ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo

1. UFCG / CTRN / PPGECA / AERH DISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADA PROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO ESCOAMENTO Superficial – Sub-Superficial - Subterrâneo Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro

3. Escoamento • Define-se como o movimento das águas na superfície do solo, na interface entre a superfície e o interior do solo e no lençol subterrâneo; • Os escoamentos são governados fundamentalmente pela ação da gravidade; • O escoamento é caracterizado quantitativamente por variáveis como a velocidade, a vazão ou lâmina equivalente; • A estimativa do escoamento é feita por equações de conservação de massa, energia e quantidade de movimento.

4. FASES DO CICLO DE ESCOAMENTO • 1ª Fase • Período de estiagem vegetação e solo com pouca umidade; • Início da precipitação  boa parte da água é interceptada pela vegetação e a chuva que chega ao chão é infiltrada no solo; • Vegetação  parte de água que fica retida é evaporada.

5. 2ª Fase • Continuidade da precipitação a capacidade de retenção da vegetação é esgotada, e a água cai sobre o solo; • Capacidade de infiltração  uma parte da água infiltra no solo e depois do solo saturado, inicia-se o processo de esc. superficial; • Água infiltrada no solo  começa a percolar na direção dos aqüíferos subterrâneos.

6. 3ª Fase • Precipitação acaba o escoamento superficial diminui podendo chegar a cessar, a evaporação e a infiltração continuam a retirar água da vegetação e das poças na superfície do solo;

7. Rede de Drenagem A Seção AA A Qs Seção do rio Qss Qb Seção do Riacho Seção AA Tipos de escoamento: Q = Qs + Qss + Qb Qs = escoamento superficial, Qss = escoamento sub-superficial Qb = escoamento de base (ou subterrâneo)

8. Qs Seção AA Escoamento Superficial O escoamento superficial é de grande importância pois vai definir: • O volume escoado • A vazão de enchente (cheia máxima)

9. Excesso que se converte em lâmina do escoamento ou chuva efetiva Pe i i, f f Pe Ia t Infiltração na Taxa Potencial Volume Infiltrado = Ia = Abstração iniciais (infiltra na taxa da chuva) + Escoamento Superficial A geração do Escoamento pode ser pelo excesso de chuva ou pela chuva sobre um solo saturado.

10. Qss Seção AA Escoamento Sub-superficial O escoamento sub-superficial é de grande importância para: • A umidade da zona radicular; • O processo de percolação de água para o lençol. O primeiro está interligado com o processo de evapotranspiração, enquanto o segundo vai influir na recarga do lençol subterrâneo.

11. Qb Seção AA Escoamento de Base O escoamento de base é de grande importância para: • O armazenamento subterrâneo • Integração do aqüífero com o rio O primeiro define o potencial do aqüífero para possível exploração e o segundo define se o rio é: • Efêmero • Intermitente • Perene

12. P Qs Qss Lençol Classificação do Escoamento de Base Efêmero: • O escoamento é efêmero quando o nível do lençol freático sempre fica abaixo da calha do rio; • O escoamento só acontece após a precipitação e só há contribuição do escoamento superficial. • Exemplos: os rios de regiões bastante secas, com solo sem capacidade de armazenamento (solos rochosos, leitos impermeáveis, etc.)

13. P Qs Qss 1) chuvoso Lençol 2) estiagem Intermitente: Qb • O escoamento é intermitente ocorre logo após as chuvas, porém nível do lençol freático pode variar (subindo ou descendo) podendo contribuir para o escoamento total na seção do rio. • Exemplos: os rios do Nordeste em geral.

14. P Qs Qss 1) chuvoso Lençol 2) estiagem Perene: • O escoamento é dito perene quando o nível do lençol freático fica sempre acima do leito do rio, mesmo durante o período de estiagem (2). • Exemplos: os grandes rios como Amazonas, Nilo, Danúbio, Reno, etc.

15. Fatores que Influenciam o Escoamento • Climáticos: • Precipitação • Fisiográficos: • Área e forma da bacia • Solo (capacidade de infiltração); • Cobertura (vegetação, urbanização); • relevo (declividade); • umidade antecedente; • Obras de utilização e controle (barragens, irrigação).

