Análise Hidrológica e Hidráulica da Sub-Bacia do Rio Bucareinsistemabu.udesc.br/pergamumweb/vinculos/000000/... · MODELAGEM HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA DA SUB-BACIA DO RIO BUCAREIN

1

JOÃO VICTOR TODESCHINI RIPPEL

MODELAGEM HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA DA SUB-BACIA DO

RIO BUCAREIN PARA A OBTENÇÃO DA MANCHA DE INUNDAÇÃO

JOINVILLE - SC

2009

2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL - DEC




Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Doutor Doalcey Antunes Ramos

JOINVILLE - SC

2009

3




Monografia aprovada como requisito para obtenção do grau de bacharel no curso de

graduação em Engenharia Civil da UDESC.

Banca Examinadora:

Orientador:

Prof. Dr. Doalcey Antunes Ramos - UDESC

Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC

Membro

Prof. Eng. Kurt Junior

Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC

Membro

Eng. Fernando Garcia

ENGECORPS – Corpo de Engenheiros Consultores

Joinville, 20 de Novembro de 2009

4

Dedico este trabalho as pessoas mais importantes da minha vida, minha mãe Lilian Todeschini, meu pai Victor Hugo Rippel e minha irmã Maria Augusta Todeschini Rippel.

5

AGRADECIMENTOS

Diversas pessoas foram de extrema importância para a conclusão deste

trabalho e na formação de Engenheiro Civil.

Ao engenheiro civil Fernando Garcia chefe do Plano Diretor de Drenagem

Urbana de Joinville (PDDU) pela oportunidade de estagiar na área e por toda a

orientação técnica disponibilizada.

Ao professor orientador Doutor Doalcey Antunes Ramos pela orientação e por

acreditar no tema.

Ao geógrafo Marcos Polzin, pelo apoio e ajuda neste trabalho.

Aos colegas de estágio Felipe Rafael Pritch, Karla Zanchet, Heloísa Correa de

Souza, Camila Pelisser Nicolao e André Teixeira.

Aos amigos e colegas de profissão e faculdade Rogério Ferrari Maistro,

Matheus Darci da Silva, Jaci Pasini Jr, Diego Kasuhiro Taira, Norberto Stroisch Neto

e Rodolfo Picollotto Domenico pela presença constante durante estes anos.

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RESUMO

O presente trabalho trata da análise hidráulica e hidrológica da sub-bacia do

rio Bucarein para obtenção da mancha de inundação, para dois períodos de retorno,

15 e 100 anos e num cenário atual de impermeablização do solo, resultando como

produto final um gráfico demonstrativo de níveis de água no local de estudo.

Anteriormente, a análise de uma bacia hidrográfica qualquer era feita de

maneira pontual, analisando apenas o local em que ocorre uma inundação, não

levando em consideração a região a jusante da bacia, mas apenas transferindo o

escoamento.

A metodologia aplicada para análise da sub-bacia do Rio Bucarein, o presente

trabalho avalia a drenagem como um fenômeno regional, analisando de forma

integrada todas as sub-divisões que compõem a sub-bacia do Rio Bucarein, obtendo

valores de vazões em cada ponto crítico estudado. São utilizados os software

hidrológico (HEC-HMS) que aplica o método Soil Conservation Service (SCS) que

avalia de forma mais complexa a sub-bacia, e o software hidráulico (HEC-RAS) na

verificação dos dispositivos de drenagem ao longo do Rio Bucarein permitindo uma

visualização geral dos dipositivos e avaliando a influência que um exerce no outro.

Como resultado final do trabalho tem-se a mancha de inundação da sub-bacia

do Rio Bucarein, uma planta de fácil entendimento para profissionais da área e para

leigos no assunto, que aponta os níveis de água em pontos na sub-bacia.

7

Palavras-chaves: Mancha de Inundação, Rio Bucarein, HEC-RAS, HEC-HMS,

Método do SCS.

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ABSTRACT

The present work deals with a hydrologic and hydraulic analysis to obtain the

patch flood of Bucarein River basin area, resulting in a graph as final product, with

water levels statement in place of study. It is held for two periods of return, 15 and

100 years, in a current scenario soil sealing.

Previously, the analysis of a catchment area has been made in a timely

manner, analyzing only where flood occurs, not taking into account the region for

downstream basin, but merely transferring the flow.

The methodology applied for analysis of Bucarein River basin area evaluates

the drainage as a regional phenomenon, by analyzing seamlessly all sub divisions

making up Bucarein River basin area and getting discharge values for each critical

point studied.

A hydrological software is used (HEC-HMS) implementing the Soil

Conservation Service (SCS) method that evaluates in a more complex way the basin

and a hydraulic software (HEC-RAS) upon verification of drainage along the Bucarein

River allowing a general view of the devices and evaluating mutual influences.

As a final outcome of the work it is obtained the flooding patch of Bucarein

River basin area in a form of a plan of easy understanding.

9

Key words: Patch flood, Bucarein River, HEC-RAS, HEC-HMS, SCS method.

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Delimitação da Bacia do Rio Bucerein e de suas sub-divisões......... 43

Figura 02 Mapa pedológico do Município de Joniville........................................ 49

Figura 03 Mapa Geológico – Região Nordeste do Estado de Santa Catarina.. 50

Figura 04 População por Bairro - Sub-Bacia Rio Bucarein............................... 54

Figura 05 Percentual Impermeável nas sub-divisões........................................ 56

Figura 06 Esquema da sub-bacia do Rio Bucarein no HEC-HMS..................... 62

Figura 07 Hidrograma Junção 01 – T= 15 anos................................................. 68






Figura 13 Hidrograma Junção 07– T= 15 anos.................................................. 71






Figura 19 Hidrograma Junções – T= 15 anos................................................... 74

Figura 20 Hidrograma Junção 01 – T= 100 anos............................................... 74










Figura 30 - Hidrograma Junção 11 – T= 100 anos............................................. 79


11

Figura 32 Hidrograma Junções – T= 100 anos................................................. 80

Figura 33 Esquema da Equação de Bernoulli..................................................... 82

Figura 34 Nivel de Água para T=15 anos............................................................ 88

Figura 35 Nivel de Água para T=100 anos.......................................................... 89

Figura 36 Comparativo de Níveis de Água – T=15 anos e T= 100 anos............ 90

Figura 37 Nível de Água para T= 15 e 100 anos – Montante (Rua Elis Regina) 91

Figura 38 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Elis Regina).......... 91

Figura 39 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Montante (Rua P. C. Schmidt) 92

Figura 40 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Jusante (Rua P. C. Schmidt).. 92

Figura 41 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Sorocaba).... 93

Figura 42 Nível de Água para T=15 e T=100 anos – Jusante (Rua Sorocaba).. 93

Figura 43 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Santa Maria) 94

Figura 44 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Santa Maria)... 94

Figura 45 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua São João).... 95

Figura 46 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua São João)...... 95

Figura 47 Nível de Água para T=15 100 anos – Montante (Rua Adolfo Konder) 96

Figura 48 Nível de Água para T=15 100 anos – Jusante (Rua Adolfo Konder).. 96

Figura 49 Nível de Água para T=15 100 anos – Montante (Rua Coimbra)......... 97

Figura 50 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Coimbra)........ 97

Figura 51 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Montante(Rua SantaCatarina) 98

Figura 52 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Jusante(Rua Santa Catarina). 98

Figura 53 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Barra Velha). 99

Figura 54 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Barra Velha)... 99

Figura 55 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Elly Soares). 100

Figura 56 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Elly Soares)... 100

Figura 57 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Marabá)........ 101

Figura 58 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Marabá).......... 101

Figura 59 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Ant. Barroso) 102

Figura 60 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Ant. Barroso).. 102

Figura 61 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Itapema)....... 103

Figura 62 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Itapema)......... 103

Figura 63 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Tatuapé)...... 104

Figura 64 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Tatuapé)........ 104

Figura 65 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Pres. W. Braz)..... 105

Figura 66 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Pres. W. Braz)....... 105

12

Figura 67 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Pres. E. Pessoa). 106

Figura 68 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Pres. E. Pessoa)... 106

Figura 69 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Montante (RuaMaestroGraxa) 107

Figura 70 Nível de Água para T=15 e 100 anos–Jusante (RuaMaestroGraxa).. 107

Figura 71 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Uruguai)....... 108

Figura 72 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Uruguai)......... 108

Figura 73 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Botafogo)..... 109

Figura 74 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Botafogo)....... 109

Figura 75 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua M. Gercino).. 110

Figura 76 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua M. Gercino).... 110

Figura 77 Nível de Água para T=15 e 100 anos –Montante (Rua Florianópolis) 111

Figura 78 Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Florianópolis).. 111

Figura 79 Mancha de Inundação – T=15 anos.................................................... 113

Figura 80 Mancha de Inundação – T=100 anos.................................................. 114

