Equações para o cálculo da vazão unitária e de pico

A vazão de projeto é obtida pela transformação de precipitação em vazão. A precipitação pode ser de projeto ou, eventualmente, uma precipitação observada. Esse método é indicado para bacias hidrográficas com área superior a 4 km², sendo inicialmente concebido para áreas rurais e posteriormente adaptado para regiões urbanas, com base nas características do solo e ocupação, sendo amplamente difundido no Brasil, o qual Curitiba (2002) apresenta pela equação 10:

, =

2,08 ×

(10) Em que:

qu,p - a vazão de pico do hidrograma unitário triangular (m3_/s.cm); A - a área da bacia contribuinte (km2_);

Segundo Tomas (2002) o tempo de concentração pode ser definido de duas formas a primeira “é o tempo que leva para que toda a bacia considerada contribua para o escoamento superficial.” E a segunda diz que “O tempo de concentração é o tempo que leva uma gota de água mais distante até o trecho considerado na bacia.”

Porto et al. define a equação 11 para o tempo de concentração criada pelo SCS como: = 0,43 × , , × 1000 − 9 , (11) Em que:

tc - o tempo de concentração (min);

L - o comprimento do principal curso d’água da bacia (m); S - a declividade (m/Km).

CN - o número de curva (≤100), se CN = 100 a infiltração no solo é nula.

A precipitação efetiva (Pef) é definida como a quantidade de chuva que não infiltrou no solo e está para o escoamento superficial. A Pef pode ser obtida pelo Método Curva-Número (CN), desenvolvido pelo SCS; trata-se de um método empírico para determinar a precipitação efetiva, em função da precipitação total, P. Em média, as perdas iniciais representam 20% da capacidade máxima S, onde Curitiba (2009) apresenta a equação 12:

=( − 0,2 ) + 0,8

(12) Em que:

Pef - a precipitação efetiva, ou seja, aquela que não infiltrou no solo (mm); P - a precipitação total (mm);

S - a capacidade máxima de absorção d’água da camada superior do solo S (mm). Esta equação é válida para P > 0,2S. Quando P < 0,2S, o escoamento é zero.

O parâmetro S é relacionado com um fator CN pela seguinte expressão 13:

(13) Em que:

S - o armazenamento máximo (mm);

CN - o número de curva (≤100), se CN = 100 a infiltração no solo é nula.

O valor de CN “Curve Number” varia em uma escala de 1 a 100. Esta escala retrata, o tipo de solo com sua capacidade de drenagem, bem como as condições de cobertura e solo, partindo desde uma cobertura muito impermeável (limite inferior) até uma cobertura completamente permeável (limite superior). Pode-se entender o CN como um coeficiente de infiltração, de água no solo, para esse método (adimensional).

Esses valores de CN foram desenvolvidos nos EUA, para as características e condições norte americana, contudo, Sartori (2005) et al. adaptaram esses valores para os solos brasileiros. A determinação do CN se determina em duas etapas: a primeira se faz a identificação do grupo hidrológico do solo conforme o quadro 1, e a segunda etapa se determina o valor de CN de acordo com o uso e ocupação do solo, nas tabelas resumo 3 e 4. As tabelas completas 3 e 4 se encontram nos anexos A e B.

Quadro 1: Classificação hidrológica do Solo para as condições brasileiras.

Grupo Hidrológico A: Solos mais profundos que 2 m ou profundos entre 1 a 2 metros, solos com alta taxa de infiltração e com alto grau de resistência e tolerância à erosão, solos porosos com baixo gradiente textural (< 1,20), solos de textura média, Solos de textura argilosa ou muito argilosa desde que a estrutura proporcione alta macroporosidade em todo o perfil, solos bem drenados ou excessivamente drenados, solos com argila de atividade baixa (Tb), minerais de argila 1:1. A textura dos horizontes superficial e subsuperficial pode ser: média/média, argilosa/argilosa e muito argilosa/muito argilosa.

Enquadra-se neste grupo: LATOSSOLO AMARELO, LATOSSOLO VERMELHO AMARELO, LATOSSOLO VERMELHO, ambos de textura argilosa ou muito argilosa e com alta macroporosidade; LATOSSOLO AMARELO E LATOSSOLO VERMELHO AMARELO, ambos de textura média, mas com horizonte superficial não arenoso.

