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ESCOAMENTOESCOAMENTOSuperficial – Sub-Superficial - SubterrâneoSuperficial – Sub-Superficial - Subterrâneo
Mestranda: Maria Isabel Mota Carneiro
UFCG / CTRN / PPGECA / AERHDISCIPLINA: HIDROLOGIA APLICADAPROFESSOR: CARLOS DE OLIVEIRA GALVÃO
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.
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.
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.
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;
Qs
Qss
Qb
Seção do rio
Seção AA
Seção do Riacho
Q = Qs + Qss + Qb
Qs = escoamento superficial,
Qss = escoamento sub-superficial
Qb = escoamento de base (ou subterrâneo)
Tipos de escoamento:
A
ASeção AA
Rede de Drenagem
Escoamento Superficial
O escoamento superficial é de grande importância pois vai definir:
O volume escoado A vazão de enchente (cheia máxima)
Qs
Seção AA
Escoamento Superficial
A geração do Escoamento pode ser pelo excesso de chuva ou pela chuva sobre um solo saturado.
Volume Infiltrado
i, f
t
f i Excesso que se converte em lâmina do
escoamento ou chuva efetiva
Pe
Ia = Abstração iniciais (infiltra na taxa da chuva)
Infiltração na Taxa Potencial
Ia
+
Pe
=
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.
Qss
Seção AA
Escoamento de BaseO 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
Qb
Seção AA
Classificação do Escoamento de Base
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.)
P Qs
Qss
Lençol
Efêmero:
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.
Intermitente:
Qb
P Qs
Lençol
Qss1) chuvoso2) estiagem
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.
Perene:
P Qs
Lençol
Qss 1) chuvoso2) estiagem
Fatores que Influenciam o EscoamentoClimáticos:
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).
HIDROGRAMA Denomina-se hidrograma o gráfico que relaciona a
vazão no tempo. Em geral Q varia com o tempo.
Qs
Qss
Qb
Seção do rio
Seção AA
Seção do Seção do RiachoRiacho
Q = Qs+Qss+Qb
Tempo (h)
Hietograma da chuva
Tempo (h)
Q (m3/s)
Hidrograma da cheia
Q(t) = Qs + Qss + Qb
Qmax = vazão de pico
Q(t)
t
HIDROGRAMA
Características do Hidrograma
Volume do escoamento: Área sob o hidrograma
Vazão de pico: Vazão máxima observada no hidrograma
Tempo do escoamento: Duração do escoamento
CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA
i = intensidade da chuva
f = capacidade de infiltração
Gi = centro de massa da chuva efetivai, f
Q B
ti tf
tl
A C
tp
tc
Qpico
Gh
Gi
tr
tm
tb
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)
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.
CARACTERÍSTICAS DO HIDROGRAMA
Águas Subterrâneas Do ponto de vista hidrológico, a água encontrada na zona
saturada do solo, 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.
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 saturadadh = variação de Carga Piezométricadx = variação de comprimento na direção do fluxodh/dx = perda de carga
dx
dhKV
KQ
QL
H
Condutividade Hidráulica K 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.
Conceitos Importantes
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).
b
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.
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).
Até a próxima aula!