13

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 Valores de Coeficiente Superficial Direto....................................... 29

Quadro 2 Valores de Números de Curva........................................................ 33

Quadro 3 Áreas das sub-divisões da su-bacia hidrográfica no Rio Bucarein 42

Quadro 4 Valores Comparativos de Tempos de Concentração.................... 45

Quadro 5 Tempos de Concentração das sub-divisões da sub-bacia............ 46

Quadro 6 Números de Curva (CN)................................................................. 51

Quadro 7 Valores de CN corrigidos................................................................ 57

Quadro 8 Valores de intensidade e precipitação da sub-bacia..................... 59

Quadro 9 Parâmetros de Simulação............................................................... 63

Quadro 10 Dispositivos de controle para cada Canal...................................... 65

Quadro 11 Vazões de Pico nas Sub-Divisões.................................................. 66

Quadro 12 Vazões de Pico nas Junções.......................................................... 67

Quadro 13 Vazões de Pico nas Propagações (Canais).................................. 67

Quadro 14 Valores de manning........................................................................ 85

14

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO............................................................................................. 16 1.1 CONTEXTO............................................................................................... 16 1.2 OBJETIVOS............................................................................................... 18 1.2.1 Objetivo Geral..................................................................................... 18 1.2.2 Objetivos Específicos.......................................................................... 19 1.3 CONTEÚDO.............................................................................................. 19 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................ ............................................ 21 2.1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS................................................................... 21 2.1.1 Ciclo Hidrológico................................................................................. 21 2.1.2 Bacia Hidrográfica............................................................................... 23 2.1.3 Tempo de Concentração.................................................................... 24 2.1.4 Precipitação........................................................................................ 25 2.1.5 Vazões de Enchente........................................................................... 26 2.1.5.1 Método Racional.............................................................................. 27 2.1.5.2 Método do Soil Conservation Service (SCS)................................... 29

3 METODOLOGIA...................................... ..................................................... 35

4 ESTUDO DE CASO – SUB-BACIA DO RIO BUCAREIN....... ..................... 36

4.1 CARACTERÍSTICAS DA REGIÃO............................................................ 36 4.1.1 Localização......................................................................................... 36 4.1.2 Relevo................................................................................................. 37 4.1.3 Vegetação........................................................................................... 38 4.1.4 Clima................................................................................................... 38 4.1.4.1 Temperatura.................................................................................... 39 4.1.5 Hidrografia.......................................................................................... 39 4.2 CARACTERIZAÇÃO DA SUB-BACIA DO RIO BUCAREIN...................... 41 4.2.1 Delimitação da Sub-Bacia................................................................... 41

15

4.2.2 Determinação do Tempo de Concentração....................................... 44 4.2.3 Determinação do Número de Curva (CN)........................................... 47 4.3 DETERMINAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO.................................................... 58 4.3.1 CURVAS INTENSIDADE – DURAÇÃO – FREQUÊNCIA (IDF)............ 58 4.3.2 ALTURA DE PRECIPITAÇÃO................................................................ 59 5 SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA............................ .......................................... 60 5.1 MODELAÇÃO HIDROLÓGICA.................................................................. 60 5.2 SUB-DIVISÕES......................................................................................... 63 5.3 CANAIS...................................................................................................... 64 5.4 JUNÇÕES.................................................................................................. 65 5.5 RESULTADOS........................................................................................... 66 6 SIMULAÇÃO HIDRÁULICA............................. ............................................ 81 6.1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS DO PROGRAMA – (HEC-RAS)................ 81 6.2 PROCEDIMENTOS COMPUTACIONAIS................................................. 84 6.3 MODELAÇÃO HIDRÁULICA..................................................................... 85 6.4 DIAGNÓSTICO......................................................................................... 86 7 MANCHAS DE INUNDAÇÃO............................. .......................................... 112

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................. ............................................ 115 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................... ...................................... 117

APÊNDICE...................................................................................................... 119

APÊNDICE A – TABELA HEC-RAS................................................................ 119

16

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONTEXTO

Atualmente os maiores problemas ambientais, sociais e econômicos

enfrentados pelo homem estão concentrados nas grandes cidades, se tornando

mais acentuados nos países em desenvolvimento, onde os recursos financeiros e

técnicos muitas vezes são escassos pra enfrentar o atual estado de deterioração

das cidades. Tais problemas refletem diretamente no padrão de vida da população

que vem decaindo rapidamente, e os órgãos públicos que são responsáveis por

proporcionar saneamento básico não comportam tal demanda.

Segundo Canholi (2005), o saneamento básico das grandes cidades se

apresenta de forma caótica, principalmente no que diz respeito à coleta, e

tratamento de esgotos domésticos e drenagem pluvial urbana.

Tanto no Brasil como em outros países, a drenagem urbana vem sendo

abordada de forma acessória, atuando em segundo plano dentro de outras áreas

como o parcelamento dos solos, por exemplo. Canholi (2005) cita fatores que

proporcionaram esta realidade, dentre eles o aumento das áreas urbanas, e

consequentemente das áreas impermeabilizadas, que ocorreu a partir das áreas

mais baixas, próximas aos leitos dos rios ou à beira mar, em direção às partes mais

altas. Tal ocupação se justifica pela importância dos corpos hídricos para a

população, utilizados largamente como fonte e descarte de produtos e também

como vias de transporte. Desta maneira as várzeas foram incorporadas à

17

urbanização como “vias de fundo-de-vale” sendo rios e cursos de água retificados e

canalizados para permitir a construção destas vias. Tal atitude ajudou o

desenvolvimento humano, mas por outro lado acelerou os escoamentos,

aumentando assim os picos de vazão, e consequentemente as inundações.

Para a correção de tais problemas foram realizadas ampliações de canais em

alguns pontos distintos, ajudando apenas no trecho em que foi implantado, não

acabando, entretanto, com o problema, mas o transferindo para regiões a jusante.

Citando Canholi (2005), a drenagem urbana é nada mais que “alocação de

espaços”, ou seja, a área urbanizada a montante será requisitada a jusante. Esta

visão de apenas afastar os picos de cheia, acelerando os escoamentos para jusante

foi por muitos anos adotada, a chamada drenagem clássica, apenas afastando o

problema para longe.

As áreas ribeirinhas ocupadas no passado se tornam, principalmente, em

áreas comerciais densamente povoadas, tornando assim a ampliação dos sistemas

de drenagem impraticável, pelos altos custos sociais e econômicos necessários para

a implantação dos mesmos. Muitas vezes a ampliação é impossível, devido a fatores

como desapropriação e a necessidade de interrupção do tráfego local.

O problema de drenagem urbana nas grandes cidades vem crescendo

exponencialmente, tornando as inundações frequentes em algumas regiões

metropolitanas, como, por exemplo, São Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte e, é

claro, Joinville.

A análise das soluções para tal flagelo deve, portanto, ser multidisciplinar e pragmática, dado o enorme impacto social. Faz-se

18

necessária a realização de estudos de planejamento global de drenagem urbana, por meio de dos planos diretores de drenagem, em que todos os aspectos voltados às obras de infra-estrutura e de planejamento urbano sejam analisados de forma integrada. (CANHOLI, 2005).

Desta maneira o conhecimento específico das manchas de inundação, e o

conhecimento dos principais pontos de inundação, tendo assim os níveis de água

para pontos pré-estabelecidos, é de fundamental importância na ação contra

enchentes, podendo-se coordenar atividades com mais precisão e coerência.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho é exemplificar a importância de uma

abordagem regional e de estudos mais complexos em bacias hidrográficas. Tal

abordagem permite uma intervenção precisa, gerando assim redução de custos e

impactos sociais.

19

1.2.2 Objetivo Específico

Apresentar uma nova metodologia de abordagem para bacias hidrográficas,

que obtenha como resultado valores mais precisos e coesos, para ao final obter a

mancha de inundação da sub-bacia do Rio Bucarein.

Esta avaliação permite a criação de um banco de dados virtual da bacia em

estudo, podendo assim simular diversas hipóteses para solucionar determinado

problema.

1.3 CONTEÚDO

O primeiro capítulo deste trabalho trata dos objetivos focados na realização

deste trabalho de graduação, e traz um breve resumo sobre a história da drenagem.

O segundo capítulo discorre sobre conceitos básicos utilizados neste trabalho,

sendo eles: ciclo hidrológico, bacia hidrográfica, tempo de concentração,

precipitação, método racional e método do Soil Conservation Service (SCS).

O terceiro capítulo fala sobre a metodologia aplicada no processo,

estabelecendo qual a sequência utilizada para obtenção da mancha de inundação.

O quarto capítulo apresenta informações sobre a sub-bacia do Rio Bucarein,

apresenta valores das respectivas sub-divisões, apresenta as fórmulas usadas para

obtenção do tempo de concentração, do “Curve Number” (CN) e fala sobre a

hidrografia, relevo e clima da região.

