Considere o manejo dos escoamentos das águas nocivas de arruamentos de uma bacia(bacia “urbano industrial”). A partir da Fórmula Racional, justifique:
o Coeficiente run - off (C) e sua variação no tempo;
o Coeficiente run - off (C) e sua variação no tempo;
Passo 1
O enunciado trata do manejo dos escoamentos pluviais de uma bacia urbano-industrial usando a Fórmula Racional, cuja forma básica é
em que
é a vazão de projeto,
é a intensidade da chuva e
a área drenada. O coeficiente run-off
representa a fração da chuva que se transforma em escoamento superficial. Vamos justificar o significado físico de
e mostrar por que ele varia no tempo durante um evento de chuva.
Passo 2
Definimos
como a razão entre o escoamento direto gerado e a chuva incidente sobre a bacia, ou seja,
Fisicamente,
agrupa os efeitos de infiltração, evaporação e armazenamento superficial. Em áreas muito impermeáveis (ruas asfaltadas, áreas industriais), a infiltração é baixa e
aproxima-se de 1. Em áreas permeáveis (gramados, solos agrícolas),
tende a valores baixos (por volta de 0,2 a 0,4).
Passo 3
Durante um evento de chuva, a capacidade de infiltração do solo não é constante: ela parte de um valor inicial alto e decai até um valor residual menor. Um modelo clássico é o de Horton, que descreve a infiltração
em função do tempo
:
onde
é a taxa inicial de infiltração,
a taxa mínima de longo prazo e
uma constante de decaimento. À medida que
decai, menos chuva infiltra e mais gera escoamento superficial, aumentando o coeficiente efetivo
.
Passo 4
Podemos então expressar
como função do tempo, comparando a infiltração instantânea
com a intensidade da chuva
:
Se
, a diferença vira escoamento; se
, não há escoamento direto e
. Substituindo
do modelo de Horton:
No início
temos
e para
Passo 5
Em resumo, o coeficiente run-off
varia no tempo porque a infiltração do solo diminui à medida que a chuva continua, ou seja, o solo satura e perde capacidade de absorção. Isso faz com que a fração de chuva convertida em escoamento superfícial aumente durante o evento, até atingir um patamar máximo controlado pela infiltração residual
.
Resposta
O coeficiente run-off
representa a fração da chuva que se transforma em escoamento superficial, dependendo da impermeabilidade do solo, uso do solo e condições de umidade antecedente. Ele varia no tempo porque a capacidade de infiltração do solo decai (modelo de Horton), o que faz aumentar progressivamente
ao longo do evento de chuva, segundo