HIDROLOGIA Aula 07 Escoamento superficial

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HIDROLOGIA APLICADA
Professora Denise Thölken
Aula 07 – Escoamento Superficial
Definição: Escoamento superficial é o transporte
da água na superfície da Terra, isso ocorre
devido à precipitação, uma vez que parte da
água não fica retida nem infiltra, esta porção
então escoa superficialmente. Essa água forma
uma altura que escoa sobre a superfície do solo
até encontrar canal, rio, etc.
O escoamento sempre ocorre do ponto mais alto
para o ponto mais baixo.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Ciclo do Escoamento
Podemos dividir o ciclo do escoamento em três fases:
• Primeira fase:
A vegetação e o solo estão com baixa umidade após um período
sem precipitação.
Ao ocorrer a precipitação, parte da água evapora, outra parte é
interceptada pela vegetação, parte da chuva que atinge o solo e
é infiltrada e parte da chuva cai sobre cursos de água e portanto
não escoa superficialmente.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Ciclo do Escoamento
Podemos dividir o ciclo do escoamento em três fases:
• Segunda fase:
A capacidade da vegetação reter a água e do solo infiltrar é
ultrapassada. A água começa a formar um camada sobre o solo
e se movimenta sobre o solo, iniciando dessa forma o
escoamento superficial.
A água infiltrada escoa superficialmente, sub-superficialmente e
percola na direção dos aquíferos subterrâneos (escoamento
subterrâneo).
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Ciclo do Escoamento
Podemos dividir o ciclo do escoamento em três fases:
• Terceira fase:
Após cessar a precipitação o escoamento superficial é
interrompido, a evaporação e a infiltração continuam a retirar
água da vegetação e solo. O nível dos rios é mais alto.
Lentamente a água é liberada e o rio volta ao nível original.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Componentes do Escoamento:
Após a precipitação a água pode seguir três caminhos distintos:
- Escoamento superficial: fluxo de água sobre a superfície
terrestre e pelos seus múltiplos canais;
- Escoamento sub-superficial (hipodérmico) que representa o
fluxo que se dá junto às raízes da cobertura vegetal;
- Escoamento subterrâneo: fluxo devido à contribuição do
aquífero.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Escoamento direto (deflúvio): abrange o escoamento superficial e
a maior parte do escoamento sub-superficial, este atinge
rapidamente o curso da água o que torna difícil diferenciar as duas
componentes.
O escoamento de base, que é composto quase exclusivamente pelo
escoamento subterrâneo, é responsável por fornecer água aos
cursos dos rios durante as estiagens.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Representação hidrógrafas e seus principais componentes:
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
D: duração da precipitação
Tc: tempo de concentração
Tp: tempo de pico
Ta: tempo de ascensão
A e C: inflexões da hidrógrafa
CG: centro de gravidade da
precipitação
Fatores que influenciam no escoamento superficial
• Físicos: área, relevo, rugosidade, impermeabilização, infiltração,
entre outros;
• Hidrológicas: distribuição, duração e intensidade de
precipitação;
• Vegetativas: parte da precipitação é interceptada pela vegetação
e a porção de água que atinge o solo no escoamento encontra o
solo vegetado;
• Condição inicial: umidade do solo (principalmente quando a
precipitação é de pequeno volume e de média a alta
intensidade).
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial
• Vazão (Q);
• Coeficiente de Escoamento Superficial (C);
• Tempo de concentração (tc);
• Tempo de recorrência (TR);
• Nível se água (h).
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial
• Vazão (Q): a vazão (volume por unidade de tempo) é a principal
grandeza que caracteriza um escoamento. Esta vazão pode ser
tratada em termos de:
• Vazão média diária: média aritmética das vazões durante o
dia;
• Vazão específica: vazão por unidade de área da bacia
hidrográfica.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial
• Coeficiente de Escoamento Superficial (C): também denomina
do coeficiente de runoff ou coeficiente de deflúvio, é a razão
entre o volume de água escoado superficialmente e o volume de
água precipitado.
C = Volume total escoado / volume total precipitado
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial
• Tempo de concentração (tc): mede o tempo gasto para que toda
a bacia hidrográfica contribui para o escoamento superficial para
uma dada seção. Este tempo pode ser estimado, dentro outros,
pelo método de Kirpich:
Onde:
tc: tempo de concentração, em h;
L: comprimento de talvegue principal, em km;
H: desnível entre a parte mais elevada e a seção de controle em m.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
�� =
0,87. ��
�
�,���
Grandezas que caracterizam o escoamento superficial
• Tempo de recorrência (TR): é o tempo médio que um
determinado evento é igualado ou superado.
• Nível de água (h): referente a altura do nível d’água em relação
a um nível de referência, em m.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Divisão do escoamento superficial 
(superficial, subsuperficial e subterrâneo)
• O hidrograma deve ser separado em cada tipo de escoamento
Métodos de separação gráfica
Fonte: UFBA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Divisão do escoamento superficial 
(superficial, subsuperficial e subterrâneo)
• Método 1: prolongamento dos pontos de inflexão da curva em A
e C até o ponto B (máxima vazão). O volume representado acima
da reta ABC é o escoamento superficial.
Método 1
Fonte: UFLA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Divisão do escoamento superficial 
(superficial, subsuperficial e subterrâneo)
• Método 2: os pontos A e C são ligados por uma reta.
Método 2
Fonte: UFBA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Divisão do escoamento superficial 
(superficial, subsuperficial e subterrâneo)
• Método 3: extrapolar a tendência do ponto A até a vertical da
máxima vazão (ponto D) e ligar ao ponto C.
Método 3
Fonte: UFBA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Divisão do escoamento superficial 
(superficial, subsuperficial e subterrâneo)
• Determinação do ponto C:
• Método de Linlsey
N: Tempo entre o pico do
hidrograma e o ponto C, em dias
A: Área da bacia em km²
Fonte: UFBA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
� = 0,872. ��,�
Estimativa do Coeficiente de Escoamento Superficial por meio de 
Dados de Chuvas
• Fórmula Racional:
Onde:
C: coeficiente de deflúvio;
Q: vazão; m³/s
i: intensidade de chuva; mm/h
A: área de drenagem; km²
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
� = 0,278. �. �. �
Exemplo 1:
• Dada a tabela abaixo e sabendo que a área de drenagem é de
115.000.000m² e a altura de chuva de 160mm, calcule o
coeficiente de deflúvio, para separação do escoamento
considerar método 2.
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Exemplo 2:
• Dada a tabela abaixo e
sabendo que a área de
drenagem é de
150.000.000m² e a altura
de chuva de 240mm,
calcule o coeficiente de
deflúvio, para separação
do escoamento
considerar método 2.
Dia Hora Vazão m³/s
0 13
1 6 19
12 32
18 50
0 60
2 6 62
12 50
18 45
0 44
3 6 30
12 28
18 30
0 32
4 6 30
12 28
18 18
0 17
5 6 15
12 14
18 10
HIDROLOGIA APLICADA
Professora Denise Thölken
Aula 07 – Escoamento Superficial