20

Descreve também a equação de chuva utilizada para determinação da

precipitação de projeto, e também apresenta os valores de precipitação e

intensidade para os períodos de retorno estudados neste trabalho.

O quinto capítulo trata dos parâmetros hidrológicos, apresenta o software de

cálculo (HEC-HMS) e apresenta quadros com os valores das vazões de cada

subdivisão e também de canais e junções da sub-bacia do Rio Bucarein,

O sexto capítulo trata dos parâmetros hidráulicos, apresenta o software (HEC-

RAS) e traz o diagnóstico dos dispositivos (pontes, galerias e tubulações) que se

encontram no Rio Bucarein.

O sétimo capítulo apresenta as manchas de inundação para os períodos de

retorno de T=15 anos e T=100 anos.

21

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1.1 Ciclo Hidrológico

Segundo TUCCI (1993), ciclo hidrológico é o fenômeno global de circulação

de água entre a superfície terrestre e a atmosfera, ocasionado principalmente pela

energia solar associada à gravidade e à rotação da terra.

Esta circulação de água entre a atmosfera e a superfície terrestre fechando o

ciclo hidrológico se dá em dois sentidos, sendo eles:

a) superfície-atmosfera, sendo caracterizado fundamentalmente devido a

evaporação;

b) atmosfera-superfície, tendo como quantidade mais significativa as

precipitações de chuva.

22

O ciclo hidrológico se inicia a partir do vapor de água presente na atmosfera,

que sob determinadas condições metereológicas condensa-se formando

microgotículas de água que se mantem suspensas no ar. O agrupamento destas

microgotículas forma um aerossol, mais conhecido como nuvem. Em nuvens com

um elevado nível de vapor de água (umidade) ocorrem complexos fenômenos de

aglutinação e crescimento das microgotículas, e em um determinado momento esta

aglutinação tem peso suficiente para que a força da gravidade supere a turbulência

e os movimentos ascendentes que as mantem no ar. A partir deste momento ocorre

o início da precipitação (TUCCI, 1993, p.36).

Quando a precipitação em forma de água atinge a superfície terrestre ela

segue diversos caminhos. Sendo o solo um meio poroso, ocorre a infiltração. Após

determinado espaço de tempo o solo se satura, e a água não mais infiltra, mas

passa a escoar superficialmente.

Segundo TUCCI (1993), o escoamento superficial ocorre devido a gravidade,

ou seja, diferença de cotas e vencendo o atrito com a superfície do solo, este

escoamento se dá inicialmente em forma de pequenos filetes de água que se

adequam ao microrelevo do solo. A erosão das partículas de solo nestes filetes

forma uma rede de drenagem secundária, que posteriormente aliada à topografia

existente converge para uma rede de drenagem mais estável, formada por vertentes

e rios.

Além da infiltração e escoamento superficial ocorre também outro fenômeno

chamado evaporação, fechando assim o ciclo hidrológico.

23

2.1.2 Bacia Hidrográfica

A bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. A bacia hidrográfica compõe-se basicamente de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de água que confluem até resultar um leito único no exutório (TUCCI, 1993, p.40).

A bacia hidrográfica pode ser definida como um sistema físico, em que

a entrada seria o volume de água precipitado e a saída seria o volume de água

escoado pelas partes que compoem este sistema, primeiramente as micro-regiões

de drenagem, seguida de um escoamento secundário em vertentes e cursos de

água culminando no leito maior, o exutório, ou saída. (BOTELHO, 1998)

Desta maneira, o estudo dá maior interesse para este período, compreendido

entre o instante que a primeira gota de água toca a superfície terrestre, e seu

escoamento até o exutório, considerando como perdas intermediárias os volumes

evaporados e infiltrados. Sendo os volumes evaporados praticamente desprezíveis,

o escoamento superficial é caracterizado basicamente como o volume que precipita

menos o volume que infiltra. O escoamento superficial ocorre quando há saturação

superficial do solo, reduzindo assim as taxas de infiltração e passando a existir o que

se chama de “excesso de precipitação”

24

.

2.1.3 Tempo de Concentração

Tempo de concentração é caracterizado como o tempo necessário para que a

água precipitada no ponto mais desfavorável da bacia hidrográfica, escoe

superficialmente até o exutório. É também definido como o tempo para que toda a

bacia hidrográfica esteja contribuindo para o escoamento superficial na seção de

saída (exutório).

Para a determinação da máxima vazão que ocorre numa bacia hidrográfica

basta igualar o tempo de concentração da bacia ao tempo de duração da chuva

(BOTELHO, 1998), conceito este que é facilmente entendido de acordo com a

própria definição de tempo de concentração, onde a precipitação gerada em toda a

bacia hidrográfica é avaliada.

É o método mais utilizado para o cálculo do tempo de resposta da bacia

hidrográfica, e por ser muito utilizado, muitas equações surgiram e assim diversas

incertezas referentes a qual equação pode ser aplicada para determinada bacia

hidrográfica.

25

2.1.4 Precipitação

Em análises hidrológicas e hidráulicas, seja para determinação de seções

hidráulicas de dispositivos, ou mesmo para análise generalizada de bacias

hidrográficas, um dos parâmetros mais importantes a considerar é a vazão de

projeto, sendo ela função de outros parâmetros como precipitação efetiva,

determinado risco assumido e tempo de concentração.

É medida em geral através da altura pluviométrica, e definida como a

quantidade de chuva que cai numa determinada área, constituindo-se em uma

medida volumétrica. Como a área adotada é geralmente 1m2, a medida volumétrica

se transforma em medida de altura. Por exemplo, uma chuva de 20 mm quer dizer

que caiu 20 mm de água em uma área de 1m2, ou seja 0,01m por m2 (BOTELHO,

1998).

Conforme a complexidade do estudo faz-se necessário uma análise mais

aprofundada para a determinação da chuva de projeto, sendo requerida em certos

casos uma análise temporal e espacial. Porém, para tal análise é necessário um

conjunto de registros e dados cronológicos, que na maioria dos casos não é

acessível.

26

2.1.5 Vazões de Enchente

A vazão de enchente ou vazão de pico é resultante do escoamento

superficial, que pode ser gerado pela impermeabilização do solo ou também pela

saturação do mesmo (PORTO, 1995).

A vazão máxima é utilizada na previsão de enchentes e no projeto de obras

hidráulicas tais como, canais, bueiros, entre outras. A vazão máxima e o hidrograma

são de fundamental importância para o controle de atenuação de cheias em uma

determinada área (TUCCI, 1993).

A vazão máxima de projeto pode ser determinada com base na precipitação,

através de métodos que estimam a vazão máxima a partir de hidrogramas de projeto

e pelo método racional (TUCCI, 1993).

Entre os métodos mais utilizados destacam-se o Método Racional e o Método

do Soil Conservation Service (SCS).

27

2.1.5.1 Método Racional

O método racional é usualmente utilizado na determinação da vazão

máxima de projeto para bacias pequenas. Normalmente classifica-se uma

bacia hidrográfica como pequena quando sua área for menor que 2 Km2. Este

método é baseado em alguns príncipios que devem ser considerados e

conhecidos para a melhor aplicação do mesmo, sendo estes princípios

(TUCCI, 1993) :

a) Considera a duração da precipitação igual ao tempo de

concentração, ou seja, tal afirmação valida sua aplicação apenas para bacias

hidrográficas pequenas, pois somente nelas o tempo de concentração se

iguala ou é menor que a duração da precipitação, considerando assim toda a

bacia hidrográfica atuando no cálculo. Já em bacias com áreas maiores o

tempo de concentração é normalmente maior que a duração da chuva. Se o

método racional fosse aplicado em uma bacia com estas características a

vazão de projeto estaria sendo superdimensionada;.

b)No cálculo considera-se um coeficiente único de perdas, denominado

C, que é estimado com base nas características da bacia hidrográfica, dentre

elas grau de impermeabilização do solo, tipo de solo e sua ocupação. Tal

coeficiente pode variar também de acordo com a magnitude da chuva em

estudo, pois quanto maior o escoamento superficial proporcionado pela

precipitação, maior o coeficiente C.

28

Se a chuva caísse sobre uma superfície impermeável a uma razão constante, o valor da vazão efluente dessa superfície poderia igualar o valor da precipitação. O tempo necessário para atingir esse equilíbrio é o tempo de concentração tc, e para áreas pequenas impermeáveis pode-se admitir que, se a chuva persistir com intensidade uniforme por um período pelo menos tão longo quanto tc, o valor máximo do escoamento será igual à precipitação. Nessa suposição se baseia a fórmula racional (...) (PASTORINO, 1978 apud GARCIA, 2006).

