escoamento superficial - notas de aula

Prévia do material em texto

Escoamento Superficial 
Hidrologia	
  
Definição	
  
•  O	
  escoamento	
  superficial	
  é	
  o	
  segmento	
  do	
  ciclo	
  
hidrológico	
  que	
  estuda	
  o	
  deslocamento	
  da	
  água	
  na	
  
super;cie	
  da	
  terra.	
  Tem	
  origem,	
  fundamentalmente,	
  
nas	
  precipitações	
  e	
  consAtui,	
  para	
  o	
  engenheiro,	
  a	
  
mais	
  importante	
  das	
  fases	
  do	
  ciclo	
  hidrológico,	
  uma	
  
vez	
  que	
  a	
  maioria	
  dos	
  estudos	
  está	
  ligada	
  ao	
  
aproveitamento	
  da	
  água	
  superficial	
  e	
  à	
  proteção	
  
contra	
  os	
  fenômenos	
  provocados	
  pelo	
  seu	
  
deslocamento	
  (erosão	
  do	
  solo,	
  inundação,	
  etc.).	
  	
  
FATORES	
  QUE	
  INFLUENCIAM	
  O	
  
ESCOAMENTO	
  SUPERFICIAL	
  	
  
a)  Fatores	
  ClimáAcos	
  	
  
•  	
  intensidade	
  da	
  chuva	
  	
  
•  duração	
  da	
  chuva	
  	
  
•  chuva	
  antecedente	
  	
  
b)	
  Fatores	
  Fisiográficos	
  	
  
•  	
  área	
  da	
  bacia	
  	
  
•  forma	
  da	
  bacia	
  	
  
•  permeabilidade	
  do	
  solo	
  	
  
•  topografia	
  	
  
	
  
FATORES	
  QUE	
  INFLUENCIAM	
  O	
  
ESCOAMENTO	
  SUPERFICIAL	
  	
  
c)	
  Obras	
  Hidráulicas	
  	
  
Barragem	
  	
  
canalização	
  ou	
  reAficação	
  	
  
derivação	
  ou	
  transposição	
  	
  
Observações	
  
•  Em	
  uma	
  dada	
  seção	
  transversal	
  de	
  um	
  curso	
  
d’água,	
  as	
  variações	
  das	
  vazões	
  instantâneas	
  
são	
  tanto	
  maiores	
  quanto	
  menor	
  a	
  área	
  da	
  
bacia	
  hidrográfica;	
  
	
  
Observações	
  
•  Para	
  uma	
  mesma	
  área	
  da	
  bacia	
  de	
  contribuição,	
  as	
  
variações	
  das	
  vazões	
  instantâneas	
  no	
  curso	
  d’água	
  
serão	
  tanto	
  maiores	
  e	
  dependerão	
  tanto	
  mais	
  das	
  
chuvas	
  de	
  alta	
  intensidade	
  quanto:	
  	
  
–  maior	
  for	
  a	
  declividade	
  do	
  terreno;	
  
–  menores	
  forem	
  as	
  depressões	
  retentoras	
  de	
  águas;	
  
–  mais	
  reAlíneo	
  for	
  o	
  traçado	
  e	
  maior	
  a	
  declividade	
  do	
  curso	
  
d’água;	
  
–  menor	
  for	
  a	
  quanAdade	
  de	
  água	
  infiltrada;	
  e	
  
–  menor	
  for	
  a	
  área	
  coberta	
  por	
  vegetação.	
  
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
a)	
  Vazão	
  (Q)	
  	
  
– A	
  vazão	
  ou	
  deflúvio,	
  isto	
  é,	
  o	
  volume	
  de	
  água	
  
escoado	
  na	
  unidade	
  de	
  tempo,	
  é	
  a	
  principal	
  
grandeza	
  que	
  caracteriza	
  um	
  escoamento.	
  As	
  
unidades	
  normalmente	
  adotadas	
  são	
  o	
  m3/s	
  ou	
  o	
  
l/s.	
  	
