de 
uma curva-chave: 
– A esta curva relaciona uma altura do nível do curso d’água, 
a uma vazão 
MEDIÇÃO DO NÍVEL DA ÁGUA 
Margem do Curso d’Água Curso d’Água 
MEDIÇÕES DE VAZÕES 
• Existem várias maneiras para se medir a vazão em um curso 
d’água, de acordo com as dimensões do curso d'água e com a 
precisão desejada para a medida. 
 
• Tipos de Medição de Vazão : 
 
– Volumétrico 
– Calha Parshall 
– Vertedor 
– Ultrassônico 
– Químico 
– Molinete 
 
 
 Pequenas vazões 
Vertedores e Calha Parshall 
 
 
 
Os vertedores são estruturas relativamente simples, porém de 
grande importância prática, sendo utilizados na medição de 
vazão em numerosas construções hidráulicas, como estações 
de tratamento de água e esgoto, barragens, córregos, etc. 
 
 
VERTEDORES 
Calha PARSHALL 
A calha Parshall é uma estrutura que apresenta uma relação bem 
definida entre níveis de água e vazões, sendo construídas por 
dimensões padronizadas, de modo que a medição do nível de água em 
sua estrutura permite obter a vazão por meio de tabelas padronizadas. 
 
MÉTODO ULTRASSÔNICO 
 Esse instrumento, que funciona com base no efeito Doppler, é utilizado 
para medir as velocidades das partículas das correntes de água a 
diferentes profundidades e determinar a vazão em seções transversais 
de rios, através do somatório de sucessivos perfis de corrente obtidos 
em tempo real. 
 
ADCP - Acoustic Doppler Current ProfiIer 
MÉTODO ÁREA-VELOCIDADE 
• A área é determinada por batimetria, medindo-se várias 
verticais e respectivas distâncias e profundidades. 
 
• Para se medir a velocidade de água na seção, o método mais 
empregado é o do molinete. 
MOLINETES 
Quando a colocação de um vertedor retangular se torna difícil, devido 
às dimensões relativamente grandes do curso de água, utiliza-se da 
medida da velocidade do escoamento para a determinação da vazão. 
 
Molinete é um aparelho que dá a velocidade local da água através da 
medida do número de revoluções da hélice. 
Tipos de medição de vazão com molinete 
• A vau 
• Sobre ponte 
• Com teleférico (cabo) 
• Com barco fixo 
• Com barco móvel 
MOLINETES 
TIPOS DE MEDIÇÃO DE MOLINETES 
Este método é aplicado a medições com nível d’água não superior a 
1,20 m e velocidade compatível com a segurança do operador. Consiste 
em prender o molinete numa haste, sempre tomando o cuidado de 
mantê-lo a uma distância mínima do leito (aproximadamente 20 cm) 
• A vau 
Medição a vau 
TIPOS DE MEDIÇÃO DE MOLINETES 
Apesar de apresentar certa facilidade para uma medição de vazão com molinete, 
a seção de uma ponte pode interferir na velocidade do escoamento. Sea ponte 
possui pilares apoiados no leito do rio, o escoamento é alterado e pode provocar 
erosão no leito. 
 