O método racional é largamente utilizado principalmente pela sua

simplicidade e por não necessitar de dados cronológicos da região em estudo. A

fórmula básica do método é:

�� . � . � (01)

Onde :

Qp = vazão de pico (m3/s)

C = coeficiente de escoamento direto (adimensional)

i = intensidade de precipitação (m/s)

Ad = área de drenagem da bacia hidrográfica (m2)

29

O quadro 1,apresenta valores tabelados do coeficiente C :

Quadro 1 – Valores de Coeficiente Superficial Direto Fonte : PONCE, V. M., Engineering hydrology, 1989.

Descrição da área de drenagem Valores típicos de C

Residenciais unifamiliares 0,30-0,50

edifícios com área verde contígua 0,60-0,75

áreas residenciais com ocupação densa

0,70-0,95

áreas residenciais suburbanas 0,25-0,40

Áreas comerciais densamente ocupadas 0,80-0,95

Industriais densas 0,60-0,90

pouco densas 0,50-0,80

Vias asfaltadas ou concretadas 0,70-0,95

Vias com calçamento tipo paralelepípedo 0,70-0,85

Áreas de estacionamento pavimentadas 0,80-0,95

Áreas verdes e parques 0,10-0,25

Cemitérios 0,10-0,80

Áreas desocupadas 0,10-0,60

2.1.5.2 Método do Soil Conservation Service ( SCS )

De acordo com (PORTO, 1995), quando há necessidade de se determinar

cheias de projeto em bacias hidrográficas de porte médio, não é razoável supor,

como válidas, as hipóteses que sustentam o método racional, dentre elas :

a) O método racional considera a intensidade da chuva constante ao

longo de sua duração, não considerando assim a sua distribuição

temporal, ou seja, toda precipitação registrada por determinado

30

pluviômetro ou pluviógrafo é dita representativa para toda área da

bacia hidrográfica, e como as vazões de projeto dependem da

distribuição temporal, vem a necessidade de aplicação de um

método que considere esta variabilidade de precipitação.

b) Segundo o método racional é inexistente a hipótese de

armazenamento na bacia hidrográfica, adotando esta premissa

temos valores de vazões de pico muito conservadoras.

Desenvolvido em 1972 pelo Departamento de Agricultura dos Estados

Unidos, o método do Soil Conservation Service (SCS) se aplica especialmente em

regiões em que não se dispõem de dados hidrológicos representativos. Existe uma

adaptação do método para os solos do estado de São Paulo, que se mostra

suficientemente abrangente para ser aplicada aos demais estados (PORTO, 1995).

O método funciona a partir de valores conhecidos de uma determinada

precipitação, a partir dos quais se encontra o valor da chuva excedente, e a partir

deste obtem-se o hidrograma de escoamento superficial direto.

A fórmula proposta pelo SCS é :

�� ,��

��,�� , � � 0,2� (02)

31

Onde :

Hexc = escoamento superficial direto (mm)

P = precipitação (mm)

S = retenção potencial do solo (mm)

O valor de S depende do tipo e ocupação do solo, e é determinado de acordo

com tabelas próprias. A quantidade 0,2S é uma quantificação das perdas iniciais

devidas a interceptação e retenção em depressões, por isto, temos P > 0,2S

(PORTO, 1995).

Para facilitar a equação descrita acima, faz-se uma mudança de variável:

� �� 25,4 . � !��"# $ 10� (03)

Onde :

S = retenção potencial do solo (mm)

CN = chamado “número de curva” e varia entre 0 e 100.

O diferencial do método SCS é justamente o número de curva (CN), que leva

em consideração fatores como condição do solo, uso e ocupação do solo e também

condições de umidade antecedente do mesmo (PORTO, 1995).

32

Segundo (PORTO, 1995, p. 116 e 117), os quatro grupos de solo são:

GRUPO A – Solos arenosos com baixo teor de argila total, inferior a uns 8%, não havendo rocha nem camadas argilosas, e nem mesmo densificadas até a profundidade de 1,5m. O teor de húmus é muito baixo, não atingindo 1%.

GRUPO B – Solos arenosos menos profundos que os do Grupo A e com menor teor de argila total, porém ainda inferior a 15%. No caso de terras roxas, esse limite pode subir a 20% graças à maior porosidade. Os dois teores de húmus podem subir, respectivamente, a 1,2 e 1,5%. Não pode haver pedras e nem camadas argilosas até 1,5m, mas é, quase sempre, presente camada mais densificada que a camada superficial.

GRUPO C – Solos barrentos com teor total de argila de 20 a 30%, mas sem camadas argilosas impermeáveis ou contendo pedras até profundidades de 1,2m. No caso de terras roxas, esses dois limites máximos podem ser de 40% e 1,5m. Nota-se cerca de 60cm de profundidade, camada mais densificada que no grupo B, mas ainda longe das condições de impermeabilidade.

GRUPO D – Solos argilosos (30 – 40% de argila total) e ainda com camada densificada a uns 50cm de profundidade. Ou solos arenosos como B, mas com camada argilosa quase impermeável, ou horizonte de seixos rolados.

O quadro 2 fornece os valores de CN para os diferentes grupos de solos e

suas respectivas ocupações.

33

Quadro 2 – Valores de Números de Curva Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

Número de Curva (CN) para Áreas Urbanas Descrição de Cobertura Descrição do Tipo e Condição Hidrológica

Percentual médio de Área

Impermeável

CN para Grupo de Solo Hidrológico

A B C D Zonas Urbanas Desenvolvidas

Espaços Abertos (Jardins, parques, campos de golfe, cemitérios, etc) Más Condições (cobertura gramada < 50%)

68 79 86 89

Condições Razoáveis (cobertura gramada entre 50% e 75%)

49 69 79 84

Boas Condições (cobertura gramada > 75%)

39 61 74 80 Áreas Impermeáveis

Estacionamentos pavimentados, lotes, telhados, etc

98 98 98 98

Ruas e Rodovias

Pavimentadas com guias e drenagem

98 98 98 98 Pavimentadas com valas de drenagem

83 89 92 93

Cascalho

76 85 89 91 Barro

72 82 87 89

Áreas Urbanas não Ocupadas

Paisagem Natural (apenas áreas permeáveis)

63 77 85 88 Paisagem Artificial (barreiras impermeáveis, vegetação com 2,5 a 5 cm com cascalho 96 96 96 96

Distritos Urbanos

Comercial e Negócios

72 81 87 89 Industrial

49 69 78 84

Distritos Residenciais com lotes médios 500 m2 (casas)

38 61 75 81 1000 m2

38 61 74 80

1350 m2

39 61 74 81 2000 m2

39 61 74 81

4050 m2

39 61 74 81 8100 m2

39 61 74 80

Áreas Urbanas em Desenvolvimento

Implantação de Novas Áreas (Apenas áreas permeáveis, sem vegetação)

77 86 91 94

Quadro 2 – Valores de Números de Curva Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

O método SCS também distingue 3 condições de umidade antecedente do

solo : (PORTO, 1995)

34

CONDIÇÃO I – solos secos – as chuvas, nos últimos cinco dias, não ultrapassam 15mm.

CONDIÇÃO II – situação média na época das cheias – as chuvas, nos últimos cindo dias, totalizaram 15 a 40mm.

CONDIÇÃO III – solo úmido (próximo da saturação) – as chuvas, nos últimos cinco dias, foram superiores a 40mm, e as condições metereológicas foram desfavoráveis a altas taxas de evaporação.

Se a bacia hidrográfica possuir diversos tipos de solo e ocupação, deve-se

adotar um valor de CN obtido por média ponderada dos diversos CNs

correspondentes as áreas homogêneas, analogamente ao coeficiente C do método

racional, onde também se faz necessário o cálculo ponderado do coeficiente

(PORTO, 1995)

Possuindo valores de precipitações e duração das precipitações em estudo

(hietogramas), parte-se para a determinação das condições hidrológicas e de

saturação do solo. Com este valor fixado encontra-se o valor de “S” (retenção

potencial do solo). Em seguida refaz-se o hietograma inicial, mas desta vez levando

em consideração o acúmulo de precipitação. Finalizando faz-se o cálculo para a

obtenção do escoamento superficial direto “Hexc” para cada valor de precipitação

acumulada.

É válido ressaltar que a fórmula do SCS aplica-se à precipitação acumulada

e, para um determinado valor da chuva total, fornece o mesmo valor da chuva

excedente, qualquer que seja a distribuição temporal do hietograma de entrada.

35

3 METODOLOGIA

A sequência metodológica utilizada esta disposta da seguinte maneira:

� Determinação das características físicas da Bacia do Rio Bucarein;

� Determinação das chuvas de análise, adotando-se frequências de 15 e

100 anos

� Determinação do tempo de concentração da bacia, sendo utilizado um

tempo igual ou superior ao encontrado;

� Classificação hidrológica do solo, com base no critério do “Soil

Conservation Service”

� Determinação da Chuva excedente através do “Soil Conservation Service”

� Modelagem computacional da bacia hidrográfica do Rio Bucarein pelo

programa hidrológico (HEC-HMS)

� Determinação dos hidrogramas de cheia nas seções de interesse

� Modelagem computacional da bacia do Rio Bucarein pelo programa

hidráulico (HEC-RAS)

� Manchas de Inundação, com base em cartografias e programas

computacionais como Spring e AutoCad.

