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Hidrologia Urbana

HIDROGRAMA DE ESCOAMENTO

RODRIGO F. JUNQUEIRA FEITEP

HIDROGRAMA

 Definição: Curva de vazão registrada em uma seção de um curso de bacia água devido a precipitação ocorrida numa hidrográfica. Relaciona entre o escoamento e o tempo para um determinado evento de chuva A contribuição total que produz o escoamento da água na seção considerada é devido a: 1.

Precipitação recolhida diretamente na superfície das águas; 2.Ao escoamento superficial; 3.Ao escoamento subsuperficial; 4.

À contribuição do lençol de água subterrâneo.

HIDROGRAMA

Precipitação inicial: parte da água que fica retida nas depressões, na vegetação; Escoamento superficial: ocorre após o preenchimento das capacidade de depressões e ultrapassada a infiltração; Chuva residual: volume de chuva inferior capacidade de à infiltração. Próximo ao fim da chuva;

HIDROGRAMA

Infiltração residual: a partir da chuva residual, toda chuva que infiltra; Precipitação efetiva – após a parte de chuva que se perde por infiltração, evapotranspiração e preenchimento de depressões. O que restou é PE = escoamento superficial total; Terminada a precipitação o escoamento superficial prossegue, mas a curva de vazão vai decrescendo;

HIDROGRAMA

Embora os hidrogramas tenham a mesma forma geral, eles diferem em detalhes que dependem dos seguintes fatores: •Quantidade de Chuva; •Padrão da chuva; •Tempo de concentração; •Características físicas da bacia hidrográfica.

Assim, o pico poderia estar em vários ptos ao longo do eixo do tempo, ou o pico poderia ser de várias magnitudes, ou a inclinação das partes ascendentes e descendentes seriam acentuadas ou moderadas.

Todo o escoamento que aparece no rio é chamado de

Escoamento Superficial

Usualmente expresso em: unidades de vazão (m3/s; l/s, ...); lâmina de escoamento (mm/dia, mm/mês, ...)

As ser: origens Escoamento Superficial do podem

1. O Escoamento Superficial Direto- ESD

2. O Escoamento Básico

3. O Escoamento Sub Superficial

Características do Escoamento Básico

1. Oriundo do lençol freático 2. Escoamento laminar (lento e uniforme) 3. Decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga 4. Quando há recarga a vazão básica sobe lentamente para depois decair novamente quando a recarga cessa.

Centro de Gravidade do Bloco de Chuva Tempo de Retardamento Tr Tempo de Recessão Tempo Base ou Duração do ESD

FORMA DE UM HIDROGRAMA

Fatores que influenciam a forma do hidrograma : 

(1) RELEVO (densidade de drenagem, declividade do rio e 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 maiores do que bacias alongadas.

têm picos de vazões

FORMA DE UM HIDROGRAMA

(2) COBERTURA DA BACIA : cobertura vegetal tende a retardar o evaporação; escoamento e aumentar perdas por

(3) MODIFICAÇÕES ARTIFICIAIS NO RIO reservatórios de regularização reduzem os picos, : enquanto canalizações podem aumentar os picos;

(4) DISTRIBUIÇÃO, DURAÇÃO E INTENSIDADE DA PRECIPITAÇÃO : Chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores (eventualmente dois picos).

As chuvas convectivas de grande intensidade e distribuídas numa pequena área, podem provocar as grandes enchentes em pequenas bacias. Para bacias grandes , as chuvas frontais são mais importantes.

FORMA DE UM HIDROGRAMA

(5) SOLO : Interfere na transformada em chuva efetiva.

quantidade de chuva

TRECHOS DO HIDROGRAMA

(1) Ascensão : com grande gradiente é correlacionada precipitação.

com a intensidade da

(2) Região do pico : o hidrograma muda de inflexão, resultado do fim da chuva e amortecimento na bacia.

(3) Recessão : Cessa o escoamento direto, após o ponto de inflexão, apenas contribui o escoamento básico.

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

(1) Tempo de deslocamento da concentração : Tempo de água do ponto mais distante da bacia até a seção principal. Definido também como o intervalo entre o fim da precipitação e o ponto de inflexão do hidrograma;

(2) Tempo de retardamento : Intervalo de tempo entre os centros de massa do hietograma e do hidrograma;

CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA

(3) Tempo de pico : Intervalo de tempo entre o centro de massa da chuva e a vazão de pico;

(4) Tempo de ascensão : Intervalo entre o início da chuva e o pico do hidrograma;

(5) Tempo de base : superficial direto; Duração do escoamento

(6) Tempo de recessão : Intervalo entre a vazão de pico e o término do escoamento superficial direto.

a b

Chuva Excedente Hex

Vesd= AD x Hex Vesd= AREA abc c

Síntese do Hidrograma + b a c

HIDROGRAMA UNITÁRIO

Muitos métodos foram desenvolvidos para calcular hidrogramas para uma determinada BH ou de drenagem e uma tempestade, mas eles se enquadram em duas categorias gerais:

Hidrograma de medição direta;

Hidrograma Sintético.

TIPOS DE HIDROGRAMA

Hidrograma de

grandes bacias

medição direta

são usados em hidrográficas. Com mais de uma estação de medição. Estes dados são analisados estatisticamente visando desenvolver hidrograma geral aplicável a qualquer chuva prevista.

Hidrograma Sintético

são usados em pequenas bacias hidrogáficas, sem informações de medição de escomanento.

HIDROGRAMA UNITÁRIO

Hidrograma de medição direta e hidrograma sintético

são elaborados com o uso de um conceito chamado

Hidrograma Unitário

.

Apresentado em 1932 por L.K. Sherman, é definido como um hidrograma resultante de uma unidade de

precipitação efetiva

caindo sobre a BH em uma unidade de tempo.

A forma exata do gráfico depende da BH considerada, mas todos possuem a área abaixo da curva representa o volume total de escoamento.

HIDROGRAMA UNITÁRIO

Os principais elementos do HU aparecem na figura abaixo:

HIDROGRAMA UNITÁRIO

Fatores usados incluem o tempo de concentração

Tc

e o tempo de retardamento da BH,

L.

Empiricamente temos

L=0,6Tc

HU feito a partir de múltiplas precipitações unitárias

HIDROGRAMA UNITÁRIO

Suposições feitas no uso de hidrogramas unitários incluem:

 Precipitação é constante durante todo o tempo unitário, embora varie constantemente, vamos supô la constante;  Precipitação uniformemente distribuída na BH, embora varie, mas em bacias pequenas as variações não são extremas. Para BH grandes a BH deve ser divididas em sub-bacias;  Dois ou mais HU marcados no mesmo eixo tempo podem ser combinados, formando hidrograma resultante.

TRABALHO PARA PRÓXIMA AULA

Resumo

dos capítulos 10.5 a 10.7; Resolução dos exercícios 10.4 e dos problemas 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10 e 15. Quero as medidas convertidas para o sistema internacional.

Livro Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais.

Entrega impreterivelmente na monitoria do dia 29/03 Sábado ou na aula de hidrologia do dia 31/03.