A determinação da geometria da seção é mais complicada. Uma alternativa seria 
afastar ao máximo o molinete da ponte através de suportes, fazendo-se assim as 
medições numa seção menos influenciada. 
• Sobre ponte: 
No caso de não se dispor de pontes e o rio ser profundo, mas não muito largo, 
pode-se utilizar o recurso do teleférico para levantar o perfil de velocidades. 
Há casos também em que há material transportado pelo rio (toras), sendo 
aplicado este método para a segurança do operador. 
• Com teleférico (cabo) 
TIPOS DE MEDIÇÃO DE MOLINETES 
Num rio como o do item anterior (desde que não haja material de grande 
porte transportado) pode-se também utilizar o recurso do barco fixo. O 
barco é preso nas margens do rio através de cabos, sendo este o método 
mais comum de medição com molinete. 
• Com barco fixo 
TIPOS DE MEDIÇÃO DE MOLINETES 
As pequenas áreas próximas às margens que não são consideradas nas sub-
seções da primeira nem da última vertical (figura abaixo) não são 
consideradas no cálculo da vazão. 
Assim, a vazão total do rio é dada por: 
Q é a vazão total do rio; vi é a velocidade média da vertical i; N é o número de 
verticais e Ai é a área da sub-seção da vertical i. 
As áreas sombreadas junto às margens são desprezadas no cálculo da vazão 
Pontos Posição na vertical Velocidade média Profundidad
e do rio 
1 0,6 P Vm=V(0,6) 0,15 a 0,6 m 
2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 0,6 a 1,2 m 
3 0,2 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4 1,2 a 2,0 m 
4 0,2 0,4 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6 2,0 a 4,0 m 
6 Sup; 0,2 0,4 0,6 0,8P 
e Fundo 
Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))
+Vf]/10 
> 4,0 m 
Perfil de velocidade 
Pontos Posição na vertical Velocidade média Profundidade 
do rio 
1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,6 m 
2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 >0,6 m 
Recomendações método simplificado 
Recomendações método detalhado 
Número de verticais 
Largura do rio (m) Distância entre 
verticais (m) 
Número de 
verticais 
 3 0,3 10 
3 a 6 0,5 6 a 12 
6 a 15 1 6 a 15 
15 a 30 2 7 a 15 
30 a 50 3 10 a 16 
50 a 80 4 12 a 20 
80 a 150 6 13 a 25 
150 a 250 8 18 a 30 
 250 12 > 20 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
• Um dos métodos mais simples e mais utilizados para estimar 
o volume de escoamento superficial resultante de um evento 
de chuva é o método desenvolvido pelo National Resources 
Conservatoin Center dos EUA (antigo Soil Conservation 
Service – SCS). 
 
• É um modelo utilizado para determinar a chuva excedente a 
partir de uma precipitação fornecida e calcular, a partir da 
chuva excedente, o hidrograma de projeto (vazão máxima) 
com um determinado risco. 
 
 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
• Formulação: 
 
 SIaP
IaP
Q
2



254
CN
25400
S 
IaP 
0Q  IaP 
5
S
Ia 
quando 
quando 
Q = escoamento em mm 
P = chuva acumulada em mm 
Ia = Perdas iniciais 
S = parâmetro de armazenamento 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
Valores de CN 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
• GRUPO A – solos arenosos, com baixo teor de argila total (inferior a 
8%), sem rochas, sem camada argilosa e nem mesmo densificada 
até a profundidade de 1,5m. O teor de húmus é muito baixo, não 
atingindo 1%; 
 
• GRUPO B – solos arenosos menos profundos que os do Grupo A e 
com menor teor de argila total, porém ainda inferior a 15%. No caso 
de terras roxas este limite pode subir a 20% graças a maior 
porosidade. Os dois teores de húmus podem subir, 
respectivamente, a 1,2% e 1,5%. Não pode haver pedras e nem 
camadas argilosas até 1,5m, mas é quase sempre presente uma 
camada mais densificada que a camada superficial; 
 
GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS 
• GRUPO C - solos barrentos, com teor de argila de 20 a 30%, 
mas sem camadas argilosas impermeáveis ou contendo 
pedras até a profundidade de 1,2m. No caso de terras roxas, 
estes dois limites máximos podem ser de 40% e 1,5m. Nota-
se, a cerca de 60cm de profundidade, camada mais 
densificada que no Grupo B, mas ainda longe das condições 
de impermeabilidade; 
 
• GRUPO D - solos argilosos (30 a 40% de argila total) e com 
camada densificada a uns 50cm de profundidade ou solos 
arenosos como B, mas com camada argilosa quase 
impermeável ou horizonte de seixos rolados. 
MÉTODO DA CURVA-NÚMERO - SCS 
• Qual é a lâmina escoada superficialmente 
durante um evento de chuva de precipitação 
total P = 70 mm numa bacia com solo do tipo B 
em ruas e estradas de terra? 
EXEMPLO