Hidrologia Urbana
HIDROGRAMA DE ESCOAMENTO
RODRIGO F. JUNQUEIRA
FEITEP
HIDROGRAMA
 Definição: Curva de vazão registrada em uma seção de
um curso de água devido a precipitação ocorrida numa
bacia 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 depressões e ultrapassada a
capacidade de infiltração;
Chuva residual: volume de chuva inferior à
capacidade de 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
origens
do
Escoamento
Superficial podem
ser:
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 têm picos de vazões
maiores do que bacias alongadas.
FORMA DE UM HIDROGRAMA

(2) COBERTURA DA BACIA : cobertura vegetal tende a
retardar o escoamento e aumentar perdas por
evaporação;

(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 quantidade
transformada em chuva efetiva.
de
chuva
TRECHOS DO HIDROGRAMA

(1) Ascensão : com grande gradiente é
correlacionada
com
a
intensidade
da
precipitação.

(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 concentração : Tempo de
deslocamento da 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 : Duração do escoamento
superficial direto;

(6) Tempo de recessão : Intervalo entre a vazão
de pico e o término do escoamento superficial
direto.
Chuva Excedente Hex
b
Vesd= AD x Hex
Vesd= AREA abc
a
c
Síntese do Hidrograma
+
b
c
a
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 medição direta são usados em
grandes bacias 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.