Aula6 Escoamento Superficial

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ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
Eng. Walter Corrêa Carvalho Junior, Esp. 
GPA – CIÊNCIAS AGRÁRIAS, BIOLÓGICAS E ENGENHARIAS 
 
 
Conteúdo da Aula 
 Classificação dos cursos d’água; 
 
 Noção de Escoamento Superficial; 
 
 Medição de Vazão 
 Medição pelo método do Flutuador 
 Medição pelo método do Molinete 
 
 Outros métodos de medição; 
 
 
 
2 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
Infiltração 
Interceptação Escoamento superficial 
Rio 
CLASSIFICAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA 
• Depende fundamentalmente dos níveis da água subterrânea 
rio X 
rio Z rio Y 
rocha 
impermeável 
lençol freático na 
estação das chuvas 
lençol freático 
na estiagem 
curso d´água 
intermitente 
divisores freáticos 
divisor topográfico 
curso d’água 
perene 
Divisor Topográfico 
Delimita a área da qual se 
deriva o escoamento superficial 
curso d´água 
efêmero 
Define os tipos de cursos d’água 
Divisor Freático 
Fixa os limites da área que 
contribui com a água do solo. 
3 
CLASSIFICAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA 
Intermitentes 
escoam durante as estações de chuvas e secam 
nas de estiagem. 
Efêmeros 
existem apenas durante ou imediatamente após os períodos de precipitação 
e só transportam escoamento superficial. A superfície freática encontra-se 
sempre a um nível inferior ao do leito fluvial, não havendo portanto a 
possibilidade de escoamento de deflúvio subterrâneo. 
Perenes 
contêm água durante todo o tempo, o lençol subterrâneo mantém uma 
alimentação contínua e não desce nunca abaixo do leito do curso d’água, 
mesmo durante as secas mais severas. 
rio X 
rio Z 
rio Y 
• Sub-superficial ?? 
• Superficial 
• Subterrâneo 
Tipos de escoamento bacia 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
4 
• Chuva, infiltração, 
escoamento superficial 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
• Chuva, infiltração, 
escoamento superficial, 
escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
5 
• Escoamento 
 sub-superficial 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
Camada saturada 
• Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e 
escoamento subterrâneo 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
6 
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
7 
• Estiagem: apenas escoamento subterrâneo 
Camada saturada 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
• Estiagem muito longa = rio seco 
 Rios intermitentes 
Camada saturada 
F
o
n
te
: 
C
o
lli
sc
h
o
n
n
 (
2
0
0
9
) 
- 
U
F
R
G
S
 
8 
MEDIÇÃO DE VAZÃO 
Vazão 
Q = A x V 
Q = vazão (m³/s) 
A = área (m²) 
V = velocidade (m/s) 
Q = Vol x t 
Q = vazão (m³/s) 
Vol = volume (m³) 
t = tempo (s) 
9 
• Fluviometria 
– Seleção da melhor seção de medição 
AQUISIÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS 
F
o
n
te
: 
W
a
n
d
e
rl
e
y
 (
2
0
1
0
) 
- 
A
N
A
 
• Requisitos para uma Boa Seção 
− Lugar de fácil acesso 
− Forma regular da seção 
− Trecho retilíneo 
− Margem e leito não erodíveis 
− Velocidade entre 0.2 e 2 m/s 
− Controle por regime uniforme ou crítico 
AQUISIÇÃO DE DADOS HIDROLÓGICOS 
10 
 
 
 
 
 
• Você foi solicitado para escolher o melhor trecho para 
uma seção de monitoramento de vazão que vai servir de 
base para um projeto de um bueiro celular de uma 
estrada de rolagem. Qual desses escolheria? Porque? 
MÉTODOS DE MEDIÇÃO 
• Volumétrico 
• Vertedores ou Vertedouros 
• Ultrassônicos (ADCP – Efeito Doppler) 
– Mede velocidade pelo efeito acústico 
• Colorimétrico 
• Medidores de Velocidade/Curva-Chave 
 