Grupo Hidrológico B: Solos profundos de 1 a 2 m, solos com moderada taxa de infiltração, mas com moderada resistência e tolerância a erosão solos porosos com gradiente textura variando entre 1,20 e 1,50 m solos de textura arenosa ao longo do perfil ou de textura média com horizonte superficial arenoso solos de textura argilosa ou muito argilosa desde que a estrutura proporcione boa macroporosidade em todo o perfil solos com argila de atividade baixa (Tb), minerais de argila 1:1. A textura dos horizontes superficial e subsuperficial pode ser: arenosa/arenosa, arenosa/média, média/argilosa, argilosa/argilosa e argilosa/muito argilosa.

Enquadra-se neste grupo: LATOSSOLO AMARELO e LATOSSOLO VERMELHO AMARELO, ambos de textura média, mas com horizonte superficial de textura arenosa; LATOSSOLO BRUNO; NITOSSSOLO VERMELHO; NEOSSOLO QUARTZARÊNICO; ARGISSOLO VERMELHO ou VERMELHO AMARELO de textura arenosa/média, média/argilosa, argilosa/argilosa ou argilosa/muito argilosa que não apresentam mudança na textura abrupta.

Grupo Hidrológico C: Solos profundos entre 1 e 2m ou pouco profundos 0,5 a 1m, solos com baixa taxa de infiltração e baixa resistência e tolerância à erosão, são solos com gradiente de textura maior que 1,50 m e comumente apresentam mudança na textura abrupta, solos associados a argila de atividade baixa (Tb). A textura nos horizontes superficial e subsuperficial pode ser: arenosa/média e média/argilosa apresentando mudança na textura abrupta; arenosa/argilosa e arenosa/muito argilosa. Enquadra-se neste grupo: ARGISSOLO pouco profundo, mas não apresentando mudança na textura abrupta ou ARGISSOLO VERMELHO, ARGISSOLO VERMELHO AMARELO e ARGISSOLO AMARELO, ambos profundos e apresentando mudança na textura abrupta; CAMBISSOLO de textura média e CAMBIS-SOLO HÁPLICO ou HÚMICO, mas com características físicas semelhantes aos LATOSSOLOS (latossólico); ESPODOSSOLO FERROCÁRBICO; NEOSSOLO FLÚVICO.

Grupo Hidrológico D: Solos com taxa de infiltração muito baixa oferecendo pouquíssima resistência e tolerância a erosão, solos rasos (prof. < 50 cm), solos pouco profundos associados à mudança na textura abrupta ou solos profundos apresentando mudança na textura abrupta aliada à argila de alta atividade (Ta), minerais de argila 2:1, solos argilosos associados à argila de atividade alta (Ta), solos orgânicos.

Enquadra-se neste grupo: NEOSSOLO LITÓLICO; ORGANOSSOLO; GLEISSOLO; CHERNOSSOLO; PLANOSSOLO; VERTISSOLO; ALISSOLO; LUVISSOLO; PLINTOSSOLO; SOLOS DE MANGUE; AFLORAMENTOS DE ROCHA; Demais CAMBISSOLOS que não se enquadram no Grupo C; ARGISSOLO VERMELHO AMARELO e ARGISSOLO AMARELO, ambos pouco profundos e associados à mudança na textura abrupta.

Tabela resumo 3: Valores de CN “Curve Number” para áreas rurais Utilização ou cobertura do

solo

Condições de superfície Tipo de solo A B C D

Florestas

Muito abertas ou de baixa transpiração

56 75 86 91

Abertas ou de baixa transpiração 46 68 78 84

Normal 36 60 70 76

Densas ou de alta Transpiração 26 51 62 69 Muito densas ou de alta

transpiração

15 44 54 61

Fonte: Tucci, (2001 apud Assunção 2012).

Tabela resumo 4: Valores de CN “Curve Number” para áreas urbanas Utilização ou

cobertura do solo

Condições de superfície Tipo de solo

A B C D

Pastagem ou baldios

Em más condições 68 79 86 89

Em boas condições 39 61 74 80

Prado em boas condições 30 58 71 78

Zonas residenciais Áreas médias dos lotes Percentagem média impermeável <500 m² 65% 77 85 90 92 1000 m² 38% 61 75 83 87 1300 m² 30% 57 72 81 86 2000 m² 25% 54 70 80 85 4000 m² 20% 51 68 79 84

Parques de estacionamento, telhados, viadutos, etc.

98 98 98 98