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FAZENDA SANTA TEREZA E QUICHADÁ
2011
30/06/2011
ESTUDO HIDROLÓGICO
ESTUDO HIDROLÓGICO
RELATÓRIO DOS ESTUDOS HIDROLÓGICOS DO FIO D´ÁGUA DO BARRAMENTO DE NÍVEL NO
CÓRREGO MUMBUCA
Vila do Café
Encruzilhada – BA
CNPJ:
Nome Fantasia: FAZENDAS SANTA TEREZA E QUICHADÁ
Atividade: Agrícola
1 – APRESENTAÇÃO
Este estudo tem o objetivo relatar os estudos hidrológicos de um riacho nas
proximidades das Fazendas Santa Tereza e Quichadá, avaliando sua bacia
hidrográfica, sua vazão a ser regularizada e o volume acumulado, visando à
obtenção de outorga pelo uso da água, junto ao Instituto de Gestão das
Águas e Clima – INGÁ. Este pequeno barramento para elevação do nível d
água, está localizado na propriedade do Sr. Geraldo Almeida Sinay Neves, no
Vilarejo de Vila do Café situado no município de Encruzilhada – Ba, e irá
atender a demanda de cultura irrigada de café das Fazendas citadas acima.
Neste estudo, com base de dados pluviométricos e fluviométricos da bacia de
drenagem de um Córrego da Mumbuca, afluente da bacia do Rio Pardo, para
na seqüência se avaliar a capacidade de regularização em função dos
Volumes que se pretende se acumular, definindo ainda as enchentes de
projeto para diversos tempos de retorno.
Desenho 01: Destaque Córrego Mumbuca – Fonte Mapa IBGE 2008
No final do estudo serão recomendados os volumes que devem ser retirados
do reservatório e como podem ser definidas as estruturas de proteção e
extravasão das enchentes de projeto.
Demandas de Irrigação:
Estes estudos hidrológicos irão dar suporte a implantação de uma irrigação da
cultura de café por gotejamento, na propriedade de Sr. Geraldo Almeida Sinay
Neves, no Vilarejo de Vila do Café situado no município de Encruzilhada – Ba,
O Planejamento de irrigação, definiu os consumos mensais de água para
atender ao cultivo de uma área de 130 ha.
MÊS DEM. MENSAL (M³) PERC. MENSAL (%)
JANEIRO 147.095 14,13
FEVEREIRO 190.008 18,26
MARÇO 222.859 21,41
ABRIL 148.590 14,28
MAIO 123.318 11,86
JUNHO 58.500 5,62
JULHO 29.822 2,86
AGOSTO 33.852 3,25
SETEMBRO 40.170 3,86
OUTUBRO 25.389 2,44
NOVEMBRO 8.580 0,83
DEZEMBRO 12.493 1,20
ANUAL 1.040.676 100,00 %
Tabela 1.1: Demanda Anual de Irrigação
Na simulação da operação demandada de água do Fio D´água do
Barramento de Nível das Fazendas Santa Tereza e Quichadá , será
considerada a variação da irrigação do café ao longo do ano, a partir dos
percentuais informados acima na tabela 1.1.
A seguir é apresentada uma cópia do Mapa na Escala 1:100.000 do Ministério
do Interior, (Folha SD.24.Y.C.VI), onde pode ser visualizado a bacia de
drenagem de contribuição do ponto de estudo, cujas coordenadas são:
LAT 15°36'33.58"S; LONG 40°43'50.47"O.
Foto 01: Detalhe Aéreo do Ponto de Barramento no Córrego Mumbuca à montante -Vila Café
Foto 02: Detalhe fotográfico do Ponto do Barramento
Foto 03: Detalhe fotográfico do Núcleo Urbano (Vila do Café)
1.1 Pelo Método da Interpolação da Quinta Potência da Distância pelo
Método da Intensidade, Duração e Freqüência - IDF
Para o método de interpolação, foram utilizados os parâmetros de ajuste
relativos à estação pluviométrica de Encruzilhada – BA, calculados através do
Método de Interpolação utilizando o Método da Interpolação da Quinta
Potência da Distância e considerando ainda as informações de todas as
localidades em que a equação de Intensidade, Duração e Freqüência da
precipitação entre os estados da Bahia, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Paraná,
São Paulo e Tocantins, através do Programa Plúvio 2.1, do Grupo de
pesquisa de recursos hídricos – GPRH - da Universidade Federal de Viçosa-
MG.
