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3.O Período de Geologia – FINOM
Hidrologia – Escoamento
Superficial
Prof. Márcio Santos
www.professormarciosantos2.blogspot.com.br
Escoamento Superficial
Definição:
• O escoamento superficial é o segmento do ciclo
hidrológico que estuda o deslocamento das águas na
superfície da Terra.
• O estudo considera o movimento da água partir da
menor porção de chuva que, caindo sobre um solomenor porção de chuva que, caindo sobre um solo
(a) saturado de umidade ou
(b) impermeável, escoa pela sua superfície, formando
sucessivamente:
– enxurradas ou torrentes,
– córregos, ribeirões, rios e
– lagos ou reservatórios de acumulação.
Tipos de Escoamento
• Escoamento superficial: representa o fluxo das
águas sobre a superfície do solo da bacia
hidrográfica e pelos seus múltiplos canais.
• Escoamento subsuperficial: é o fluxo que se dá
logo abaixo da superfície, na altura das raízes dalogo abaixo da superfície, na altura das raízes da
vegetação.
• Escoamento subterrâneo: corresponde ao fluxo
devido à contribuição do aquífero (região
saturada do solo com água em movimento) aos
canais superficiais (rede de drenagem).
Processos da
parte terrestre
do ciclo
hidrológico
Interceptação
Depressões
chuva
Escoamento
superficial
Infiltração
evap
Percolação
Armazenamento
no solo
Armazenamento
no subsolo
Escoamento
Sub-superficial
Vazãonorio
Escoamento
Subterrâneo
• Chuva, infiltração,
escoamento superficial,
escoamento subterrâneo
Camada saturada
• Escoamento
sub-superficial
• Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e
escoamento subterrâneo
Camada saturada
• 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
Geração de escoamento superficialEscoamentos na Bacia Hidrográfica
• Escoamento até a rede de drenagem
• Escoamento em rios e canais
• Escoamento em reservatórios
• O escoamento superficial começa após o início da
precipitação, depois de um tempo t0.
• O intervalo decorrido corresponde à ação da
interceptação pelos vegetais e obstáculos, à
saturação do solo, à acumulação nas depressões
do terreno e à formação de uma lâmina d’água
mínima).
• À medida em que as águas vão atingindo os• À medida em que as águas vão atingindo os
pontos mais baixos do terreno, passam a escoar
em canículos que forma a rede de drenagem. Sob
a ação da erosão, aumentam-se as dimensões
desses canículos, até se formar os córregos e os
rios.
Telhados
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• Geração de escoamento superficial é quase imediata
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Gramados
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Infiltração
Escoamento
Precipitação
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capacidade de infiltração
Infiltração
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Infiltração
– Infiltra completamente no início
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Chuva com intensidade constante
tempo
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início do escoamento
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Chuva com intensidade constante
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• Infiltra completamente no início
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Escoamento em áreas
de solo saturado
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Escoamento em áreas
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Precipitação
Escoamento em áreas
de solo saturado
Solo saturado
Escoamento
• Vazão: é o volume de água escoado por unidade
de tempo em uma determinada seção do curso
de água.
– É comumente expressa em litros por segundo ou
metros cúbicos por segundo.
• Frequência: é número de ocorrências de uma
mesma vazão em um dado intervalo de tempo.
• Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a• Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a
quantidade total de água escoada pela seção e a
quantidade total de água precipitada na bacia
hidrográfica;
– pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas
que ocorreram em um determinado intervalo de
tempo.
• Tempo de concentração: é o intervalo de tempo
contado a partir do início da precipitação para
que toda a bacia hidrográfica correspondente
passe a contribuir na seção em estudo.
– Corresponde à duração da trajetória da partícula de
água que demore mais tempo para atingir a seção.
• Nível de água: é a altura atingida pela água na• Nível de água: é a altura atingida pela água na
seção em relação a uma determinada referência.
– Pode ser instantâneo ou a média em um determinado
intervalo de tempo (dia, mês, ano).
• Chuva efetiva: é a parcela da chuva que se
transforma em escoamento superficial.
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.
• Associa-se a:
– Heterogeneidade da bacia
Caminhos que a água percorre– Caminhos que a água percorre
• Um hidrograma típico produzido por uma chuva
intensa apresenta uma curva com um único pico.