  
– Ainda,	
  como	
  elemento	
  comparaAvo	
  entre	
  bacias	
  
costuma-­‐se	
  referir	
  à	
  vazão	
  por	
  unidade	
  de	
  área	
  da	
  
bacia,	
  ou	
  vazão	
  específica	
  :	
  q	
  =	
  Q	
  /	
  A	
  .	
  Para	
  esta	
  
grandeza,	
  as	
  unidades	
  usuais	
  são	
  m3/(s.km2),	
  l/
(s.km2)	
  
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
a)	
  Vazão	
  (Q)	
  	
  
– É	
  comum	
  também	
  exprimir	
  o	
  escoamento	
  ou	
  
deflúvio	
  superficial	
  em	
  termos	
  de	
  uma	
  altura	
  de	
  
lâmina	
  d’água	
  escoada,	
  dada	
  pela	
  razão	
  do	
  
volume	
  escoado	
  no	
  tempo	
  ∆t	
  pela	
  área	
  da	
  
projeção	
  horizontal	
  da	
  super;cie	
  considerada:	
  
hs=Qsx∆t/A,	
  também	
  chamada	
  precipitação	
  
efeAva.	
  	
  
– Esta	
  altura	
  de	
  lâmina	
  d’água	
  escoada	
  é	
  
normalmente	
  medida	
  em	
  mm.	
  	
  
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
b)	
  Coeficiente	
  de	
  Escoamento	
  Superficial	
  (C)	
  	
  
– O	
  coeficiente	
  de	
  escoamento	
  ou	
  deflúvio	
  
superficial,	
  ou	
  coeficiente	
  de	
  run	
  off,	
  é	
  definido	
  
pela	
  razão	
  do	
  volume	
  de	
  água	
  escoado	
  
superficialmente	
  por	
  ocasião	
  de	
  uma	
  chuva,	
  Vols,	
  
pelo	
  volume	
  de	
  água	
  precipitada,	
  VolT:	
  	
  
C = VolsVolT
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
b)	
  Coeficiente	
  de	
  Escoamento	
  Superficial	
  (C)	
  
Este	
  coeficiente	
  pode	
  ser	
  relaAvo	
  a	
  uma	
  chuva	
  isolada	
  ou	
  a	
  
um	
  intervalo	
  de	
  tempo	
  no	
  qual	
  várias	
  chuvas	
  ocorreram.	
  É	
  
um	
  conceito	
  usado	
  na	
  previsão	
  da	
  vazão	
  de	
  enchente,	
  
provocada	
  por	
  uma	
  chuva	
  intensa.	
  Na	
  práAca,	
  conhecido	
  o	
  
run	
  off	
  para	
  uma	
  determinada	
  chuva	
  intensa	
  de	
  certa	
  
duração,	
  determina-­‐se	
  o	
  escoamento	
  superficial	
  de	
  outra	
  
precipitação	
  intensa	
  de	
  intensidade	
  diferente	
  da	
  primeira,	
  
mas	
  de	
  mesma	
  duração.	
  	
  
C = VolsVolT
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
	
  c)	
  Precipitação	
  EfeAva	
  (ou	
  Precipitação	
  Excedente),	
  Pef	
  ou	
  ief	
  	
  
–  A	
  precipitação	
  efeAva	
  (ou	
  precipitação	
  excedente)	
  é	
  a	
  medida	
  da	
  
altura,	
  Pef,	
  ou	
  intensidade,	
  ief,	
  da	
  parcela	
  da	
  chuva	
  caída	
  que	
  provoca	
  
o	
  escoamento	
  superficial.	
  É	
  normalmente	
  referida	
  a	
  um	
  determinado	
  
intervalo	
  de	
  duração	
  de	
  uma	
  chuva	
  (ou	
  à	
  duração	
  da	
  chuva	
  total,	
  em	
  
eventos	
  complexos).	
  	