16. Qs Seção do rio Qss Qb Seção do Riacho Seção AA Q = Qs+Qss+Qb HIDROGRAMA • Denomina-se hidrograma o gráfico que relaciona a vazão no tempo. Em geral Q varia com o tempo.

17. Tempo (h) Hietograma da chuva Qmax = vazão de pico Q (m3/s) Hidrograma da cheia Q(t) = Qs + Qss + Qb Q(t) Tempo (h) t HIDROGRAMA

18. Características do Hidrograma • Volume do escoamento: • Área sob o hidrograma • Vazão de pico: • Vazão máxima observada no hidrograma • Tempo do escoamento: • Duração do escoamento

19. Gi tc i, f tp Q B Qpico tm tr tl C A Gh tb ti tf CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA i = intensidade da chuva f = capacidade de infiltração Gi = centro de massa da chuva efetiva A – início do escoamento B – momento do pico do escoamento C – final do escoamento rápido Gh = centro de massa do hidrograma tl = tempo de retardo (lag time) tp = tempo do pico tc = tempo de concentração tm = tempo de ascensão tb = tempo de base = tf - ti tr = tempo de descida (recessão)

20. CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA • Tempo de retardo (tl): tempo entre os centros de massa da chuva e do hidrograma. • Tempo de pico (tp): tempo entre o centro de massa da chuva e o pico do hidrograma. • Tempo de ascensão (tm): tempo do início da chuva ao pico do hidrograma. • Tempo de base (tb): duração do escoamento superficial direto. • Tempo de concentração (tc): é o tempo necessário para a água precipitada no ponto mais distante na bacia, deslocar-se até a seção principal.

21. Águas Subterrâneas • Do ponto de vista hidrológico, a água encontrada na zona saturada dosolo, chamada de aqüífero, é dita subterrânea. • Aqüífero: Formação porosa (camada ou estrato) de rocha, areia capaz de armazenar e transmitir água através dos poros. • Os aqüíferos têm propriedades ligadas ao armazenamento de água no solo tais como a porosidade, a condutividade hidráulica, a umidade, etc.

22. K H Q L Q Lei de Darcy • A Lei de Darcy rege o escoamento da água nos solos saturados e é representada pela seguinte equação: Onde: V = velocidade da água através do meio poroso; K = condutividade hidráulica saturada dh = variação de Carga Piezométrica dx = variação de comprimento na direção do fluxo dh/dx = perda de carga

23. Conceitos Importantes • Condutividade HidráulicaK medida da habilidade de um aqüífero conduzir água através do meio poroso; • Na areia a velocidade do fluxo é maior, então K é maior • Na argila a velocidade do fluxo é menor, então o K é menor.

24. b • Trasmissividade T  corresponde à quantidade de água que pode ser transmitida horizontalmente por toda a espessura saturada do aqüífero; T = K . b Onde: T é a coeficiente de transmissividade (m2/s) K é a condutividade hidráulica (m/dia; m/s); b é a espessura do aqüífero confinado (m).

25. Tipos de Aqüíferos • Não-Confinado (Freáticos ou Livres): Aqüífero encerrado apenas por uma formação impermeável na parte de abaixo. A água num aqüífero livre é também dita lençol freático.. • Confinado (Artesiano ou Cativo): Aqüífero encerrado entre formações impermeáveis ou quase impermeáveis. Ele está sob pressão maior do que a pressão atmosférica. A água num aqüífero confinado é também dita lençol artesiano.

27. Hidráulica de Poços • Poço é uma obra de engenharia regida por norma técnica destinada a captação de água do aqüífero; • Quando iniciamos o bombeamento de um poço, ocorre um rebaixamento do nível da água do aqüífero, criando um gradiente hidráulico (uma diferença de pressão) entre este local e suas vizinhanças. • Este gradiente provoca o fluxo de água do aqüífero para o poço, enquanto estiver sendo processado o bombeamento. • Se o bombeamento parar, o nível d’água retorna ao nível original (recuperação).

29. Até a próxima aula! isabel.mota@yahoo.com.br