Como Estimar o Tempo de Concentração de uma bacia Hidrográfica?

Segundo o “Bureau of Reclamation of U.S.A ”, tempo de concentração (Tc) é o tempo necessário para que toda a área da bacia contribua para o escoamento superficial na secção de saída.  Ou seja, o tempo de concentração é o tempo que leva para que a água que choveu no ponto da bacia hidrográfica mais distante da foz possa chegar lá.

O tempo de concentração (Tc) é tempo que leva para que a água que choveu no ponto da bacia hidrográfica mais distante da foz posso chegar lá.

Para saber calcular o Tc é preciso entender que ele pode ser considerado como a soma de duas parcelas:

• tempo de equilíbrio – é o tempo necessário para a estabilização da produção de escoamento superficial e o fluxo sobre superfícies (overland flow)
• tempo de viagem – é o tempo que o escoamento leva para se deslocar na calha fluvial (desde o ponto em que o escoamento passa a ocorrer em canais bem definidos até o exutório)

Também é preciso entender que várias características da bacia hidrográfica influenciam o Tc de uma desta bacia, tais como:

• Forma da bacia;
• Declividade média da bacia;
• Comprimento e declividade do curso principal e afluentes;
• Tipo de cobertura vegetal;
• Distância em planta entre o ponto mais afastado bacia e o exutório;
• Condições do solo em que a bacia se encontra no início da chuva.

Diversas formulações empíricas podem ser empregadas para estimar o tempo de concentração. Na tabela a seguir são citadas estas equações empíricas :

onde:

• L – comprimento do rio principal da bacia (km ou m, dependendo da formula);
• H – desnível entre o ponto mais elevado da bacia e o exutório (m).
• A – área de drenagem da bacia (km2);
• S – declividade média da bacia (m/m).
• v – velocidade média do rio principal da bacia no estirão (m/s).
• p – percentagem da bacia com cobertura vegetal (entre 0 e 1);
• CN –  Numero da curva SCS
• Runoff – Coeficiente de escoamento superficial

O valor do Tc pode variar muito de acordo com a fórmula utilizada, portanto, é preciso ter muito critério e conhecer bem os limites de aplicabilidade de cada metodologia.   Abaixo uma tabela resumo das características das formulas citadas extraída do livro elaborado pelo Engenheiro Plínio Tomaz:

Para bacias de médio e grande porte, o tc tende a se aproximar do tempo de viagem, e, nessas condições, a maioria dos autores (Chow, Linsley, etc) recomenda este valor seja estimado através do uso da fórmula de Manning.

Aproximando para o regime permanente e uniforme, e substituindo a velocidade pela razão entre o comprimento do trecho do rio e tempo necessário para este deslocamento, tem-se que:

No caso de um rio onde existam trechos com características distintas (declividade, material de fundo, etc) pode-se calcular os tempos de viagem para cada um dos trechos.

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Post elaborado em parceria com o Engenheiro Antonio krishnamurti Beleño de Oliveira.