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.