• Picos múltiplos ocorrem se houver variações abruptas
na intensidade da chuva, uma sequencia de chuvas
intensas ou uma recessão anormal no escoamento
subterrâneo.
Hidrograma típico
• Na seção do curso
d’água, onde ocorre a
vazão, após o início da
precipitação, o nível da
água começa a elevar-se
decorrido certo tempo
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precipitação.precipitação.
• A vazão cresce desde o
instante correspondente
ao ponto A até o
instante correspondente
ao ponto C, quando
atinge seu valor máximo
( Souza Pinto, 1976)
• Terminada a precipitação, o escoamento
superficial prossegue durante certo tempo e a
curva da vazão vai decrescendo (trecho CB).
• A vazão neste trecho se deve principalmente à
diminuição da espessura da lâmina d’água sobre
a superfície do solo. A este trecho denomina-se
curva de depleção do escoamento superficial.curva de depleção do escoamento superficial.
• A depleção termina quando o escoamento
superficial acaba (fim da lâmina d’água), restando
somente o escoamento subterrâneo.
• Na fase de recessão, somente o escoamento
subterrâneo contribui para a vazão.
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
3
Superficial
e
Escoamento subterrâneo
Sub-superficial
1
2
5
4
6
Formação do hidrograma
pico
Superficial
e
Sub-superficial
Escoamento subterrâneo
recessão
Elementos do Hidrograma
• 1 – Tempo Zero (t0) (tempo de início) –
Representa o início do hidrograma e do processo
natural de escoamento.
• 2 – Tempo de Pico (tp) – tempo medido entre t0 e
o pico do hidrograma que representa o máximo
de vazão e escoamento;
o pico do hidrograma que representa o máximo
de vazão e escoamento;
3 – Tempo de Inflexão da recessão (ti) – tempo
entre t0 e o ponto de inflexão do flanco recessivo
do hidrograma, indica início da contribuição
maior dos escoamento subterrâneo.
Elementos do Hidrograma
• 4 – Tempo de Base (tb) – corresponde ao
tempo decorrente entre o t0 e o final do
processo.
• 5 - Tempo do Centróide (tg) – Tempo medido
entre o T0 e o que separa o hidrograma em
duas porções de volumes iguais.
Fatores que influenciam o hidrograma
• Relevo (densidade de drenagem, declividade da bacia, capacidade
de armazenamento e forma).
Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com
pouco escoamento de base.
Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o
escoamento e reduzir o pico.
Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que
bacias alongadas.
• Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as• Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as
perdas por evapotranspiração.
• Modificações artificiais no rio: reservatórios reduzem os picos e
canalizações as aumentam.
• Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas
deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com
picos menores.
• Solo: interfere na quantidade de chuva que é transformada em
chuva efetiva.
Hidrograma 1
Hidrograma 2
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Hidrograma 4
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Hidrograma 14
Hidrograma 15
Hidrograma 16
Estimativa de escoamento superficial (Valores
de CN para grupos hidrogeológicos de solo)
Condições A B C D
Florestas 41 63 74 80
Campos 65 75 83 85
Plantações 62 74 82 87
• CN (Curva-Número) é um
parâmetro que caracteriza o
uso e ocupação do solo,
utilizado no Método do Soil
Conservation Service (SCS),
que possui grande
influência na determinação
Plantações 62 74 82 87
Zona Comercial 89 92 94 95
Zona Industrial 81 88 91 93
Zona Residencial 77 85 90 92
influência na determinação
da precipitação efetiva. Ele
é muito importante, por
exemplo, no
dimensionamento da
drenagem urbana, o que
influencia no custo da rede
de drenagem.
Material Consultado
• FRAGOSO JR. e NEVES, Marllus. Hidrologia:
escoamento. CTGEC-UFAL (slides)
• PORTO, Rubem e al. Apostila Escoamento
superficial: análise do hidrograma –
hidrograma unitário. São Paulo : Escolahidrograma unitário. São Paulo : Escola
Politécnica da USP, 1999.
• RESENDE, Marcelo Gonçalves. Hidrologia:
Escoamento superficial (slides).