36

4 ESTUDO DE CASO – BACIA DO RIO BUCAREIN

4.1 CARACTERÍSTICAS DA REGIÃO

4.1.1 Localização

A Sub-Bacia Hidrográfica do Rio Bucarein encontra-se inserida na Bacia

Hidrográfica do Rio Cachoeira, sendo que ambas localizam-se no município de

Joinville, SC.

A sub-bacia é limitada ao norte pelo Rio Cachoeira, ao sul pela sub-bacia

hidrográfica do Rio Itaum, a oeste pelo bairro Nova Brasília e a sub-bacia

hidrográfica do Rio Jaguarão e a leste pela sub-bacia hidrográfica do Rio Itaum. A

referida sub-bacia é constituída por 100% de área urbana, das quais 8,61% no bairro

Bucarein, 42,21% no bairro Floresta, 8,70% no bairro Nova Brasília, 9,24% no bairro

Santa Catarina, 4,26% no bairro Petrópolis, 13,13% no bairro Itaum e 13,85% no

bairro Guanabara (SEINFRA, 2005).

37

A sub-bacia do Rio Bucarein está inserida no limite de abrangência dos

serviços das Secretarias Regionais do Nova Brasília, Boehmerwald, Itaum e Centro;

seu zoneamento é caracterizado por zona residencial multifamiliar (ZR3, ZR4, ZR5 e

ZR6), zona corredor diversificado (ZCD1 e ZCD2), setor especial de áreas verdes,

lazer, recreação e turismo, área pública e interesse público (SE5, SE6A e SE6B) e

área urbana de ocupação (AUNP). (SEINFRA, 2005)

Quanto à distribuição da população na sub-bacia hidrográfica atendida pelas

obras de Controle Preventivo de Cheias, tem-se um total de 25.648 habitantes.

(SEINFRA, 2005)

4.1.2 Relevo

A sub-bacia hidrográfica do Rio Bucarein possui um relevo regular,

basicamente plano nas partes mais interioranas e marinhas na linha da costa, onde

ocorrem os mangues. Justamente nesta unidade se desenvolve a ocupação humana

(área agricultável e urbana), com altitude que varia de 0 a 20 metros. Inseridos na

região da planície ocorrem morros isolados, constituídos de formas de relevo

arredondadas.

38

4.1.3 Vegetação

A vegetação da região de Joinville pode ser classificada, de forma geral,

como Floresta Ombrófila Densa, parte integrante do domínio da Floresta Atlântica.

Este tipo de vegetação, que assume características diferenciadas conforme a

altitude, o clima e tipo de solo da região, cobria originalmente quase toda a extensão

do município. (PMJ, 2008)

A Floresta Atlântica caracteriza-se pela grande variedade de espécies da

fauna e flora, formando vegetações densas e exuberantes, podendo atingir altura

superior a 30 metros. As copas das árvores maiores ficam próximas formando um

ambiente mais úmido e com pouca luminosidade, favorecendo a reprodução e

vivência da fauna e flora. (PMJ, 2008)

4.1.4 Clima

O clima da região é do tipo úmido a superúmido, mesotérmico, com curtos

períodos de estiagem, apresentando três subclasses de microclima diferentes,

devido às características do relevo.

Segundo a classificação de Thornthwaite, as três subclasses da região são: A

B’4 ra’ (superúmido) na planície costeira; B4 B’3 ra’ (úmido) nas regiões mais altas; e

B3 B’1 ra’ (úmido) no planalto ocidental. (PMJ, 2008)

39

4.1.4.1 Temperatura

Adotando o período dos últimos 10 anos, a temperatura média anual é de

22,41 °C, sendo a média das máximas 25,73 °C e a mé dia as mínimas de 19,41 °C.

(PMJ, 2008)

4.1.5 Hidrografia

A nascente do Rio Bucarein localiza-se na região da Rua Funchal na cota 32

m (Ref. Zero IBGE), no bairro Santa Catarina e a descarga ocorre no Rio Cachoeira,

nos bairros Bucarein e Guanabara. (SEINFRA, 2005)

A primeira vertente significativa é a que possui as nascentes na região da Rua

Othon Mader e Caramurú com extensão do talvegue principal de 1,25 km e área de

55,00 ha, na cota 50 m (Ref. Zero IBGE). (SEINFRA, 2005)

Logo a jusante próximo da Rua Paulo Afonso existe a confluência da vertente

da região da Rua Guilherme Krüger com extensão do talvegue principal de 1,60 km

e área de 80,00 ha com nascentes na região da Rua Francisco Bernardo Boettcher

na cota 45 m (Ref. Zero IBGE). (SEINFRA, 2005)

40

Na região da Rua Barra Velha existe outra vertente com extensão do talvegue

principal de 1,42 km e área de 72,00 ha com origem na região da Rua Simão Krüger


A maior vertente do Rio Bucarein é a do Rio João Drefahl na região da Rua

Presidente Nilo Peçanha com extensão do talvegue principal de 3,10 km e área de

195,00 ha com nascentes na região da Rua Caramurú na cota 25 m (Ref. Zero

IBGE). (SEINFRA, 2005)

A última grande vertente antes da confluência dos Rios Bucarein com

Cachoeira é a do Riacho Curtume com extensão do talvegue principal de 2,45 km e

área de 210,00 ha com nascentes na região das Ruas Barra Velha e Antônio Cidral


41

4.2 CARACTERIZAÇÃO DA SUB-BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO BUCAREIN

4.2.1 Delimitação da Sub-Bacia

Em 2007, o município de Joinville elaborou uma base cartográfica para a

região, advindas de ortofotos georreferenciadas. Tal artifício foi de extrema

importância para o estudo detalhado dos limites reais da sub-bacia hidrográfica do

Rio Bucarein, verificando assim o sentido real do escoamento das águas pluviais.

Nesta base constam curvas de nível com equidistância de 1 metro na escala 1:1000.

A base cartográfica foi utilizada para a verificação das limitações da bacia.

Para a delimitação das sub-divisões da mesma foram consultados projetos

existentes da Prefeitura Municipal de Joinville (PMJ), basicamente projetos de ruas,

avenidas e loteamentos, onde uma busca criteriosa dos mesmos foi executada para

uma melhor compreensão do escoamento dentro da sub-bacia hidrográfica.

Vale ressaltar a dificuldade em obter informações precisas e confiáveis em

projetos existentes, pois em muitos não constam coordenadas, distâncias ou

indicações do exato local do início da rede, razão pela qual foi adotado em muitos

casos, como elemento balizador, a própria topografia do terreno e a divisão dos lotes

nas quadras. (Consórcio ENGECORPS, 2009)

42

A sub-bacia hidrográfica do Rio Bucarein possui 10,97 km² de área, e foi

sub-dividida em outras 16 áreas para uma melhor compreensão da bacia,

apresentadas no quadro 3.

Quadro 3 – Áreas das sub-divisões da sub-bacia hidrográfica no Rio Bucarein Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

ÁREAS DAS SUB-DIVISÕES Sub-Divisão Área (Km²)

1 0.938117683

2 0.653444727

3 0.758948051

4 0.58763602

5 0.75025613

6 0.449321863

7 0.435987471

8 0.46388053

9 0.740145197

10 0.484262737

11 0.462873902

12 0.090835879

13 1.123544972

14 1.325644635

15 0.31935948

16 1.390123849

TOTAL 10.97

A figura 1 apresenta o mapa com a delimitação da sub-bacia hidrográfica do Rio Bucarein e suas respectivas sub-divisões.

43

Figura 1 – Delimitação da Bacia do Rio Bucerein e de suas sub-divisões. Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

44

4.2.2 Determinação do Tempo de Concentração

Para a determinação da equação que define o tempo de concentração a ser

utilizado para o cálculo foi usado como referência o estudo realizado por Silveira

(2005), no qual é feita a análise de 23 equações diferentes, estudo este realizado

com o intuito de diferenciar a aplicabilidade destas equações, facilitando assim o uso

das mesmas.

Esta situação motivou a realização do presente artigo com o objetivo de avaliar o erro de 23 fórmulas de tempo de concentração, incluindo aquelas mais encontradas na bibliografia técnica brasileira. Buscou-se confrontar as informações disponíveis sobre a origem das fórmulas e limitações teóricas, com o desempenho obtido em aplicações a bacias urbanas e rurais com dados observados. Vários resultados mostraram que é possível o uso de fórmulas de tempo de concentração para uma faixa de áreas de bacias muito superior às usadas em sua calibração, sobretudo em bacias rurais. No caso de bacias urbanas, as fórmulas com melhor desempenho mostraram uma faixa de erro maior do que as correspondentes em bacias rurais. O estudo não objetivou fazer um “ranking” de todas as fórmulas, mas fornecer indicadores para uma escolha consciente caso a caso. (SILVEIRA A.L.L 2005, p.01)

A fórmula escolhida foi a de Carter por ser a mesma equação utilizada pela

Prefeitura Municipal de Joinville (PMJ) e por se enquadrar nos resultados obtidos no

artigo citado anteriormente.

