Número de escoamento

O número de escoamento (frequentemente referido por número de escorrência, número de curva ou simplesmente CN ou SCS-CN) é um parâmetro empírico utilizado em hidrologia para obter previsões do caudal de escoamento superficial directo ou de infiltração em função do volume de excesso de precipitação.^[1] A determinação do número de escoamento e os seus valores numéricos resultaram da análise empírica dos dados obtidos por observação do processo de geração de escoamento superficial em pequenas bacias hidrográficas (microbacias) e em parcelas de encosta monitorizadas pelo Soil Conservation Service do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). O método é demonstradamente preciso e de fácil cálculo, sendo amplamente utilizado para determinar a quantidade aproximada de escoamento superficial directo gerado numa área específica em resposta a determinado um evento de precipitação. Como o método foi desenvolvido pelo Natural Resources Conservation Service do USDA, anteriormente designado por Soil Conservation Service ou SCS, é frequentemente designado por método do número de curva do SCS (do inglês: "SCS runoff curve number").

Descrição

A determinação do número de escoamento baseia-se na análise das características hidrológicas predominantes do solo na área em estudo, traduzidas no grupo hidrológico a que o solo pertence, no uso do solo, características da superfície da bacia (em particular a sua permeabilidade e rugosidade) e na condição hidrológica do solo (traduzida pelas condições antecedentes de humidade) no período imediatamente anterior ao início do evento de precipitação.^[1] Existem numerosas publicações detalhando o valor do número de escoamento em função de das características hidrológicas do solo, da vegetação e de outros parâmetros relevantes.

Utilizando a metodologia do número de escoamento, o volume de água escoada directamente sobre a superfície do solo relaciona-se com a precipitação e com as características hidrológicas através da seguinte equação empírica:

Q = \frac{(P - I_{a})^{2}}{P - I_{a} + S}

(com

P > I_{a};

se

P < = I_{a}

então

Q = 0

)

onde

Q

— escoamento superficial ([L]; mm ou in)

P

— precipitação acumulada (escoamento potencial máximo; [L]; mm ou in)

S

— máxima capacidade de retenção de água do solo após o início do escoamento ([L]; mm ou in), calculada de acordo com uma formulação empírica (ver abaixo; diferente consoante se use como unidade o milímetro ou a polegada)

I_{a}

— perdas iniciais (de precipitação) devido à intercepção pelo coberto vegetal, infiltração e retenção em depressões de terreno ([L]; mm ou in). Na formulação originária assumiu-se que

I_{a} = 0.2 S

, porém o

I_{a}

varia entre

0, 0 S

e

0, 3 S

, sendo por vezes utilizado

I_{a} = 0, 1 S

.

O número de escoamento, $C N$ , está relacionado com o parâmetro $S$ através das seguintes fórmulas:

Para valores em milímetro (mm):

S = \frac{25400}{C N} - 254

Para valores em polegada (in):

S = \frac{1000}{C N} - 10

Nessas condições, e para a generalidade dos solos, $C N$ fica compreendido entre 30 e 100; números mais baixos indicam um menor potencial de geração de escoamento superficial, enquanto números maiores são indicador de maior potencial de geração de escoamento. Quanto menor for o valor do número de escoamento, maior é a permabilidade do solo.

O escoamento superficial gerada em resposta a um determinado evento de precipitação é afectado pelo toer de humidade do solo existente no momento em que a precipitação começa. Este teor é em geral designado por condições antecedentes de humidade, frequentemente abreviado AMC (do inglês: "antecedent moisture condition"). O número de escoamento, calculado pela metodologia acima descrita, pode ser considerado como referente a condições médias de humidade no solo, em geral denotadas pela sigla AMC II ou $C N_{I I}$ . Quando as condições antecedentes de humidade corresponde a um solo seco (ou seja, com baixo teor de humidade) utiliza-se a designação AMC I, ou $C N_{I}$ , e quando muito húmido designação AMC III ou $C N_{I I I}$ . O número de escoamento padrão (ou seja o $C N_{I I}$ ) pode ser ajustado através da aplicação de factores AMC, sendo que os factores para conversão para $C N_{I}$ são inferiores a 1 (reduzindo o $C N$ e em consequência a estimativa de escoamento potencial), whenquanto os factores referentes a $C N_{I I I}$ são maiores que 1 (aumentando o $C N$ e a estimativa de escoamento potencial). Em geral os factores AMC são apresentados em forma tabular para cada tipo de solo.^[1]