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Hidrologia escoamento superficial

  • 1. 3.O Período de Geologia – FINOM Hidrologia – Escoamento Superficial Prof. Márcio Santos www.professormarciosantos2.blogspot.com.br
  • 2. Escoamento Superficial Definição: • O escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico que estuda o deslocamento das águas na superfície da Terra. • O estudo considera o movimento da água partir da menor porção de chuva que, caindo sobre um solomenor porção de chuva que, caindo sobre um solo (a) saturado de umidade ou (b) impermeável, escoa pela sua superfície, formando sucessivamente: – enxurradas ou torrentes, – córregos, ribeirões, rios e – lagos ou reservatórios de acumulação.
  • 3. Tipos de Escoamento • Escoamento superficial: representa o fluxo das águas sobre a superfície do solo da bacia hidrográfica e pelos seus múltiplos canais. • Escoamento subsuperficial: é o fluxo que se dá logo abaixo da superfície, na altura das raízes dalogo abaixo da superfície, na altura das raízes da vegetação. • Escoamento subterrâneo: corresponde ao fluxo devido à contribuição do aquífero (região saturada do solo com água em movimento) aos canais superficiais (rede de drenagem).
  • 4. Processos da parte terrestre do ciclo hidrológico Interceptação Depressões chuva Escoamento superficial Infiltração evap Percolação Armazenamento no solo Armazenamento no subsolo Escoamento Sub-superficial Vazãonorio Escoamento Subterrâneo
  • 5. • Chuva, infiltração, escoamento superficial, escoamento subterrâneo Camada saturada
  • 7. • Depois da chuva: Escoamento sub-superficial e escoamento subterrâneo Camada saturada
  • 8. • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada
  • 9. • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada
  • 10. • Estiagem: apenas escoamento subterrâneo Camada saturada
  • 11. • Estiagem muito longa = rio seco Rios intermitentes Camada saturada
  • 12. Geração de escoamento superficialEscoamentos na Bacia Hidrográfica • Escoamento até a rede de drenagem • Escoamento em rios e canais • Escoamento em reservatórios
  • 13. • O escoamento superficial começa após o início da precipitação, depois de um tempo t0. • O intervalo decorrido corresponde à ação da interceptação pelos vegetais e obstáculos, à saturação do solo, à acumulação nas depressões do terreno e à formação de uma lâmina d’água mínima). • À medida em que as águas vão atingindo os• À medida em que as águas vão atingindo os pontos mais baixos do terreno, passam a escoar em canículos que forma a rede de drenagem. Sob a ação da erosão, aumentam-se as dimensões desses canículos, até se formar os córregos e os rios.
  • 14. Telhados Ruas Passeios Áreas Impermeáveis • Geração de escoamento superficial é quase imediata • Infiltração é quase nula
  • 15. Gramados Solos Compactados Solos muito argilosos Áreas de capacidade de infiltração limitadas • Capacidade de infiltração é baixa
  • 16. Infiltração Escoamento Precipitação Intensidade da chuva x capacidade de infiltração Infiltração tempo Infiltração
  • 17. – Infiltra completamente no início – Gera escoamento no fim Chuva com intensidade constante tempo Infiltração Precipitação início do escoamento intensidade da chuva capacidade de infiltração
  • 18. Chuva com intensidade constante • Infiltra completamente no início • Gera escoamento no fim tempo Infiltração Precipitação início do escoamento intensidade da chuva capacidade de infiltração volume infiltrado
  • 19. Chuva com intensidade constante • Infiltra completamente no início • Gera escoamento no fim tempo Infiltração Precipitação início do escoamento intensidade da chuva capacidade de infiltração volume infiltrado volume escoado
  • 20. Precipitação Escoamento em áreas de solo saturado Infiltração
  • 21. Precipitação Escoamento em áreas de solo saturado Solo saturado
  • 22. Precipitação Escoamento em áreas de solo saturado Solo saturado Escoamento
  • 23. • Vazão: é o volume de água escoado por unidade de tempo em uma determinada seção do curso de água. – É comumente expressa em litros por segundo ou metros cúbicos por segundo. • Frequência: é número de ocorrências de uma mesma vazão em um dado intervalo de tempo. • Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a• Coeficiente de deflúvio: é a relação entre a quantidade total de água escoada pela seção e a quantidade total de água precipitada na bacia hidrográfica; – pode referir-se a uma dada precipitação ou a todas que ocorreram em um determinado intervalo de tempo.
