Matéria de Hidrologia

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Hidrologia 
AULA 10 
Tipos de Escoamento 
em uma Bacia 
ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
• Excesso de precipitação que 
ocorre logo após chuvas intensas 
› O escoamento superficial se inicia 
algum tempo após o início da 
precipitação; 
› O intervalo de tempo é 
decorrente da ação da interceptação 
das plantas, à saturação do solo e à 
acumulação nas depressões; 
› A ação da interceptação tende a 
diminuir com o tempo, e a infiltração 
se torna constante; 
› O escoamento superficial cresce 
com o tempo até atingir um valor 
constante. 
› Terminada a precipitação, vai 
diminuir até se anular 
ESCOAMENTO SUB -SUPERFICIAL: 
• Ocorre nas camadas superiores do 
solo 
ESCOAMENTO DE BASE: 
• Escoamento subterrâneo, 
infiltrações 
Fases de 
Escoamento em 
uma Bacia 
• O Ciclo de escoamento pode ser 
descrito em 3 fases 
› 1. - Solo seco e baixas reservas 
de água 
› 2 -. Início da precipitação, ocorre 
a interceptação, infiltração e 
escoamento superficial 
› 3. - Após a precipitação o 
sistema volta ao seu estado normal 
• Fatores como tipo de vegetação, 
tipo de solo, condições topográficas, 
ocupação e uso do solo, determinam 
a relação entre precipitação e vazão 
Geração do 
Escoamento em uma 
bacia 
DURANTE AS CHUVAS INTENSAS 
• Água da chuva que não infiltrou 
no solo atinge os rios: Cheias ou 
enchentes 
• Escoamento rápido que ocorre 
em consequência direta da chuva: 
Escoamento superficial direto 
NOS PERÍODOS SECOS 
• A vazão de um rio é mantida 
pelo esvaziamento lento da água 
armazenada na bacia: Água 
subterrânea 
• Escoamento durante estiagem: 
Escoamento subterrâneo ou 
escoamento de base 
 
 
 
 
• Observações: 
› 1. A contribuição da água 
subterrânea para o escoamento 
superficial ocorre quando a 
precipitação já cessou, devido à baixa 
velocidade do escoamento 
subterrâneo 
› 2. Em Regiões áridas e 
semiáridas, a água subterrânea 
costuma estar em camadas muito 
profundas do solo, a maior parte da 
vazão dos rios depende da 
precipitação (rios intermitentes) 
GERAÇÃO DO ESCOAMENTO EM 
UMA BACIA 
• Precipitação que atinge áreas 
impermeáveis 
• Precipitação intensa que atingem 
áreas de capacidade infiltração limitada 
 • Baixa capacidade de infiltração 
(mecanismo de Horton) 
• Precipitação que atinge áreas 
saturadas (mecanismo de Dunne) 
 
 
• 1 -. Durante as chuvas intensas: 
• 2 Processos de formação 
• 1..1 Intensidade de precipitação (i) > 
capacidade de infiltração (f) 
• Escoamento Superficial: 
(Q): Q = i – f 
• Ocorre em: Bacias urbanas // 
Áreas com solo modificado pela ação 
do homem → Raramente visto em 
bacias naturais 
• 1..1 Intensidade de precipitação (i) > 
capacidade de infiltração (f) 
• 1.2 Em bacias naturais / rurais 
Escoamento superficial originado pela 
precipitação que atinge zonas de solo 
saturado Solos saturados são 
normalmente encontrados próximos 
aos corpos hídricos, onde o nível do 
lençol freático está próximo à 
superfície. 
• A parcela de chuva que se 
transforma em escoamento superficial 
é chamada: Chuva ou precipitação 
efetiva 
• Há vários métodos para estimar a 
chuva efetiva durante um evento de 
chuva 
MÉTODO SOIL CONSERVATION 
SERVICE - SCS 
• Um dos métodos mais simples e 
mais utilizados para estimar o volume 
de escoamento superficial resultante 
de um evento de chuva. Método Soil 
Conservation Service - SCS 
• Desenvolvido pelo National 
Resources Conservation Center dos 
EUA (antigo Soil Conservation Service 
– SCS). 
• Conhecido também como SCS-
CN porque está baseado em um 
parâmetro CN (Curve Number). 
• Método baseado em: 
› Equação do balanço hídrico 
aplicado na superfície do solo 
› Duas hipóteses relacionadas à 
capacidade de armazenamento de 
água no solo. 
 