A Fórmula de Carter para o cálculo do tempo de concentração é:

& � 0,0977 . )�,* . ��,+ (04)

Onde:

45

Tc = tempo de concentração em horas (h);

L = extensão do talvegue em quilômetros (Km);

S = declividade do talvegue em metro por metro (m/m).

O quadro 4 apresenta resultados comparativos entre as diversas fórmulas

para cálculo do tempo de concentração:

Quadro 4 – Valores Comparativos de Tempos de Concentração Fonte : (SILVEIRA, 2005)

Nome Local No Área S L

Tipo bacias (km 2) (%) (km)

Izzard EUA - - <4 <0,022 Parcela

Kerby EUA - < 0,05 <1 <0,37 Parcela

O. Cin. EUA - - - <0,03 Parcela

FAA EUA - - - - Parcela

Kirpich EUA 06/jul <0,45 03/out <1,2 Rural

SCS Lag EUA - < 8,1 - - Rural

Simas EUA 168 <15 - - Rural

Chow EUA 20 1,1/19 - - Rural

Dooge Irlanda 10 140/930 - - Rural

Johnst. EUA 19 65/4200 - - Rural

C. Eng. EUA 25 <12000 <14 <257 Rural

Giandotti Itália - - - - Rural

Pasini Itália - - - - Rural

Ventura Itália - - - - Rural

Picking - - - - - Rural

DNOS EUA 6 <0,45 03/out <1,2 Rural

G. Ribeiro EUA/Índia 8 <19000 01/out <250 Rural

Schaake EUA 19 <0,7 <7 <1,8 Urbana

McCuen EUA 48 0,4-16 <4 <10 Urbana

Carter EUA - <21 <0,5 <12 Urbana

Eagleson EUA - <21 - - Urbana

Desbordes França 21 <51 <7 <18 Urbana

Espey EUA 17 <91 - - Urbana

46

O quadro 5 mostra os respectivos tempos de concentração para cada sub-

divisão da sub-bacia Hidrográfica do Rio Bucarein, calculados pela fórmula de

Carter:

Quadro 5 –Tempos de Concentração das sub-divisões da sub-bacia

Sub-Divisões TC (Carter)

TC (min)

1 30.12

2 22.54

3 27.24

4 22.53

5 27.04

6 20.75

7 21.43

8 24.50

9 32.98

10 25.14

11 20.63

12 7.47

13 30.50

14 42.37

15 26.53

16 44.84

TOTAL 91.89

47

Para o cálculo do tempo de concentração de toda a sub-bacia foi utilizada a

fórmula de Carter, levando em consideração toda a extensão do talvegue, desta

maneira o tempo de concentração não se resume ao somatório dos tempos em cada

sub-divisão. O valor encontrado já é fornecido diretamente pela fórmula. Os valores

parciais são de cada trecho de sub-bacia e são utilizados para o cálculo dos tempos

de concentração parciais de cada trecho.

O tempo de concentração total da sub-bacia do Rio Bucarein ficou em

aproximadamente 92 minutos, para que se garanta a condição de que toda a chuva

precipitada na sub-bacia esteja sendo considerada em cálculo, foi adotado um

tempo de chuva de 120 minutos, tendo assim uma folga 28 minutos para que toda

água precipitada escoe para o exutório.

4.2.3 Determinação do Número de Curva (CN)

O Número de Curva é um método proposto pelo Soil Conservation Service

(SCS) para a determinação da capacidade de infiltração do solo. A infiltração

representa o principal fênomeno físico, destacando-se em relação aos demais –

interceptação, armazenamento, evaporação e evapotranspiração – com relação à

retenção do volume precipitado devido a precipitação, e influenciando diretamente

na formação do escoamento superficial.

O método do SCS consiste em avaliar o número de curva (CN) com base

em três fatores:

48

1. Tipo de Solo (A,B,C ou D);

2. Uso do Solo (Agrícola, Urbano, etc.);

3. Umidade antecedente do solo:

-Condição I (seca: P5dias < 13 mm)

-Condição II (normal: 13 < P5dias < 53 mm)

-Condição III (úmida: P5dias > 53 mm)

Na classificação hidrológica do solo foi realizado um estudo de acordo com

informações existentes no munícipio, englobando toda a cidade de Joinville, e

também a Bacia hidrográfica do Rio Cachoeira. A sub-bacia hidrográfica do Rio

Bucarein é uma sub-bacia pertencente a Bacia do Rio Cachoeira.

As principais fontes de pesquisa foram o Mapa de Pedologia desenvolvido

pela FUNDEMA, assim como o mapa geológico desenvolvido pela Doutora Geóloga

Mônica Lopes (Gonçalves, 1993). Com estas informações foi elaborado um parecer

para a classificação hidrológica do solo da Bacia Hidrográfica do Rio Cachoeira pelo

geólogo Fernão Paes de Barros. (Consórcio ENGECORPS, 2009)

De acordo com este parecer, cerca de 85% a 90% da área da Bacia do Rio

Cachoeira encontra-se em área urbanizada. Da área restante, 10% a 15% pode ser

considerada como pertencente ao grupo B da classificação proposta pelo SCS (

infiltração de 1 a 2x10-4 cm/s). Já a área urbanizada pode ser considerada como

classe D da classificação proposta pelo método SCS (infiltração < 3x10-5 cm/s).

(Consórcio ENGECORPS, 2009)

As figuras 2 e 3 apresentam os mapas de pedologia e geológico respectivamente:

gura

Figura 2 – Mapa pedológico do Município de JonivilleFonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

apresentam os mapas de pedologia e geológico respectivamente:

Mapa pedológico do Município de Joniville Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

49

apresentam os mapas de pedologia e geológico respectivamente:.

50

Figura 3 – Mapa Geológico – Região Nordeste do Estado de Santa Catarina Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

51

Outro aspecto proposto pelo método Soil Conservation Service para a

determinação do Número de Curva – (CN) consiste na avaliação da condição de

umidade antecedente do solo.

Para o estudo em questão considerou-se a condição II de umidade

antecedente, ou seja, “as chuvas dos últimos 5 dias anteriores ao da precipitação

de projeto totalizaram 15 e 40 milímetros”. Tais valores estão apresentados no

quadro 6.

Quadro 6 – Números de Curva (CN) Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

Número de Curva (CN) para Áreas Urbanas Descrição de Cobertura Descrição do Tipo e Condição Hidrológica

Percentual médio de Área

Impermeável

CN para Grupo de Solo Hidrológico

A B C D Zonas Urbanas Desenvolvidas

Espaços Abertos (Jardins, parques, campos de golfe, cemitérios, etc) Más Condições (cobertura gramada < 50%)

68 79 86 89

Condições Razoáveis (cobertura gramada entre 50% e 75%)

49 69 79 84

Boas Condições (cobertura gramada > 75%)

39 61 74 80 Áreas Impermeáveis

Estacionamentos pavimentados, lotes, telhados, etc

98 98 98 98

Ruas e Rodovias

Pavimentadas com guias e drenagem

98 98 98 98 Pavimentadas com valas de drenagem

83 89 92 93

Cascalho

76 85 89 91 Barro

72 82 87 89

Áreas Urbanas não Ocupadas

Paisagem Natural (apenas áreas permeáveis)

63 77 85 88 Paisagem Artificial (barreiras impermeáveis, vegetação com 2,5 a 5 cm com cascalho

96 96 96 96

Distritos Urbanos

Comercial e Negócios 85 89 92 94 95 Industrial 72 81 88 91 93 Distritos Residenciais com lotes médios

500 m2 (casas) 65 77 85 90 92 1000 m2 38 61 75 83 87 1350 m2 30 57 72 81 86 2000 m2 25 54 70 80 85 4050 m2 20 51 68 79 84 8100 m2 12 46 65 77 82 Áreas Urbanas em Desenvolvimento

Implantação de Novas Áreas (Apenas áreas permeáveis, sem vegetação)

77 86 91 94

52

O método SCS para o cálculo de chuva excedente utiliza o conceito do

número de curva (CN), que procura definir, através de um único valor numérico, a

influência do terreno no comportamento do escoamento superficial. A definição

destes valores está associada à constituição geológica da área e ao tipo de

cobertura/uso do solo.

A maior dificuldade na definição do “CN” para cada sub-bacia deve-se ao

fato do mesmo ser resultado da composição de diversas parcelas de tipos de solos

e coberturas associadas a áreas permeáveis e impermeáveis.