  
Pef =
Vols
A
Pef =C ⋅P
GRANDEZAS	
  CARACTERÍSTICAS	
  
	
  d)	
  Tempo	
  de	
  Concentração	
  (tc)	
  
	
  
e)	
  Frequência	
  e	
  tempo	
  de	
  Recorrencia	
  
	
  
f)	
  Nível	
  de	
  água,	
  cheia	
  e	
  inundação	
  
Diferentes	
  posições	
  do	
  Nível	
  
d’Água	
  de	
  um	
  rio	
  	
  
•  Conceitos	
  de	
  Inundação	
  e	
  Cheia	
  
P
ercolação 
Processos da 
parte terrestre 
do ciclo 
hidrológico 
Interceptação 
Depressões 
chuva 
Escoamento 
superficial 
Infiltração 
Armazenamento 
no solo 
Armazenamento 
no subsolo 
Escoamento 
Sub-superficial 
Vazão no rio 
evap 
Escoamento 
Subterrâneo 
•  Escoamento superficial 
•  Escoamento sub-superficial 
•  Escoamento subterrâneo 
Tipos	
  de	
  Escoamento	
  na	
  bacia	
  
•  Sub-superficial ?? 
•  Superficial 
•  Subterrâneo 
Tipos	
  de	
  escoamento	
  bacia	
  
•  Chuva, infiltração, 
escoamento superficial 
•  Chuva, infiltração, 
escoamento superficial, 
escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Escoamento 
 sub-superficial 
Camada saturada 
•  Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e 
escoamento subterrâneo 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
•  Estiagem muito longa = rio seco 
 Rios intermitentes 
Camada saturada 
Escoamento	
  superficial	
  
•  Geração de escoamento na bacia 
•  Escoamento até a rede de drenagem 
•  Escoamento em rios e canais 
•  Escoamento em reservatórios 
CaracterísAcas	
  do	
  Escoamento	
  Básico	
  
•  Oriundo	
  do	
  
armazenamento	
  abaixo	
  do	
  
lençol	
  freáAco	
  	
  
•  Escoamento	
  laminar	
  
(lento	
  e	
  uniforme)	
  	
  
•  Decai	
  lentamente	
  ao	
  
longo	
  do	
  tempo	
  quando	
  
não	
  há	
  recarga	
  	
  
CaracterísAcasdo	
  Escoamento	
  Básico	
  
•  Quando	
  há	
  recarga	
  a	
  vazão	
  básica	
  sobe	
  
lentamente	
  para	
  depois	
  decair	
  novamente	
  
quando	
  a	
  recarga	
  cessa.	
  	
  
CaracterísAcas	
  do	
  Escoamento	
  
Superficial	
  Direto	
  
•  Oriundo	
  da	
  super;cie	
  da	
  
bacia	
  	
  
•  Escoamento	
  turbulento	
  
da	
  chuva	
  excedente	
  	
  
•  A	
  vazão	
  cresce	
  
rapidamente	
  conforme	
  a	
  
intensidade	
  da	
  chuva	
  e	
  as	
  
caracterísAcas	
  da	
  bacia	
  
•  Precipitação que atinge áreas impermeáveis 
•  Precipitação intensa que atinge áreas de 
capacidade de infiltração limitada 
•  Precipitação que atinge áreas saturadas 
	
  
Formação	
  do	
  Escoamento	
  
	
  Superficial	
  
Fonte: Rampelloto et al. 2001 
S  Telhados 
S  Ruas 
S  Passeios 
•  Geração de escoamento superficial é quase imediata 
•  Infiltração é quase nula 
 
Áreas	
  Impermeáveis	
  
•  Capacidade de infiltração é baixa 
S  Gramados 
S  Solos Compactados 
S  Solos muito argilosos 
Áreas	
  de	
  capacidade	
  de	
  	
  
infiltração	
  limitadas	
  
Infiltração 
Escoamento 
Precipitação 
tempo 
Infiltração 
Intensidade	
  da	
  chuva	
  x	
  	
  
capacidade	
  de	
  infiltração	
  
•  Considere	
  chuva	
  com	
  
intensidade	
  constante	
  
•  Infiltra	
  completamente	
  no	
  
início	
  
•  Gera	
  escoamento	
  no	
  fim	
  
tempo 
In
fil
tra
çã
o 
P
re
ci
pi
ta
çã
o 
início do escoamento 
intensidade da chuva 
capacidade de infiltração 
•  Considere	
  chuva	
  com	
  