 
 
CÁLCULO DA CHUVA EFETIVA 
PELO MÉTODO SCS 
• O método SCS-CN depende 
apenas do valor de CN, que é dado 
em tabelas desenvolvidas a partir de 
experimentos em bacias pequenas 
nos EUA e varia de acordo com o 
tipo de ocupação (agrícola, pastagem, 
urbana, etc) 
• CN é um parâmetro adimensional 
cujo valor varia entre 0 e 100: 
› CN = 0: solo com capacidade de 
infiltração infinita 
› CN = 100: solo completamente 
impermeável 
• São considerados 4 tipos de solo, 
em ordem crescente de potencial de 
geração de escoamento superficial: A, 
B, C e D 
 
O que é o solo franco? 
• É um tipo de solo que contém 
uma combinação desejável de areia, 
silte e argila, sendo o mais adequado 
para o cultivo das plantas mais 
diversificados, com uma textura 
equilibrada e as melhores 
características físicas e químicas. Sua 
cor é quase preto, tem uma grande 
quantidade de matéria orgânica e não 
apresentam muitas dificuldades para 
trabalhar. 
• Embora possa variar um pouco, a 
composição deste solo é em geral: 
45% de areia, 40% de silte e 15% de 
argila 
• É abundante nos vales dos rios 
 
 
 
 
AULA 11 
Introdução 
• Bacia hidrográfica transforma 
chuva em vazão 
• Chuva que escoa superficialmente: 
Chuva Efetiva 
 › Estimada pelo método SCS 
• Nem toda chuva efetiva gerada 
chega imediatamente ao curso d’água 
→ escoamento percorre caminho 
com velocidades variáveis de acordo 
com a declividade, comprimento dos 
trechos. 
Hidrograma: Gráfico Vazão x 
Tempo 
• Medições de vazão realizadas em 
uma seção da bacia imediatamente 
após o início da chuva. 
› Geralmente na saída da bacia 
(exutório) 
 
 
 
 
 
 
O HIDROGRAMA UNITÁRIO (HU) 
• Hipótese da relação linear entre a 
chuva efetiva e o hidrograma gerado. 
• HU é o hidrograma de 
escoamento direto causado por uma 
chuva efetiva unitária, por exemplo, 
uma chuva efetiva de 1 mm ou 1 cm. 
• Considera-se que a chuva efetiva 
e unitária tem intensidade constante 
ao longo de sua duração e distribui-se 
uniformemente sobre toda a área de 
drenagem 
• Bacia hidrográfica tem 
comportamento linear → Calcular a 
resposta da BH a eventos de chuva 
diferentes, considerando que a 
resposta é uma soma das respostas 
individuais 
 
• As vazões de um hidrograma de 
escoamento superficial, produzidas 
por chuvas efetivas sucessivas, 
podem ser encontradas somando as 
vazões dos hidrogramas de 
escoamento superficial 
correspondente às chuvas efetivas 
individuais: Princípio da superposição 
 
• A situação mais frequente, na 
prática, é a inexistência de dados de 
vazão medidos → Utilizar Hidrograma 
Unitário Sintético 
 • Estabelecido com dados de 
bacias experimentais as quais se 
dispunha de dados de vazão e chuva 
observados para vários eventos de 
chuva 
• Foram relacionados alguns 
parâmetros de forma do HU com 
características da bacia hidrográfica 
relativamente fáceis de se obter: área 
de drenagem, tempo de 
concentração 
 