Para a estimativa da parcela impermeável das sub-bacias, tomou-se como

base a relação densidade populacional-área impermeável (CAMPANA, N.; TUCCI,

C.E.M., 1994). Sendo assim foi feita uma nova calibração do sistema, mas desta vez

levando em consideração a área impermeável de cada sub-bacia hidrográfica da

sub-bacia do Rio Bucarein.

Para a determinação da área impermeável foi utilizada a equação

(CAMPANA, N.; TUCCI, C.E.M., 1994):

�01� � 0,00489 · 4 (5)

Onde:

�01�= percentual de área impermeável;

4= densidade habitacional (habitantes / hectare).

53

E para a correção do CN, foi utilizada a fórmula do National Engineering

Handbook (openlibrary.org/b/OL13293138M) :

�5" � �5� 6 7�89:!�� ; · �98 $ �5�� (6)

Onde:

�5"= Número de Curva (CN) Composto;

�5�= Número de Curva (CN) Permeável;

�<=�=Percentual impermeável;

A sub-bacia do Rio Bucarein foi analisada de maneira a obter a quantidade de

população que cada bairro possui na sub-bacia em questão. A figura 4 estima a

situação atual de ocupação da bacia.

54

Figura 4 – População por Bairro - Sub-Bacia Rio Bucarein Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

55

Com a quantidade de habitantes por bairro na sub-bacia, é possível estimar a

quantidade de habitantes total em cada sub-divisão da Bacia do Rio Bucarein, e

determinar o percentual impermeável em cada sub-divisão. Com este percentual

encontra-se o CN para cada sub-divisão da bacia.

A figura 5 apresenta o percentual impermeável nas respectivas sub-divisões.

56

Figura x.x – Percentual de Área Impermeável - Situação Atual Figura 5 – Percentual Impermeável nas sub-divisões Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

57

O quadro 7 apresenta os valore de CN corrigidos, para os cenários atual e

futuro de impermeabilização do solo.

Quadro 7 – Valores de CN corrigidos Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

Sub-Divisão CN (Atual)

1 80

2 79

3 79

4 81

5 79

6 81

7 81

8 81

9 81

10 81

11 80

12 80

13 80

14 80

15 80

16 80

Total 80

58

4.3 DETERMINAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO

4.3.1 CURVAS – INTENSIDADE – DURAÇÃO – FREQUÊNCIA – (IDF)

As curvas Intensidade – Duração – Frequência (IDF) são construídas a partir

de registros históricos de alturas de precipitação versus duração. Esses valores são

tabelados e processados estatisticamente, resultando nas curvas IDF. (CANHOLI,

2009).

Lopes (2006) estudou as intensidades das precipitações ocorridas no

município de Joinville. Com base neste trabalho foram realizados estudos

comparativos entre as equações analisadas no trabalho de Lopes por Consórcio.

Assim a equação desenvolvida por Back para a equação IDF em Joinville no

posto RVPSC (2648014) se adequa ao estudo de caso por apresentar o menor erro

médio. (Consórcio ENGECORPS, 2009)

Para a determinação da equação de chuva foi usada a Equação de Back

apresentada a seguir.

� � *>!,? .@A,��BA

�C��,��A,DEFB (7)

Para G H 120��I

� � !��!,J .@A,��KA

�C��+,+�A,EA�F (8)

Para 120 min O G H 1440��I

59

Onde :

� = intensidade da Chuva (mm/h)

& = período de retorno (anos)

G = duração da chuva (min)

4.3.2 ALTURA DE PRECIPITAÇÃO

O tempo de concentração da Sub-Bacia do Rio Bucarein é de 91,9 min

segundo a fórmula de Carter. Adota-se o valor de 120 min para a duração da

precipitação a ser utilizada, dando assim absoluta certeza de que todo o evento será

diagnosticado.

O quadro 8 apresenta os valores de Intensidade e Precipitação para os

períodos de retorno estudados.

Quadro 8 – Valores de intensidade e precipitação da sub-bacia do Rio Bucarein

Sub-Bacia do Rio Bucarein A = 10,97 Km² Tc = 91,9 min

Período de Retorno T = 15 anos T = 100 anos

Intensidade (mm/min) 0,71 1,10

Precipitação Total (mm) 85,2 131,5

60

5 SIMULAÇÃO HIDROLÓGICA

5.1 MODELAÇÃO HIDROLÓGICA (HEC-HMS)

Para a determinação das vazões de enchente na análise da sub-bacia

hidrográfica do Rio Bucarein foi utilizado o software Hydrologic Engineering Center -

Hydrologic Modeling System (HEC–HMS) desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros

do Exército dos Estados Unidos. ( www.hec.usace.army.mil, 2009).

O Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) é projetado para simular os

processos de precipitação-escoamento de sistemas de bacias hidrográficas. Foi

desenvolvido para ser aplicável em uma ampla gama de áreas geográficas para

resolver o maior número possível de problemas. Isso inclui grandes rios de

abastecimento de água, análise de bacias de inundação, e escoamento urbano

natural de pequenas bacias hidrográficas. Hidrogramas produzidos pelo programa

são usados diretamente ou em conjunto com outro software (HEC-RAS) para

estudos de disponibilidade de água, drenagem urbana, previsão de fluxo, impacto da

urbanização futura, projeto do vertedouro do reservatório, redução de danos

causados pelas inundações, regulamentação de várzea e operação de sistemas.

( www.hec.usace.army.mil, 2009).

O software necessita de alguns dados de entrada, como o número de curva

(CN), as precipitações acumuladas, as áreas impermeáveis das sub-divisões, a

geometria da seção crítica, os comprimentos entre sub-divisões e propagações e

61

também o coeficientes de rugosidade de cada trecho. O programa basicamente

opera com diferentes tipos de elementos, tais como, junções, sub-bacias ou sub-

divisões, propagações e outros elementos. Cada um destes elementos trabalha de

forma diferente e exige uma entrada de dados diferente. A figura 6 mostra o modelo

hidrológico no programa HEC-HMS aplicado à sub-bacia do Rio Bucarein.

62

Figura 6 – Esquema da sub-bacia do Rio Bucarein no HEC-HMS Fonte : HEC-HMS

63

5.2 SUB-DIVISÕES

De acordo com a figura 6, que representa o modelo topológico da sub-bacia

do Rio Bucarein, as sub-divisões estão representadas pela sigla (SB), o quadro 9

contém as características de cada sub-divisão e os dados de entrada necessários

para abastecer o modelo hidrológico.

Quadro 9 – Parâmetros de Simulação Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

Sub-Divisão Área (Km²) Área

Impermeável Atual (%)

CN (Atual)

1 0,94 9,33% 80

2 0,65 7,39% 79

3 0,76 13,59% 79

4 0,59 15,12% 81

5 0,75 19,02% 79

6 0,45 16,48% 81

7 0,44 16,48% 81

8 0,46 17,67% 81

9 0,74 16,52% 81

10 0,48 16,07% 81

11 0,46 12,64% 80

12 0,09 18,04% 80

13 1,12 17,16% 80

14 1,33 15,64% 80

15 0,32 14,50% 80

16 1,39 13,71% 80

TOTAL 10,97 14,67% 80

64

5.3 CANAIS

Na figura 6, os canais são referenciados pela sigla (P), que significa

propagações, ligando a vazão de entrada de determinadas sub-divisões, até outro

ponto de entrada de vazões. O modelo utiliza a metodologia de escoamento em rios

tipo Muskingun-Cunge.

O modelo Muskingun-Cunge é do tipo armazenamento, em que o rio é

simulado como se fosse um reservatório, porém, sua seção é mais estreita, possui

menor profundidade e maior velocidade que os mesmos. O método baseia-se na

equação da continuidade e na equação do armazenamento, que pondera a vazão de

entrada e saída do trecho, tendo como seu fundamento básico a relação biunívoca

entre armazenamento e vazão, que para uma determinada seção é a relação entre

área e a vazão. (TUCCI, 1993).

Para a simulação hidrológica de canais, o software HEC-HMS requer as

dimensões do dispositivo mais desfavorável no trecho em estudo. É com base na

seção crítica deste dispositivo que o programa obtem as vazões para o trecho.

O quadro 10 apresenta os canais (propagações) existentes na sub-bacia do

Rio Bucarein, em que cada propagação contém um dispositivo de estrangulamento

com suas respectivas dimensões.