K = 2929,590 a = 0,203 b = 34,186 c = 0,961
a
imáx = intensidade máxima média de chuva em mm / hora = K (T)
c
(tc + b )
onde T é Período de retorno da chuva máxima em anos ( T = 100 anos),
considerar t = tc (tempo de concentração) que é em minutos.
K = 2929,590 a = 0,203 b = 34,186 c = 0,961
0,203
imáx = em mm / hora = 2929,590 (100)
0,961
(tc + 34,186 )
Para Bacias maiores de 10 ha será adotado a Fórmula de Kirpich para o cálculo do tc (tempo de concentração).
Onde na bacia
H= 64,60 m
L = 6,78 Km
0,385
Por Kirpich, tc = tempo de concentração em minutos (min) = 57 (L ³ / H)
tc= 104 minutos ou 1,7 horas
Com isto a precipitação máxima será de 65,44 mm/hora.
Foto 02: Detalhe da Bacia de Drenagem no Córrego Mumbuca / Ponto do Barramento
Conforme Calculado a poligonal foi verificado uma área de contribuição da
bacia de 1.192 ha.
C = Adotado de 0,5, pelas características da bacia e por possuir um núcleo
urbano na parte central da Bacia.
Implica numa vazão máxima de:
Qmáx = 0,0028. 0,50. 65,44mm/hora.1.192 ha = 109, 21 m³/seg. Será
utilizado outras metodologias para avaliações das vazões por transposição de
dados.
Segundo o ponto de amostragem da rede Monitora da Bahia de qualidade das
águas realizada em 2010, onde o ponto mais próximo à jusante do Ponto de
Barramento, PRD-PRD-300, conforme descrito abaixo:
Foi observado que o Ponto PRD-PRD- 300 possui um Índice de Qualidade da Água (IQA)
Bom, conforme mostra o quadro abaixo, onde podemos avaliar que no ponto do
Barramento do Córrego Mumbuca as águas estão numa condição melhor,
pois o ponto, encontra-se à montante do ponto de amostragem.
Quadro 01 – IQA do ponto PRD-300 (Fonte Monitora 2010)
Outra Metodologia de Avaliação.
Basicamente, a metodologia consiste em:
a) determinar o valor da vazão de interesse com apoio de um mapa
da vazão específica máxima elaborada para bacias da ordem de 500
km² e,
b) proceder a correção desses valores, de forma a compensar a
variabilidade da vazão com a área de drenagem.
O mapeamento das vazões específicas máxima para período de
retorno de 100 anos (Qmax100) para as regiões hidrográficas
estudadas encontra-se representado na Figura 3. Como o mapa foi
elaborado para áreas de drenagem da ordem de 500 km2, a tendência
é de se ter vazões específicas menores para áreas maiores que 500
km2 e no caso contrário, maiores. Portanto, na utilização desse mapa
para outros tamanhos de área de drenagem a vazão específica obtida
deverá ser corrigida, por meio de um fator de correção.
Figura 01 - Mapa de vazões específicas máximas diárias anuais e período de retorno de 100 anos, das regiões Norte e Nordeste
do Estado de Minas Gerais e Adjacências.
Fonte: Adaptado da publicação Atlas Digital das Águas de Minas (2007).
Os estudos indicaram o período de retorno de 100 anos como o mais
apropriado para ser utilizado nos estudos de dimensionamento de
projetos e obras hidráulicas nas regiões estudadas. Outro fator que
influenciou a adoção desse período de retorno foi devido ao fato de
se utilizar nos estudos de regionalização hidrológica valores
máximos diários anuais (media de duas observações diárias de
estações fluviométricas), que apresenta tendência de se subestimar
essa variável hidrológica, ao invés de valores de vazão máxima
instantânea (ou vazão de pico de cheia).
Comentário sobre os procedimentos utilizados para validação da
metodologia:
Por meio da comparação das capacidades das vazões máximas de
pequenas barragens (altura < 10 m) localizadas na região mapeada (,
inseridas nas bacias dos rios/municípios: Mucuri (município de
Teófilo Otoni); Pardo (município de Rio Pardo de Minas); São
Francisco (municípios de Buritizeiro e Urucuia), com as dimensões
das capacidades dos extravasores calculados utilizando as vazões
máximas colhidas no, os valores das vazões apresentadas no mapa
de vazões específicas máximas das regiões norte e nordeste, que se
encontravam subestimados, foram adequados para essa realidade.