intensidade	
  constante	
  
•  Infiltra	
  completamente	
  no	
  
início	
  
•  Gera	
  escoamento	
  no	
  fim	
  
tempo 
In
fil
tra
çã
o 
P
re
ci
pi
ta
çã
o 
início do escoamento 
intensidade da chuva 
capacidade de infiltração 
volume infiltrado 
•  Considere	
  chuva	
  com	
  
intensidade	
  constante	
  
•  Infiltra	
  completamente	
  no	
  
início	
  
•  Gera	
  escoamento	
  no	
  fim	
  
tempo 
In
fil
tra
çã
o 
P
re
ci
pi
ta
çã
o 
início do escoamento 
intensidade da chuva 
capacidade de infiltração 
volume infiltrado 
volume escoado 
Precipitação 
Infiltração 
Escoamento	
  em	
  áreas	
  	
  
de	
  solo	
  saturado	
  
Precipitação 
Solo saturado 
Escoamento	
  em	
  áreas	
  	
  
de	
  solo	
  saturado	
  
Precipitação 
Solo saturado 
Escoamento 
Escoamento	
  em	
  áreas	
  	
  
de	
  solo	
  saturado	
  
I (mm/h) 
F (mm/h) 
Q (mm/h) 
Q = I – F 
Geração	
  de	
  Escoamento	
  
•  Intensidade	
  da	
  precipitação	
  é	
  
maior	
  do	
  que	
  a	
  capacidade	
  de	
  
infiltração	
  do	
  solo	
  
	
  
•  Processo	
  hortoniano	
  	
  
	
  (Horton,	
  1934)	
  
Q (mm/h) 
Geração	
  de	
  Escoamento	
  
•  Precipitação	
  aAnge	
  áreas	
  saturadas	
  
Representação gráfica da vazão 
ao longo do tempo 
Hidrograma	
  
•  O hidrograma é o gráfico que relaciona a vazão ao 
tempo e é o resultado da interação de todos os 
componentes do ciclo hidrológico. 
Heterogeneidade da bacia 
Caminhos que a água percorre 
Hidrograma	
  
15 minutos 
Q 
P 
tempo 
Chuva	
  de	
  curta	
  duração	
  
tempo 
Hidrograma	
  1	
  
Hidrograma	
  2	
  
Hidrograma	
  3	
  
Hidrograma	
  4	
  
Hidrograma	
  5	
  
Hidrograma	
  6	
  
Hidrograma	
  7	
  
Hidrograma	
  8	
  
Hidrograma	
  9	
  
Hidrograma	
  10	
  
Hidrograma	
  11	
  
Hidrograma	
  12	
  
Hidrograma	
  13	
  
Hidrograma	
  14	
  
Hidrograma	
  15	
  
Hidrograma	
  16	
  
Superficial 
e 
Escoamento subterrâneo 
Sub-superficial 
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 
1 
2 
5 
3 
4 
6 
Hidrograma	
  -­‐	
  exemplo	
  
Superficial 
e as
ce
nç
ão
 
recessão 
pico 
Escoamento subterrâneo 
Sub-superficial 
Formação	
  do	
  Hidrograma	
  
•  Fórmulas empíricas para tempo de concentração: 
 
•  Kirpich 
 
•  Dooge 
385,03
H
L57tc ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⋅=
17,0
41,0
S
A88,21tc ⋅=
Desenvolvida com dados de 
7 bacias < 0,5 km2 
Desenvolvida com dados de 
10 bacias entre 140 e 930 km2 
Tempo	
  de	
  Concentração	
  
tempo 
Q 
Bacia montanhosa 
Bacia plana 
Forma	
  do	
  Hidrograma	
  
tempo 
Q 
Bacia urbana 
Bacia rural 
Obras de drenagem tornam o escoamento mais rápido 
Forma	
  do	
  Hidrograma	
  
Forma	
  da	
  bacia	
  x	
  hidrograma	
  
tempo 
Q 
Bacia circular 
Bacia alongada 
tempo 
Q 
Forma	
  da	
  bacia	
  X	
  	
  
Forma	
  do	
  hidrograma	
  
•  EsAmaAvas	
  de	
  escoamento	
  superficial	
  com	
  
base	
  na	
  chuva	
  
Escoamento	
  Superficial	
  
•  Para saber como a bacia vai responder à chuva é 
importante saber as parcelas de água que vão atingir os 
rios através de cada um dos tipos de escoamento. 
 
