Breve histórico
O método do SCS foi desenvolvido por Victor Mockus (1985), e busca apresentar um hidrograma adimensional que cruza as informações de vazões unitárias pelo tempo. Este método foi criado de forma que representasse a média de várias bacias hidrográficas com características diferentes.
Para que serve?
Com o hidrograma unitário sintético podemos ter uma estimativa da vazão por centímetro de chuva incidente na bacia hidrográfica, por exemplo… Se chover 1cm de chuva numa bacia com área de 15km², qual seria a vazão correspondente?
Este método que acaba transformando 1cm de chuva em vazão na bacia é um dos métodos mais conhecidos e replicados na esfera mundial, assim como a sua variação Hidrograma Unitário Curvilíneo.
Através da descoberta do hidrograma unitário sintético, podemos avançar nos estudos e desenvolver o nosso hidrograma de projeto, o qual leva em consideração não apenas 1cm de chuva, mas sim toda a distribuição temporal da chuva efetiva incidente sobre a bacia hidrográfica.
O Hidrograma de projeto não será alvo deste artigo, mas sim o Hidrograma Unitário Sintético.
Exemplo prático
Determine a vazão de pico para 1cm de chuva de uma bacia hidrográfica com área de 30km² e talvegue de 20km, com desnível de 190m.
O primeiro passo é calcular o tempo de concentração, pois baseado nele iremos estimar a nossa duração da chuva que será utilizada no método HUS (Hidrograma Unitário Sintético). Para determinar o tempo de concentração, que é o tempo que demora para toda a bacia contribuir para o exutório, vamos utilizar a equação de Kirpich, Figura 1.
Na equação da Figura 1 temos o comprimento do talvegue “L” em “km”, e desnível do talvegue “∆h” em “m”.
Substituindo estes valores teremos um tempo de concentração “tc”= 240,57min.
O próximo passo é estimar a duração da chuva. Esta duração é recomendada sendo igual ou superior ao tempo de concentração. Esta duração deve resultar na maior vazão de pico do estudo, e alguns trabalhos mais atuais mostram que nem sempre a duração da chuva será igual ao tempo de concentração, como pode ser visto neste outro artigo. Neste caso vamos igualar a duração da chuva ao tempo de concentração, prática comum a estudos iniciais, com isso tempos tc = td = 240,57min = 4 horas.
O método foi desenvolvido para uma discretização de chuva com duração de 0,133 x tc, mas na prática admite validade para duração de 0,17 x tc, segundo Canholi 2014.
Calculando a discretização do bloco de chuva temos a equação da Figura 2.
Vamos calcular agora o nosso tempo de resposta, ou mais conhecido como Lag Time. O Lag Time é basicamente o tempo da metade do bloco de chuva até o tempo de pico (Tp – Figura 3).
A equação do Lag Time está representada na Figura 4, e leva em consideração 60% do tempo de concentração.
Substituindo o valor de tc por 4 horas, temos tL = 2.41 horas
Com o Lag time determinado, agora fica fácil encontrarmos o tempo de pico (Tp), basta somarmos metade da duração da chuva com o próprio Lag Time, conforme pode ser visto na Figura 3, e a equação na Figura 5.
Substituindo os valores na equação da Figura 5, temos tp = 2.75 horas
Agora vamos calcular o tempo de base do hidrograma. O tempo de base é a duração total do hidrograma, ou seja contempla toda a duração do trecho de ascensão e recessão da vazão, como pode ser visto na figura 3. Para determinar este valor vamos utilizar a equação da Figura 6.
Substituindo o valor de tp por 2,75 horas, temos tb = 7,33 horas
Por fim podemos então calcular a vazão de pico para 1cm de chuva, com a equação da Figura 7.
Substituindo a área de drenagem por 30km² e o tempo de pico por 2,75 horas chegamos numa vazão de pico para 1cm de chuva de 22,72 m³/s.cm, como pode ser visto na Figura 8.
Capacitação para modelagem em hidrologia com a Sobre as Águas
A Sobre as Águas é uma plataforma de capacitação exclusiva para engenheiros, estudantes e técnicos que atuam em projetos de modelagem para a área de hidrologia.
A plataforma oferece diversos cursos e treinamentos de ferramentas essenciais para todo tipo de profissional atuante nos diversos âmbitos da hidrologia. Para quem precisa impulsionar seu conhecimento de ferramentas como OpenFOAM, HecHMS, ArcGis, dentre outros, a Sobre as Águas é o lugar certo!
Entre para a lista de espera da plataforma, e assim que abrirmos as vagas entraremos em contato:
Referências bibliográficas
CANHOLI, A. Drenagem urbana e controle de enchentes, 2 Ed., São Paulo, 2014
COLLISCHONN. W. e DORNELLES. F. Hidrologia para engenharia e ciências ambientais, 2 Ed. ABRH, 2015
INNOCENTE, C, et. al. UM ESTUDO SOBRE A DEFINIÇÃO DA DURAÇÃO CRÍTICA DA CHUVA DE
PROJETO NA BACIA DA UFSC, FLORIANÓPOLIS-SC, I Encontro Nacional de desastres, Porto Alegre, 2018