Vale destacar que as barragens (cinco para irrigação e três para
abastecimento d'água), foram construídas pela Fundação Rural
Mineira na década de 1990 e que os extravasores não apresentavam
evidências de estarem super ou sub-dimensionados. O estudo foi
realizado em bacias hidrográficas cujas áreas de contribuição
variaram de 4 a 48 km2.
Metodologia (procedimentos) para estimativa da vazão máxima em
qualquer seção fluvial nas regiões Norte e Nordeste do Estado de Minas
Gerais e Divisa com a Bahia
a)- Estimativa do valor da vazão específica
O valor da vazão específica média máxima à montante da seção
fluvial de interesse será obtido no mapa de vazões específicas
b)- Estimativa do valor da vazão específica O valor de correção será estimado por:
Equação (01)
em que:
A = área da bacia para a qual se deseja a vazão (único parâmetro morfométrico que será requerido ao usuário para estimativa da vazão mínima);
Amapa = área da bacia utilizada para construir o mapa (500 km2);
a = expoente da área de drenagem no modelo de regressão não linear, ajustado na regionalização hidrológica.
A área de drenagem da bacia localizada à montante da seção
fluviométrica de interesse é o único parâmetro morfométrico que
deverá ser estimado pelo usuário, e para sua estimativa recomenda-
se a aplicação de técnicas de geoprocessamento. Dessa forma, a
área de drenagem poderá ser estimada, de forma automática, através
de duas metodologias:
a) modelos digitais de elevação (MDEs) gerados a partir de cartas
geográficas digitais do IBGE na escala de 1:250.000 ou 1:100.000
(disponibilizadas no site dessa instituição)
b) MDEs gerados no SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), com
resolução de 90 m, importados do site da NASA via ftp (USGS, 2008).
A estimativa da área de drenagem através de cartas geográficas
digitalizadas é a mais aconselhável e rápida, e seu valor pode ser
calculado por CAD (AutoCad) ou por SIG (ArcGis). Nas regiões
hidrográficas onde não existam cartas geográficas digitais
recomenda-se a metodologia MDE-SRTM. Vale ressaltar que o valor
da área de drenagem poderá ser, também, estimado por meio de um
planímetro utilizando como apoio cartas geográficas no formato
analógico.
c) Estimativa da vazão de interesse: A vazão máxima prevista corresponde ao produto da vazão específica média da bacia (após aplicação do fator de correção) pela sua área de drenagem.
Equação (02)
Tabela – Valor do expoente da área de drenagem na equação de
regressão não linear ajustada para vazão máxima (Qmax100) em cada
região hidrologicamente homogênea identificada nas regiões Norte e
Nordeste do Estado de Minas Gerais e Adjacências
Bacia do rio Pardo –MG
Cabeceiras do r io Pardo até a div isa dos estados de Minas Gerais com Bahia .
Região I: -0,279
Fonte: Adaptado da publicação Atlas Digital das Águas de Minas (2007).
Curso d'água Pardo
UPGRH PA1
Latitude - 15,4982
Longitude - 41,3345
Área 12779,0780 Km²
Qmlp 53,3109
Q7,10 7,0346
30% Q7,10 2,1104
70% Q7,10 4,9242
Qreg max 37,3177
Qreg max/out 32,3934
Vreg max 2382,4043
Vreg min 1,3229
Q90 12,0481 m³/s
Q95 10,7577
Qmax 10 924,8975
Qmax 20 1103,0259
Qmax 50 1333,6794
Qmax 100 1507,2404
Qmax 500 1906,8875
Fonte: Hidrotec 2011
Fonte: Hidrotec 2011
Fonte: Hidrotec 2011
A Tabela Abaixo ilustra o percentual de variação nos valores das
vazões médias e das vazões caracterizadas pela freqüência, no rio
Pardo à montante da estação fluviométrica de Cândido Sales no
período de atualização dos estudos hidrológicos (1950 - 2010).
