O Escoamento Superficial

EXERCÍCIO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Determinar o escoamento superficial considerando os valores de uso e ocupação da bacia de 2003 e simular o escoamento considerando a possível adoção de dois tipos de ocupação da bacia para 2020: a) acréscimo na política de urbanização e b) acréscimo na política de conservação.

 No Final construir gráficos para as 3 situações de Pe em função do TR e C em função do TR. Utilizar o método Curva Número ou CN desenvolvido pelo SCS - USDA, que é considerado o método mais utilizado para a estimativa do escoamento superficial em bacia hidrográfica (MACHADO, 2002). O método é baseado nas seguintes equações:

[pic 1]                                                           Eq. (1)

[pic 2]                                                         Eq. (2)

Onde:

Pe: escoamento superficial (mm);

P: Precipitação Máxima em dado Período de Retorno (mm);

S: Infiltração Potencial (mm)

CN: Número da Curva, admensional.

[pic 3]

Figura 1. Uso e ocupação na bacia do ribeirão Itaim ocorridas no período de 1986 a 2003.

Tabela 1. Classes de uso e ocupação na bacia do ribeirão Itaim nos anos de 1986 a 2003.

[pic 4]

O valor do Curva Número pode ser ponderado em função dos diferentes usos e ocupação (cobertura) do solo pela seguinte equação:

[pic 5]

                                       Eq. (3)

Onde:

CNpond= Valor do Número da Curva ponderado, adimensional.

CNc = Valor do número da curva de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia, adimensional.

Ac = Área de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia em ha.

At = Área total da bacia, em ha.

Resolução

Para resolver esse exercício primeiro deve-se calcular o tempo de concentração da bacia.

[pic 6]

Figura 2. Representação do Tempo de Concentração da bacia.

Refere-se ao tempo necessário para a água em ir do ponto mais distante até o exutório da bacia. Sua estimativa é baseada na velocidade média do escoamento superficial que é função do espaço a ser percorrido e da declividade equivalente, sendo calculado pela Equação 5 de Kirpich, conforme (TUCCI, 2000) e como se refere ao tempo a partir do qual toda a bacia estará contribuindo com a vazão, esta deverá ser máxima.

[pic 7]                                             (Eq. 5)

Tc = Tempo de Concentração em minutos;

L = Comprimento do Talvegue (Km);

H = Desnivel entre a nascente mais distante e o exutório da bacia (m)

Tabela 3. Características Físicas da Bacia Hidrográfica do Ribeirão Itaim

Características físicas	Itaim
Área	58,90  km²
Perímetro	48,30 km
Comprimento do rio principal	21 km
Coeficiente de Compacidade	1,70
Fator de Forma	0,13
Ordem da Bacia	4ª  Ordem
Densidade de Drenagem	1,63  km/km²
Densidade da Rede da Bacia Fluvial	2.40 cursos/km²
Extensão média do Escoamento Superficial	0,15 km
Altitude máxima	1.060 m
Altitude média	680 m
Altitude mínima	577 m
Declividade	0,023  m/m

Uma vez que se determine o Tempo de concentração o mesmo deve ser igualado ao tempo de duração da chuva, conforme demonstrado na Figura 2, somente assim se garante que haverá cheia. Assim escolhe-se as alturas de chuva máxima em uma tabela igual a Tabela 4. Como não estamos preocupados apenas com um tempo de retorno específico, devemos pegar todos os valores de chuva variando de 2 a 200 anos de retorno e tempo de duração igual ao tempo de concentração.

Tabela 4. Previsão de máximas alturas de chuva (mm) para Taubaté, SP em função do período de retorno e da duração da chuva

Duração t	Período de retorno T (anos)
(minutos)	2	5	10	15	20	25	50	100	200
10	14,8	19,8	23,1	25,0	26,3	27,3	30,4	33,4	36,5
20	24,0	31,7	36,7	39,6	41,6	43,1	47,9	52,6	57,3
30	30,2	39,6	45,8	49,3	51,8	53,6	59,5	65,2	71,0
60	41,0	53,2	61,3	65,8	69,0	71,5	79,1	86,6	94,1
120	50,1	64,8	74,5	80,0	83,8	86,8	95,9	104,9	113,9
180	54,4	70,3	80,8	86,7	90,9	94,1	103,9	113,7	123,5
360	59,9	77,6	89,3	95,9	100,5	104,1	115,1	126,0	136,8
720	63,7	83,0	95,7	102,9	108,0	111,9	123,8	135,7	147,5
1080	65,4	85,6	98,9	106,4	117,7	115,8	128,3	140,7	153,1
1440	66,5	87,3	101,0	108,8	114,2	118,4	131,2	144,0	156,8

Fonte: Martinez Junior & Magni (1999).

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