•  Em muitas aplicações o escoamento superficial é o mais 
importante 
–  Vazões máximas 
–  Hidrogramas de projeto 
–  Previsão de cheias 
 
•  Métodos simplificados x modelos mais complexos 
Cálculos	
  de	
  Separação	
  	
  
de	
  Escoamento	
  
tempo 
Q 
P 
tempo 
Precipitação 
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
infiltração decresce 
durante o evento 
de chuva 
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
parcela que não 
infiltra é responsável 
pelo aumento da 
vazão no rio 
Como	
  calcular?	
  
•  Usar	
  métodos	
  simplificados:	
  
– capacidade	
  de	
  infiltração	
  constante	
  
–  infiltração	
  proporcional	
  à	
  intensidade	
  de	
  chuva	
  
– método	
  SCS	
  
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
Infiltração constante 
Como	
  calcular?	
  
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
Infiltração proporcional 
Como	
  calcular?	
  
Como	
  calcular?	
  
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração 
Escoamento 
Método SCS: 
 
Perdas iniciais 
+ 
Infiltração diminuindo 
Como	
  esAmar	
  chuva	
  “efeAva”	
  
•  Um	
  dos	
  métodos	
  mais	
  simples	
  e	
  mais	
  
uAlizados	
  para	
  esAmar	
  o	
  volume	
  de	
  
escoamento	
  superficial	
  resultante	
  de	
  um	
  
evento	
  de	
  chuva	
  é	
  o	
  método	
  desenvolvido	
  
pelo	
  NaAonal	
  Resources	
  Conservatoin	
  Center	
  
dos	
  EUA	
  (anAgo	
  Soil	
  ConservaAon	
  Service	
  –	
  
SCS).	
  	
  
•  Método SCS 
( )
( )SIaP
IaPQ
2
+−
−
=
254
CN
25400S −=
IaP >
0Q = IaP ≤
5
SIa =
quando 
quando 
Q = escoamento em mm 
P = chuva acumulada em mm 
Ia = Perdas iniciais 
S = parâmetro de armazenamento 
Valores de CN: 
Método	
  SCS	
  
•  Simples 
•  Valores de CN tabelados para diversos tipos de solos 
e usos do solo 
•  Utilizado principalmente para projeto em locais sem 
dados de vazão 
•  Usar com chuvas de projeto (eventos relativamente 
simples e de curta duração) 
Método	
  doSoil	
  	
  
ConservaQon	
  Service	
  
Método	
  CN-­‐SCS	
  
•  S	
  é	
  função	
  do	
  solo	
  (Apo),	
  do	
  Apo	
  de	
  ocupação	
  do	
  
solo	
  e	
  da	
  umidade	
  do	
  solo	
  no	
  início	
  da	
  chuva	
  	
  
•  Ele	
  foi	
  equacionado	
  em	
  função	
  de	
  um	
  parâmetro	
  
síntese	
  chamado	
  de	
  Curve	
  Number	
  (CN),	
  que	
  varia	
  
entre	
  100	
  e	
  0.	
  	
  
Q = P − 0,20 ⋅S( )
2
P + 0,80 ⋅S
Método	
  CN-­‐SCS	
  
•  A	
  capacidade	
  máxima	
  de	
  absorção	
  S	
  é	
  obAda	
  
com	
  base	
  na	
  Curva	
  Número	
  (CN	
  	
  
–  Os	
  valores	
  para	
  CN	
  variam	
  de	
  1	
  a	
  100	
  e	
  estão	
  
associados	
  a	
  diversos	
  parâmetros	
  fisiográficos	
  como	
  
cobertura	
  vegetal,	
  umidade	
  do	
  solo	
  antecedente	
  ao	
  
evento	
  e	
  classe	
  de	
  solo.	
  	
  
–  Conceitualmente	
  num	
  solo	
  com	
  CN=100	
  a	
  infiltração	
  é	
  
zero,	
  num	
  solo	
  CN=0	
  infiltra	
  tudo.	
  