Tabela 2 - Vazões, períodos de séries históricas estudados e variação nos
valores das vazões na estação fluviométrica de Cândido Sales, nos dois
períodos de séries temporais estudados
Vazões
Períodos de série histórica/valores das vazões Variação nos valores das vazões
PA= (1950 - 2002) PB= (1950 – 2010) m³/s %
Vazões médias
Qmlp 22,59 21,97 -0,62 -2,8
Q7 3,782 3,64 -0,14 -3,8
Qmax 207,04 196,46 -10,58 -5,1
Vazões caracterizadas pela freqüência
Q7,10 0,27 0,23 -0,04 -14,8
Q95 0,85 855,10 -0,09 -10,9
Qmax100 914,32 2722,24 -59,22 -6,5
Notação:
Qm l p = média das vazões diár ias anuais;
Q7 = média da vazões mínimas de 7 dias de duração;
Qm ax = média das vazões máximas anuais;
Q7 , 10 = vazão mínima de 7 dias de duração e período de retorno de 10 anos;
Q95 = vazão de 95% da curva de permanência e
Qm ax 100 = vazão máxima diár ia anual com período de retorno de 100 anos.
Conforme verificado com os dados observados à montante do Rio Pardo com
características mais próximas da área de interesse o Córrego Mumbuca
observou-se que a Vazão específica mínima do Rio Pardo na área de
Interesse é de 0,4 L/S. Km².
Sub-bacia Rio Pardo
Local Córrego do Mumbuca (escoamento
intermitente)
Coordenadas LAT 15°36'33.58"S; LONG 40°43'50.47"O
Proprietário Sr. Geraldo Almeida Sinay Neves
Município Encruzilhada
Área de drenagem á montante do local de interesse
11,92 km2
Solução
1º Passo - Obtenção do valor do expoente da área (a) da equação de
regressão não linear:
Na Tabela observa-se que a seção fluvial de interesse está localizada
na Região II: bacia do rio Pardo e o valor do expoente da área
correspondem a: -0,279;
2º Passo - Cálculo do fator de correção da vazão específica:
Substituindo os dados na Equação 1, obtêm-se fc = 7,00;
3º Passo - Cálculo do valor da vazão específica:
Identifica-se no mapa apresentado na Figura 2 a localização
geográfica da seção fluvial de interesse (Vila do Café - cabeceiras do
rio Pardo - sub-bacia do córrego Mumbuca) e, a partir daí, com base
nos intervalos de classes das vazões específicas apresentados na
legenda do referido mapa, obtêm-se o valor de 190 L/s.km2.
Aplicando o fator de correção no valor da vazão específica corrigida
(q = 7,00 x 190 L/s.km2), obtêm-se q = 1.330,0 L/s.km2;
4º Passo - Estimativa da vazão máxima prevista (m3/s) para o período
de retorno de 100 anos:
Corresponde ao produto da vazão específica corrigida pela área da
bacia de interesse (Qmax100 = 1.330,0 x 11,92 km2) obtêm-se
15.553,36 L/s ou Qmax100 = 15,55 m3/s.
Como a relação Q90% / Qmax100 = 0,008
Transportando para a Bacia verificamos que o Valor de Q 90% no ponto
de Estudo do Córrego Mumbuca é de Q90% = 0,124 m³/s.
Demanda: 130 ha de café = 0,101 m3/s = 100,1 L/s; Disponibilidade de água na seção de acordo com o SRH é de Q90%
= 0,124 m³/s. ≈ 124 L/s;
Demanda (100 L/s) < disponibilidade (124,0 L/s) → condição satisfeita !;
2. Conclusões:
Os estudos hidrológicos do Córrego Mumbuca foram condicionados através
de dados observados na própria bacia, esgotando-se as possibilidades
metodológicas disponíveis, verificou-se uma condição satisfatória para a
captação de água para irrigação por gotejamento de 130 ha de café sem
comprometimento das vazões mínimas recomendadas pela Superintendência
de Recursos Hídricos – Bahia, através do estudo realizado por transposição
de dados da Bacia do Rio Pardo.
Vitória da Conquista, 30 de junho de 2011.
__________________________________
Cláudio Gomes do Nascimento
Eng Civil – CREA: 6896 – ES
___________________________________
Manuel Alfaia C. Neto
Téc. Arquitetura – CREA: 47637-BA