Resumo Histórico
O método SCS que especifica um hidrograma unitário foi criado em 1986 por Victor Mockus e determina vazão por unidade (mm ou cm) diferentemente do hidrograma de projeto.
O método SCS foi ganhando espaço na engenharia por ser completo — considerando parâmetro de infiltração, umidade antecedente e ocupação de solo — e principalmente simples de aplicar nos mais diversos locais.
O que é o hidrograma unitário curvilíneo SCS?
O objetivo geral desse método SCS é estimar, por meio de equações, a resposta da bacia — vazão — para cada milímetro de chuva. O hidrograma unitário curvilíneo obtido através desse método é um gráfico que possui as mesmas características do hidrograma triangular, sendo o único diferencial o formato.
Por que determinar o hidrograma unitário curvilíneo?
O formato curvilíneo, na prática, é bastante comum porque seu formato se aproxima melhor do comportamento real da vazão em relação ao triangular.
Apesar de a vazão de pico ser a mesma para às duas geometrias, a conversão do formato triangular para o curvilíneo é mais usual principalmente em estudos de amortecimento de cheia. A conversão é realizada por meio de discretização no tempo a partir do hidrograma unitário triangular SCS.
As informações utilizadas para a confecção deste artigo foram retiradas dos livros Hidrologia Para Engenharia e Ciências Ambientais – Collischonn e Hidrologia – Ciência e Aplicação – Tucci.
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Exemplo prático
Utilizaremos o método para uma bacia hidrográfica hipotética.
Os dados de entrada estão listados na tabela abaixo:
Na sequência, precisamos calcular os seguintes parâmetros para construir o hidrograma unitário: tempo de concentração, duração da precipitação excedente, tempo de resposta da bacia, tempo de pico, tempo de base e vazão de pico.
Tempo de concentração (tc)
Convertendo para horas, temos que: 1802,90 minutos equivale a aproximadamente 30 horas.
Duração da precipitação excedente (tr)
Tempo de resposta da bacia (tl)
Tempo de ocorrência de pico (tp)
Tempo de base (tb)
Vazão de pico (Qup)
Com essas variáveis definidas, fica mais fácil criar o gráfico.
Hidrograma Unitário Triangular
Considere o seguinte hidrograma unitário triangular obtido pelo método SCS:
A vazão de pico (Qp) é igual a 7,07 m³/s.mm atingida no tempo de pico (tp) igual a 20,58 horas e o tempo de base (tb) igual a 54,96 horas. Conforme informa a tabela abaixo:
Agora, para obter o hidrograma curvilíneo é preciso definir um intervalo de tempo para calcular as vazões parciais nos trechos ascendentes e descendentes do hidrograma.
Discretização no tempo (t)
O intervalo de tempo é escolhido de maneira arbitrária, ou seja, a escolha fica a critério de quem está aplicando o método. Contudo, há algumas condições que ajudam a guiar essa decisão e elas variam para os trechos ascendente e descendente. Por enquanto, para este exemplo definiremos esse parâmetro para t = 1 hora.
Caso esse valor inicial não satisfaça as condições abaixo, deve alterá-lo e reiniciar as próximas etapas com o novo valor.
Com isso, calcularemos a vazão para cada 1 hora no trecho ascendente até a condição 𝒕<𝒕𝒑 seja verdadeira, ou seja, essa fórmula é aplicada para valores de t abaixo de 20,58 horas.
Após atingir o valor do tempo de ocorrência de pico 𝑡𝑝, calcularemos a vazão para cada 1 hora no trecho descendente até que a condição 𝒕𝒑<𝒕<𝒕𝒃 seja verdadeira. Ou seja, a equação abaixo é válida somente para valores de t acima do tempo de pico (tp = 20,58 horas) e abaixo do tempo de base (tb = 54,96 horas).
Com esses valores, é construído o hidrograma triangular discretizado, agora precisamos fazer a conversão no formato curvilíneo.
Conversão para formato curvilíneo
A conversão é feita através da aplicação das seguintes equações para cada passo de tempo, independente de qual trecho pertençam (ascendente ou descendente):
Sendo:
m = 3,7
q = Vazão discretizada no tempo t (m³/s)
qp = Vazão de pico (m³/s)
t = Passo de tempo (horas)
tp = Tempo de pico (horas)
Com isso, podemos montar o hidrograma curvilíneo:
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Referência Bibliográfica
CANHOLI. A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes. 2ed. São Paulo: Oficina de textos, 2005.
COLLISCHONN, Walter; DORNELLES, Fernando. Hidrologia para Engenharia e Ciências Ambientais. Porto Alegre: Associação Brasileira de Recursos Hídricos (ABRHidro), 2013. 336 p. ISBN 978-85-8868-634-2.