S = 25400CN − 254
Grupos	
  de	
  Solos	
  
•  Grupo	
  A	
  -­‐	
  Solos	
  arenosos,	
  com	
  baixo	
  teor	
  de	
  argila,	
  inferior	
  a	
  uns	
  8%,	
  não	
  
há	
   rochas	
   nem	
   camadas	
   argilosas	
   e	
   nem	
   mesmo	
   densificadas	
   até	
   a	
  
profundidade	
  de	
  1,5	
  m.	
  O	
  teor	
  de	
  húmus	
  é	
  muito	
  baixo,	
  não	
  aAngindo	
  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	
   à	
   maior	
   porosidade.	
   Os	
   dois	
  
teores	
  de	
  húmus	
  podem	
  subir,	
   respecAvamente	
  a	
  1,2%	
  e	
  1,5%.	
  Não	
  pode	
  
haver	
   pedras	
   e	
   nem	
   camadas	
   argilosas	
   até	
   1,5	
   m,	
   mas	
   é	
   quase	
   sempre	
  
presente	
  camada	
  mais	
  densificada	
  que	
  a	
  camada	
  superficial.	
  	
  
•  Grupo	
  C	
  -­‐	
  Solos	
  barrentos,	
  com	
  teor	
  de	
  argila	
  total	
  de	
  20%	
  a	
  30%,	
  mas	
  sem	
  
camadas	
  argilosas	
  ou	
  pedras	
  até	
  a	
  profundidade	
  de	
  1,2	
  m.	
  Nocaso	
  de	
  terras	
  
roxas	
   esses	
   limites	
   podem	
   ser	
   40%	
   e	
   1,5m.	
   Nota-­‐se	
   a	
   60	
   cm	
   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)	
   com	
   camada	
  
densificada	
   a	
   50	
   cm	
   de	
   profundidade;	
   ou	
   solos	
   arenosos	
   com	
   camada	
  
argilosa	
  quase	
  impermeável	
  ou	
  horizonte	
  de	
  seixos	
  rolados.	
  	
  
Condições	
  Típicas	
  de	
  Umidade	
  do	
  Solo	
  	
  
•  Condição	
  I	
  -­‐	
  solos	
  secos,	
  as	
  chuvas	
  nos	
  úlAmos	
  5	
  dias	
  
não	
  ultrapassam	
  15	
  mm.	
  	
  
•  Condição	
  II	
  -­‐	
  situação	
  média	
  na	
  época	
  das	
  cheias,	
  as	
  
chuvas	
   nos	
   úlAmos	
   5	
   dias	
   totalizam	
   entre	
   15	
   e	
   40	
  
mm.	
  	
  
•  Condição	
  III	
  -­‐	
  solos	
  úmidos	
  (próximos	
  da	
  saturação),	
  
as	
   chuvas	
  nos	
  úlAmos	
  5	
  dias	
   foram	
   superiores	
   a	
   40	
  
mm	
   e	
   as	
   condições	
   meteorológicas	
   foram	
  
desfavoráveis	
  a	
  altas	
  taxas	
  de	
  evaporação.	
  	
  
Conversão	
  do	
  CN	
  da	
  condição	
  II	
  para	
  I	
  e	
  III	
  
CNI =
4,2 ⋅CNII
10− 0,058 ⋅CNII
CNI =
23⋅CNII
10+ 0,13⋅CNII
Aplicação	
  
•  Classificar	
  o	
  Apo	
  de	
  solo	
  existente	
  na	
  bacia	
  	
  
•  Determinar	
  a	
  ocupação	
  predominante	
  	
  
•  Com	
  a	
  tabela	
  do	
  SCS	
  para	
  a	
  Condição	
  de	
  
Umidade	
  II	
  determinar	
  o	
  valor	
  de	
  CN	
  	
  
•  Corrigir	
  o	
  CN	
  para	
  a	
  condição	
  de	
  umidade	
  
desejada	
  	
  
•  No	
  caso	
  de	
  exisArem	
  na	
  bacia	
  diversos	
  Apos	
  
de	
  solo	
  e	
  ocupações,	
  determinar	
  o	
  CN	
  pela	
  
média	
  ponderada.	
  	