 
• HU pode ser aproximado por 
relações de tempo e vazão estimados 
pelo tempo de concentração e na 
área das bacias 
• HU aproximado por um triângulo, 
definido por: 
› Vazão de pico 
› Tempo de pico; 
› Tempo de base 
 
 
TRANSFORMAÇÃO CHUVA-
VAZÃO 
• Os métodos mais comuns para 
calcular as vazões máximas a partir da 
transformação de chuva em vazão 
são: 
› Modelos baseados no hidrograma 
unitário 
› Método Racional 
 
MÉTODO RACIONAL 
• Método para estimar as vazões 
máximas de bacias a partir de dados 
de chuva. 
• Aplicável para bacias de até, 
aproximadamente, 3 km² de área A 
duração da chuva é considerada igual 
ao tempo de concentração da bacia, 
ou seja, a vazão máxima ocorre 
quando toda a bacia está contribuindo 
para o exutório. 
 
 
 
 
AULA 12 
• Em períodos sem chuva, o 
escoamento natural nos rios é 
denominado ESCOAMENTO DE 
BASE, mantido pela ÁGUA 
SUBTERRÂNEA existente nos 
aquíferos da bacia. 
• Água subterrânea é proveniente 
da chuva que infiltra no solo e percola 
para camadas mais profundas 
(aquífero superficial ou confinado). 
› Em períodos chuvosos: o nível 
de água subterrânea se eleva 
› Em períodos secos: água 
armazenada vai sendo descarregadapara as nascentes dos rios e o nível 
de água subterrânea diminui 
• Escoamento superficial: 
geralmente chega rápido aos rios 
• Escoamento de base ou água 
subterrânea: velocidade muito lenta 
 
 
• Pode então ser representado por 
uma equação do tipo: 
 
• Esta aproximação é válida para 
um grande número de casos e pode 
ser utilizada para prever qual será a 
vazão de um rio após alguns dias, 
conhecendo a vazão atual e 
considerando que não ocorra 
nenhuma chuva. 
• A maior dificuldade para este tipo 
de problema é o valor da constante k. 
• k pode ser calculado utilizando 
dois valores conhecidos de vazões 
espaçados por um intervalo de tempo 
Δt e rearranjando a equação 
exponencial para: 
 
 
• O valor de k depende das 
características da bacia: 
› Regiões com rochas 
sedimentares (normalmente maior 
capacidade de armazenamento de 
água subterrânea): rios com k 
relativamente alto 
› Regiões com rochas pouco 
porosas (basalto): rios com valores de 
k mais baixos 
SEPARAÇÃO DE ESCOAMENTO 
• Separar a parcela de escoamento 
do rio que tem origem no: 
• ESCOAMENTO SUPERFICIAL 
› ESCOAMENTO SUBTERRÂNEO 
› Há diferentes métodos para 
separação → Mais comuns são os 
métodos baseados na análise de 
hidrogramas (métodos gráficos). 
 
• Um método muito utilizado supõe 
que o escoamento superficial termina 
D dias após o pico de vazão: Método 
Do Tempo Fixo 
 
• Ponto A: Momento em que se 
inicia a ascensão do hidrograma 
• Ponto B: Extensão da curva de 
recessão a partir do ponto A até o 
tempo em que ocorre o pico de 
vazão 
 
AULA 13 
Vazão: Volume de água que passa 
por uma determinada seção de um 
rio ao longo de uma unidade de 
tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AULA 14 
CHUVAEVAZÃO→GRANDEVARIA
BILIDADENOTEMPO 
•Estatística em Hidrologia: 
Estimativa da probabilidade de 
ocorrência de eventos hidrológicos de 
uma determinada magnitude no 
futuro, combase na análise dos dados 
do passado. 
›Técnicas de probabilidade e 
estatística 
›Variáveis hidrológicas são 
consideradas aleatórias, ou seja, não 
podem ser previstas com exatidão