ESCOAMENTO SUPERFICIAL

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C.R.Mello/Marciano conservacionistas de uso do solo e seus efeitos poderão ser avaliados em longo prazo com técnicas de determinação do balanço hídrico em bacias hidrográficas. ESTIMATIVA DA VAZÃO MÁXIMA PARA PROJETOS 1. Introdução Dados de vazão em bacias hidrográficas são extremamente raros no Brasil, existindo algumas informações para grandes bacias, normalmente monitoradas por empresas de energia elétrica ou indústrias de grande porte. Sendo assim, a disponibilidade de dados de precipitação é muito superior à de vazão, graças à grande quantidade de postos meteorológicos em funcionamento. Isto levou a geração de modelos que relacionam a precipitação à possível vazão ou escoamento superficial direto que esta proporciona. Deve-se ressaltar que grande parte dos modelos foram desenvolvidos para as condições fisiográficas dos EUA, havendo carência de informações que possam ser utilizadas para aplicação e ajuste destes modelos no Brasil. No entanto, os modelos que serão apresentados neste tópico são os mais simples e práticos para se estimar o valor de vazão para projetos hidráulicos, do ponto de vista de pequenas bacias hidrográficas. Logicamente, trata-se de previsão de valores e o comportamento físico real do escoamento superficial direto não será exatamente o calculado, haja vista à grande variabilidade espacial dos fatores ambientais que interferem diretamente no fenômeno, os quais não são abordados pelos modelos. 2 Método Racional Este método leva o nome racional pela coerência na análise dimensional das variáveis, sendo o mais simples e mais usual em pequenas áreas. É um modelo empírico cujo objetivo é aplicar um redutor na precipitação intensa, significando um percentual do total precipitado que escoa, superficialmente sendo que este redutor é influenciado pela cobertura vegetal, classe de solos, declividade e tempo de retorno da precipitação, existindo tabelas com valores propostos para este fator (Tabela 1). A forma geral do método é: Q = C ⋅ I ⋅ A (1) Em que Q é a vazão (L 3 T -1 ), I, a intensidade da precipitação (L T -1 ), A, área da bacia (L 2 ) e C, o fator de redução (adimensional), conhecido como coeficiente de escoamento superficial ou de deflúvio. Observe que ao se multiplicar I por A, resulta na unidade de Q. Para se obter a vazão em m 3 s -1 , trabalhando-se com a intensidade de precipitação em mm h -1 e área em ha, a equação 1 fica: C ⋅I ⋅ A Q = 360 Observa-se que o método Racional transforma um processo complexo, com muitas variáveis envolvidas, em algo bastante simples, resumindo toda a complexidade apenas no fator C. Os principais problemas deste método, quando aplicado a bacias hidrográficas são: - não existir nenhuma consideração sobre variabilidade espacial e temporal da precipitação na bacia, assim como de fatores físicos, em especial 14
C.R.Mello/Marciano cobertura vegetal, classe de solo e declividade, os quais interferem decisivamente no processo; - não considera a forma da bacia, apenas a área total; - recomendado, com algumas precauções, apenas para bacias menores que 8 km 2 (Schwab et al., 1993). Na Tabela 1 tem-se valores para o coeficiente de escoamento superficial de acordo com vários tipos de cobertura da superfície, declividade e tempos de retorno. Tabela 1. Valores de C para várias superfícies, declividade e tempos de retorno. Superfície Tempos de Retorno (anos) 2 5 10 25 50 100 500 Asfalto 0,73 0,77 0,81 0,86 0,90 0,95 1,00 Concreto/telhado 0,75 0,80 0,83 0,88 0,92 0,97 1,00 Gramados (Cobrimento de 50% da área) - Plano (0-2%) - Média (2-7%) - Inclinado (>7%) Gramados (Cobrimento de 50 a 70% da área) - Plano (0-2%) - Média (2-7%) - Inclinado (>7%) Gramados (Cobrimento maior que 75% da área) - Plano (0-2%) - Média (2-7%) - Inclinado (>7%) Campos cultivados - Plano (0-2%) - Médio (2-7%) - Inclinado (>7%) Pastos - Plano (0-2%) - Médio (2-7%) - Inclinado (>7%) Florestas/Reflorestamentos - Plano (0-2%) - Médio (2-7%) - Inclinado (>7%) Fonte: Chow et al. (1988). 0,32 0,37 0,40 0,25 0,33 0,37 0,21 0,29 0,34 0,31 0,35 0,39 0,25 0,33 0,37 0,22 0,31 0,35 0,34 0,40 0,43 0,28 0,36 0,40 0,23 0,32 0,37 0,34 0,38 0,42 0,28 0,36 0,40 0,25 0,34 0,39 0,37 0,43 0,45 0,30 0,38 0,42 0,25 0,35 0,40 0,36 0,41 0,44 0,30 0,38 0,42 0,28 0,36 0,41 0,40 0,46 0,49 0,34 0,42 0,46 0,29 0,39 0,44 0,40 0,44 0,48 0,34 0,42 0,46 0,31 0,40 0,45 0,44 0,49 0,52 0,37 0,45 0,49 0,32 0,42 0,47 0,43 0,48 0,51 0,37 0,45 0,49 0,35 0,43 0,48 0,47 0,53 0,55 0,41 0,49 0,53 0,36 0,46 0,51 0,47 0,51 0,54 0,41 0,49 0,53 0,39 0,47 0,52 0,58 0,61 0,62 0,53 0,58 0,60 0,49 0,56 0,58 0,57 0,60 0,61 0,53 0,58 0,60 0,48 0,56 0,58 Para se determinar a chuva de projeto, utiliza-se a equação de chuvas intensas, já mencionada anteriormente. Nesta equação, o tempo de duração da precipitação para bacias hidrográficas deve ser considerado como sendo igual ao tempo de concentração da bacia. Tempo de concentração é o tempo necessário para que toda a bacia participe do escoamento na seção de controle, ou seja, refere-se ao tempo necessário para que uma gota da chuva que atinja o ponto mais distante da seção de controle, passe por ela. Assim, garante-se a participação de toda a bacia e tem-se a situação de vazão máxima de pico. O cálculo do tempo de concentração pode ser feito por meio de várias fórmulas. A seguir apresentam-se algumas delas: 15
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