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• Método velocimétrico 
– Baseia-se na equação da continuidade Q = v·A 
– É um método relativamente simples, embora muito trabalhoso, 
especialmente para seções mais largas 
 
– A distribuição das velocidades é irregular nas seções 
• É nula ou quase nula nas paredes do canal (Teria da Aderência) 
• Aumenta gradativamente 
para o centro da seção 
• Diminui na superfície 
 
Fonte: Wanderley (2010) - A NA 
• Na superfície as 
velocidades são 
cerca de 1,16 
vezes maior que 
a média. 
 
• A cerca de 60% 
de profundidade 
estão as 
velocidades 
iguais 
aproximadas a 
média. 
Fonte: S.E. Rantz (1982) - USGS 
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• Método velocimétrico 
– Perfil típico de velocidades numa linha vertical 
• Percebe-se que a velocidade mais próxima da média ocorre a cerca 
de 60% da profundidade 
• A média das velocidades a 20% e a 80% da profundidade também 
se aproxima da velocidade média 
Q 
Vmax ~ V0,2 
Vmed ~ (V0,2 + V0,8)/2 
V0,8 
Vmed ~ V0,6 
Fonte: Wanderley (2010) - A NA 
Tipos de Medição de Vazão 
Utilizando um flutuador (medição expedita): 
•Interessante para estimar a vazão de forma rápida; 
•Não tem muita precisão em rios médios e grandes; 
•Não é ideal para projeto. 
Fonte: C ollischonn (2009) - UFRGS 
5 
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EXEMPLO 
• Realizou-se uma medição em um córrego pelo método 
do flutuador. A distância de percurso utilizada foi de 10 
metros, realizada em 3 seções. Calcule a vazão. 
Vazão (Q) = ΣQi * 0,85 = 
Tipos de Medição de Vazão 
Molinete: 
•Aparelhos dotados de hélice e conta-giros; 
•Medem a velocidade do escoamento; 
•O equipamento possui uma curva calibrada do tipo V = a.n + b. 
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Campanha de medição – rio Madeira (março/2006) 
Fonte: Silva (2010) - ANA 
Medição de Vazão – Molinete – Método Meia Seção 
Fonte: Rubem L. Porto e Kamel Zahed F ilho. A postila Medição de V azão (2001) - USP 
Cálculo da área da seção: 
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Pontos Posição na 
vertical 
Velocidade média Profundidade 
do rio 
1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,60 m 
2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 > 0,60 m 
Método Simplificado das 
Velocidades 
Números 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 
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Ponto 
Distância 
(m) 
Prof. (m) 
% 
medição 
Rotação VELOC. VMS Área (m²) 
Vazão 
(m³/s) 
ME-NA 0,0 0,00 
2 0,5 0,50 
3 1,0 1,20 
4 1,5 1,58 
5 2,0 1,12 
6 2,5 0,50 
MD-NA 3,0 0,00 
FLOW TRACKER 
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FLOW TRACKER 
Quanto estas vazões 
representam do total. 
Ideal <5% 
Batimetria da Seção 
Perfil de Velocidades 
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Princípio ADCP 
River Surveyor – M9 
VERTEDORES - NOMENCLATURA 
Crista ou Soleira: superfície 
por onde a água extravasa 
Face: Presente nos vertedores 
com contrações laterais 
Régua para 
medição da 
carga hidráulica 
São instrumentos 
hidráulicos para medir vazão 
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À esquerda na figura, vê-
se um vertedor de forma 
simples (retangular) 
utilizado para medir 
grandes vazões. 
À direita há um vertedor 
de seção composta 
(retangularna parte 
superior e triangular em 
baixo). A forma 
triangular é apropriada 
para medir vazões 
pequenas com precisão. 
EXEMPLO DE VERTEDORES 
VERTEDORES EM FUNCIONAMENTO 
Vertedor triangular de soleira delgada