  • 24. • Tempo de concentração: é o intervalo de tempo contado a partir do início da precipitação para que toda a bacia hidrográfica correspondente passe a contribuir na seção em estudo. – Corresponde à duração da trajetória da partícula de água que demore mais tempo para atingir a seção. • Nível de água: é a altura atingida pela água na• Nível de água: é a altura atingida pela água na seção em relação a uma determinada referência. – Pode ser instantâneo ou a média em um determinado intervalo de tempo (dia, mês, ano). • Chuva efetiva: é a parcela da chuva que se transforma em escoamento superficial.
  • 25. 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. • Associa-se a: – Heterogeneidade da bacia Caminhos que a água percorre– Caminhos que a água percorre • Um hidrograma típico produzido por uma chuva intensa apresenta uma curva com um único pico. • Picos múltiplos ocorrem se houver variações abruptas na intensidade da chuva, uma sequencia de chuvas intensas ou uma recessão anormal no escoamento subterrâneo.
  • 26. Hidrograma típico • Na seção do curso d’água, onde ocorre a vazão, após o início da precipitação, o nível da água começa a elevar-se decorrido certo tempo (t0) do início da precipitação.precipitação. • A vazão cresce desde o instante correspondente ao ponto A até o instante correspondente ao ponto C, quando atinge seu valor máximo ( Souza Pinto, 1976)
  • 27. • Terminada a precipitação, o escoamento superficial prossegue durante certo tempo e a curva da vazão vai decrescendo (trecho CB). • A vazão neste trecho se deve principalmente à diminuição da espessura da lâmina d’água sobre a superfície do solo. A este trecho denomina-se curva de depleção do escoamento superficial.curva de depleção do escoamento superficial. • A depleção termina quando o escoamento superficial acaba (fim da lâmina d’água), restando somente o escoamento subterrâneo. • Na fase de recessão, somente o escoamento subterrâneo contribui para a vazão.
  • 28. 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 3 Superficial e Escoamento subterrâneo Sub-superficial 1 2 5 4 6
  • 30. Elementos do Hidrograma • 1 – Tempo Zero (t0) (tempo de início) – Representa o início do hidrograma e do processo natural de escoamento. • 2 – Tempo de Pico (tp) – tempo medido entre t0 e o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento; o pico do hidrograma que representa o máximo de vazão e escoamento; 3 – Tempo de Inflexão da recessão (ti) – tempo entre t0 e o ponto de inflexão do flanco recessivo do hidrograma, indica início da contribuição maior dos escoamento subterrâneo.
  • 31. Elementos do Hidrograma • 4 – Tempo de Base (tb) – corresponde ao tempo decorrente entre o t0 e o final do processo. • 5 - Tempo do Centróide (tg) – Tempo medido entre o T0 e o que separa o hidrograma em duas porções de volumes iguais.
  • 32. Fatores que influenciam o hidrograma • Relevo (densidade de drenagem, declividade da bacia, capacidade de armazenamento e forma). Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com pouco escoamento de base. Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o escoamento e reduzir o pico. Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que bacias alongadas. • Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as• Cobertura vegetal: tende a retardar o escoamento e aumentar as perdas por evapotranspiração. • Modificações artificiais no rio: reservatórios reduzem os picos e canalizações as aumentam. • Distribuição, duração e intensidade da precipitação: chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores. • Solo: interfere na quantidade de chuva que é transformada em chuva efetiva.
  • 49. Estimativa de escoamento superficial (Valores de CN para grupos hidrogeológicos de solo) Condições A B C D Florestas 41 63 74 80 Campos 65 75 83 85 Plantações 62 74 82 87 • CN (Curva-Número) é um parâmetro que caracteriza o uso e ocupação do solo, utilizado no Método do Soil Conservation Service (SCS), que possui grande influência na determinação Plantações 62 74 82 87 Zona Comercial 89 92 94 95 Zona Industrial 81 88 91 93 Zona Residencial 77 85 90 92 influência na determinação da precipitação efetiva. Ele é muito importante, por exemplo, no dimensionamento da drenagem urbana, o que influencia no custo da rede de drenagem.
  • 50. Material Consultado • FRAGOSO JR. e NEVES, Marllus. Hidrologia: escoamento. CTGEC-UFAL (slides) • PORTO, Rubem e al. Apostila Escoamento superficial: análise do hidrograma – hidrograma unitário. São Paulo : Escolahidrograma unitário. São Paulo : Escola Politécnica da USP, 1999. • RESENDE, Marcelo Gonçalves. Hidrologia: Escoamento superficial (slides).