  
Hietograma	
  de	
  Projeto	
  
0	
  
5	
  
10	
  
15	
  
20	
  
25	
  
0	
   0,5	
   1,0	
   1,5	
   2,0	
   2,5	
   3,0	
  
Pr
ec
ip
ita
çã
o	
  
(m
m
)	
  
Tempo	
  (horas)	
  
Horas	
   P	
  (mm)	
  
0	
   0	
  
0,5	
   5	
  
1,0	
   10	
  
1,5	
   20	
  
2,0	
   15	
  
2,5	
   10	
  
3,0	
   5	
  
Hietograma	
  Excedente	
  para	
  CN=80	
  
(Método	
  SCS)	
  
Horas	
   P	
  (mm)	
   Ch.	
  Acum.	
   Ch.	
  Exc	
  Acum	
  
Hietogr.	
  
Exc.	
  
0,5	
   5	
   5	
   	
  -­‐	
  	
  	
  	
   	
  -­‐	
  	
  	
  	
  
1,0	
   10	
   15	
   	
  0,08	
  	
   	
  0,08	
  	
  
1,5	
   20	
   35	
   	
  5,80	
  	
   	
  5,72	
  	
  
2,0	
   15	
   50	
   	
  13,80	
  	
   	
  8,01	
  	
  
2,5	
   10	
   60	
   	
  20,19	
  	
   	
  6,39	
  	
  
3,0	
   5	
   65	
   	
  23,62	
  	
   	
  3,43	
  	
  
Hietograma	
  de	
  Projeto	
  
0	
  
5	
  
10	
  
15	
  
20	
  
25	
  
0,5	
   1,0	
   1,5	
   2,0	
   2,5	
   3,0	
  
Pr
ec
ip
ita
çã
o	
  
(m
m
)	
  
Tempo	
  (horas)	
  
Excedente	
  
Infiltrada	
  
Horas	
   P	
  (mm)	
   ch	
  exc	
  
0,5	
   5	
   0,00	
  
1,0	
   10	
   0,08	
  
1,5	
   20	
   5,72	
  
2,0	
   15	
   8,01	
  
2,5	
   10	
   6,39	
  
3,0	
   5	
   3,43	
  
 A bacia tem solos do tipo B e está coberta por florestas. Conforme a 
tabela anterior o valor do parâmetro CN é 63 para esta combinação. A 
partir deste valor de CN obtém-se o valor de S: 
Exemplo	
  
 Qual é a lâmina escoada superficialmente durante 
um evento de chuva de precipitação total P=70 mm 
numa bacia do tipo B e com cobertura de floretas? 
mm 2,149254
CN
25400S =−=
 A partir do valor de S obtém-se o valor de Ia= 29,8. Como P > Ia, o 
escoamento superficial é dado por: 
mm 5,8
)SIaP(
)IaP(Q
2
=
+−
−
=
 Portanto, a chuva de 70 mm provoca um escoamento de 8,5 mm. 
Perdas iniciais = 0,2 . S 
254
CN
25400S −=
0 < CN O 100 
25 < CN O 100 
Método	
  do	
  SCS	
  
CN tabelado de acordo com tipo de solo e 
características da superfície 
254
CN
25400S −=
Perdas iniciais = 0,2 . S 
Superfície Solo A Solo B Solo C Solo D 
Florestas 25 55 70 77 
Zonas 
industriais 81 88 91 93 
Zonas 
comerciais 89 92 94 95 
Estacionam
entos 98 98 98 98 
Telhados 98 98 98 98 
Plantações 67 77 83 87 
Exemplo de tabela: 
Tipos de solos do SCS: 
A – arenosos e profundos 
B – menos arenosos ou profundos 
C – argilosos 
D – muito argilosos e rasos 
Método	
  do	
  SCS	
  
Método	
  SCS	
  para	
  eventos	
  complexos	
  (mais	
  do	
  
que	
  um	
  intervalo	
  de	
  tempo	
  com	
  chuva)	
  
•  Chuva	
  acumulada	
  x	
  escoamento	
  acumulado	
  
•  Chuva	
  incremental	
  x	
  escoamento	
  incremental	
  
( )
S8,0P
S2,0PQ
2
⋅+
⋅−
=
Tempo 
(min) 
Chuva 
(mm) 
Chuva 
acumulada 
(mm) 
Escoamento 
acumulado(mm) 
Infiltração 
acumulada 
(mm) 
Escoamento 
(mm) 
Infiltração 
(mm) 
10 5.0 5.0 0.0 5.0 0.0 5.0 
20 7.0 12.0 0.0 12.0 0.0 7.0 
30 9.0 21.0 1.0 20.0 1.0 8.0 
40 8.0 29.0 3.3 25.7 2.4 5.6 
50 4.0 33.0 4.9 28.1 1.6 2.4 
60 2.0 35.0 5.8 29.2 0.9 1.1 
CN = 80 S = 63,7 0,2 S = 12,7 
Q = escoamento acumulado (mm) 
P = precipitação acumulada (mm) 
Equação válida para P > 0,2 S 
Quando P < 0,2 S ; Q = 0 
Exemplo	
  Método	
  do	
  SCS	
  
Chuva acumulada
0
10
20
30
40
50
10 20 30 40 50 60
Chuva, escoamento e infiltração acumulada
0
10
20
30
40
50
10 20 30 40 50 60
Chuva, escoamento e infiltração
0
2
4
6
8
10
12
14
10 20 30 40 50 60
Chuva
0
5
10
15
20
25
30
10 20 30 40 50 60
Exemplo	
  SCS	
  
Chuva, escoamento e infiltração
0
2
4
6
8
10
12
14
10 20 30 40 50 60
Chuva, escoamento e infiltração
0
2
4
6
8
10
12
14
10 20 30 40 50 60
CN = 80 CN = 90 
Exemplo	
  SCS	
  
•  Bacia com 30 % de área urbana densa (CN = 95) e 70 
% de área rural, com pastagens, cultivos e florestas 
(CN = 78) 
 
ruralurbanomedio CN70,0CN30,0CN ⋅+⋅=
1,83CNmedio =
Exemplo	
  SCS	
  
•  Bacia com 30 % de área urbana densa (CN = 95) e 70 % de 
área rural, com pastagens, cultivos e florestas (CN = 78) 
 
Chuva, escoamento e infiltração
0
2
4
6
8
10
12
14
10 20 30 40 50 60
Chuva acumulada = 35 mm 
Chuva efetiva = 8 mm 
Infiltração = 27 mm 
Exemplo	
  SCS	
  
•  Bacia com 100 % de área urbana densa (CN = 95) e 0 % de 
área rural, com pastagens, cultivos e florestas (CN = 78) 
 
Chuva acumulada = 35 mm 
Chuva efetiva = 22,9 mm 
Infiltração = 12,1 mm 
Chuva, escoamento e infiltração
0
2
4
6
8
10
12
14
10 20 30 40 50 60
Quase 3 vezes mais escoamento! 
Exemplo	
  SCS	
  cenário	
  futuro	
  
Q 
Δt 
ΔQ 
pós-urbanização 
pré-urbanização 
t 
Agra, 2002 
•  Transformação da chuva efetiva em vazão 
•  o histograma tempo área e o hidrograma unitário 
•  Modelo SCS é simplificado 
–  Diferentes usuários chegarão a resultados diferentes 
dependendo do CN adotado 
–  Bacias pequenas 
–  Se possível, verificar em locais com dados e para 
eventos simples 
Considerações	
  finais	
  
•  A parcela da chuva que se transforma em 
escoamento superficial é chamada chuva 
efetiva. 
Capacidade	
  de	
  infiltração	
  decrescente	
  
tempo 
Q 
P 
tempo 
Infiltração = 
“perdas” 
Precipitação “efetiva” = 
gera 
escoamento 
Infiltração mantém o 
escoamento de base no 
futuro 
Hidrograma	
  triangular	
  
Tc 
tempo 
Q 
P 
tempo Tc 
tempo 
Q 
P 
tempo