65

Quadro 10 – Dispositivos de controle para cada Canal. Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

Canal Extensão (m)

Declividade (m/m)

Coef. Manning

Formato Canal Largura Talude Diâmetro

1 593,10 0,0024 0,016 Retangular 3,65

2 640,80 0,0024 0,025 Retangular 6,89

3 213,17 0,0035 0,022 Retangular 3,24

4 411,25 0,0019 0,024 Retangular 3,28

5 586,51 0,0017 0,025 Retangular 3,85

6 772,44 0,0044 0,027 Retangular 2,85

7 1150,97 0,0027 0,025 Trapezoidal 1,32

8 1382,81 0,00017 0,022 Trapezoidal 2,20

9 1646,39 0,0040 0,015 Circular 1,00

10 622,49 0,00016 0,024 Retangular 1,96

11 714,76 0,00018 0,029 Trapezoidal 1,87

5.4 JUNÇÕES

Este elemento é caracterizado por ser o ponto de encontro, ou confluência de

sub-divisões no rio principal. É neste ponto que se faz a análise dos resultados, pois

através deles é possível identificar e quantificar vazões de cada sub-divisão, assim

classificar qual sub-divisão possui maior influência a jusante. Tal processo é de

fundamental importância para uma possível intervenção no rio, uma vez que fornece

a real contribuição de cada sub-divisão na bacia como um todo.

No modelo topológico da figura 6, as junções estão caracterizadas pela letra

(J).

66

5.5 RESULTADOS

Nos quadros 11 a 13 são apresentados os resultados obtidos pelo software

HEC-HMS, para as vazões de pico nas sub-divisões, junções e propagações para

períodos de retorno de 15 e 100 anos respectivamente.

Quadro 11 – Vazões de Pico nas Sub-Divisões

VAZÕES - SUB-DIVISÕES

Sub-Divisões (Modelo)

Vazão de Pico Sub -Bacias (m³/s) Atual

Vazão de Pico Sub -Bacias (m³/s) Futuro

T=15anos T=100anos T=15anos T=100anos

SB-01 10,6 21,6 12,2 23,7

SB-02 7,7 16,1 8,8 17,6

SB-03 9 18,3 10,2 19,7

SB-04 8,3 16,3 9,3 17,5

SB-05 9,6 18,8 11 20,6

SB-06 6,7 13 7,2 13,6

SB-07 6,4 12,4 6,9 13

SB-08 6,6 12,7 7,1 13,4

SB-09 9,2 17,8 9,9 18,7

SB-10 6,7 13 7,2 13,6

SB-11 6,3 12,6 6,7 13,1

SB-12 1,5 3 1,7 3,2

SB-13 13,9 27,3 15,8 29,6

SB-14 13,8 27,1 15 28,6

SB-15 4,1 8,1 4,6 8,7

SB-16 13,7 27,2 14,8 28,5

67

Quadro 12 – Vazões de Pico nas Junções

VAZÕES - JUNÇÕES

JUNÇÃO Vazão de Pico (m³/s) Atual Vazão de Pico (m³/s) Fut uro

T=15Anos T=100Anos T=15Anos T=100Anos

J-01 18,1 37,2 20,8 40,7

J-02 34,5 69,7 39,2 75,8

J-03 39,1 78,4 44,2 84,8

J-04 47,9 95,3 54,2 103,3

J-05 49,2 96,8 55,4 104,7

J-06 6,3 12,6 6,7 13,1

J-07 12,7 25,1 13,7 26,3

J-08 70,5 136,8 78,2 146,5

J-09 1,5 3 1,7 3,2

J-10 66,2 136,3 17,3 32,3

J-11 81,9 168,1 92,1 181,1

J-12 77,1 166,3 87,2 179,5

Quadro 13 – Vazões de Pico nas Propagações (Canais)

VAZÕES - CANAIS

CANAIS Vazão de Pico (m³/s) Atual Vazão de Pico (m³/s) Fut uro

T=15Anos T=100Anos T=15Anos T=100Anos

P-01 17,8 36,3 20,4 39,7

P-02 33,7 67,4 38,2 73,2

P-03 38,7 77 43,7 83,2

P-04 44 86,1 49,7 93,4

P-05 43,9 83,6 49,2 90,5

P-06 6,2 12,2 6,6 12,7

P-07 12,3 24,3 13,2 25,4

P-08 51,9 107,2 58,2 115,5

P-09 1,5 2,8 1,6 2,9

P-10 64,8 134,7 16,2 31,1

P-11 63,7 140,6 72,8 152,8

68

As figuras 7 à 19 apresentam os hidrogramas das junções para o período de

retorno de 15 anos, em cenário atual de impermeabilização do solo.

Figura 7 – Hidrograma Junção 01 – Cenário Atual

Figura 8 – Hidrograma Junção 02 - Cenário Atual

0

5

10

15

20

25

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo de Simulação (h)

HIDROGRAMA J-01

SB-02

SB-01

J-01

0

5

10

15

20

25

30

35

40

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-02

P-01

SB-04

SB-03

J-02

69

Figura 9 – Hidrograma Junção 03- Cenário Atual


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-03

P-02

SB-06

J-03

0

10

20

30

40

50

60

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-04

P-03

SB-05

J-04

70



0

10

20

30

40

50

60

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-05

P-04

SB-07

J-05

0

1

2

3

4

5

6

7

8

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-06

SB-11

J-06

71



0

2

4

6

8

10

12

14

16

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-07

P-06

SB-10

J-07

0

10

20

30

40

50

60

70

80

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-08

P-07

P-05

SB-08

SB-09

J-08

72



0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-09

SB-12

J-09

0

10

20

30

40

50

60

70

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-10

SB-13

P-09

P-08

J-10

73



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-11

SB-15

SB-14

P-10

J-11

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-12

SB-16

P-11

J-12

74

Figura 19 – Hidrograma Junções - Cenário Atual

As figuras 20 à 32 apresentam os hidrogramas das junções para o período

de retorno de 100 anos, em cenário atual de impermeabilização do solo.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA JUNÇÕES - ATUAL

J-01

J-02

J-03

J-04

J-05

J-06

J-07

J-08

J-09

J-10

J-11

J-12

0

5

10

15

20

25

30

35

40

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-01

SB-02

SB-01

J-01

75



0

10

20

30

40

50

60

70

80

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-02

P-01

SB-04

SB-03

J-02

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-03

P-02

SB-06

J-03

76



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-04

P-03

SB-05

J-04

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-05

P-04

SB-07

J-05

77



0

2

4

6

8

10

12

14

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-06

SB-11

J-06

0

4

8

12

16

20

24

28

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-07

P-06

SB-10

J-07

78



0

20

40

60

80

100

120

140

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-08

P-07

P-05

SB-08

SB-09

J-08

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-09

SB-12

J-09

79



0

20

40

60

80

100

120

140

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-10

SB-13

P-09

P-08

J-10

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-11

SB-15

SB-14

P-10

J-11

80


Figura 32 – Hidrograma Junções - Cenário Atual

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA J-12

SB-16

P-11

J-12

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00

Vaz

ão (

m³/

s)


HIDROGRAMA JUNÇÕES

J-01

J-02

J-03

J-04

J-05

J-06

J-07

J-08

J-09

J-10

J-11

J-12

81

6 – SIMULAÇÃO HIDRÁULICA

Assim como o software de modelagem hidrológica HEC-HMS, o programa

computacional HEC-RAS (Hydrologyc Engeneering Center - River Analysis System)

foi desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos, e

funciona basicamente como um complemento do HEC-HMS. Enquanto que o

software hidrológico é utilizado para a obtenção das vazões de pico em determinado

local, o software HEC-RAS usa os valores de vazão para analisar o rio e seus

dispositivos de drenagem, fornecendo assim gráficos que mostram o escoamento

real da vazão obtida anteriormente, permitindo desta maneira uma melhor

compreensão do escoamento. Também permite uma modelagem hidráulica dos

dispositivos, ou seja, um ajuste fino dos dispositivos em que a capacidade hidráulica

é insuficiente para determinada vazão, encontrando assim uma nova seção para que

o dispositivo comporte a vazão necessária para que não ocorra inundações nas

regiões ribeirinhas ao mesmo.

6.1 – FUNDAMENTOS TEÓRICOS DO PROGRAMA

O modelo se baseia basicamente na equação de Bernoulli, ou seja, na

conservação de enegia, de modo que a energia que sai de uma determinada seção

a montante é a mesma que chega em outra seção a jusante, menos as perdas de

carga no trecho:

82

P� 6 Q� 6 R�.S��

�T � P! 6 Q! 6 RU.SU�

�T 6 VW (8)

Onde:

P!,P� : profundidade de água a montante e a jusante das seções transversais

Q!, Q� : carga de posição em relação a um plano horizontal de referência

21,αα : coeficiente de correção da energia cinética ou coeficiente de Coriolis

X: aceleração da gravidade

VW: perda de carga de energia

A figura 33 apresenta um desenho esquemático da equação de Bernoulli.

Figura 33 – Esquema da Equação de Bernoulli

Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

83

As perdas entre determinadas seções são caracterizadas basicamente pelo

atrito e pelo coeficiente de perda por contração e expansão. O cálculo da

capacidade total de descarga da seção transversal requer a subdivisão da seção

transversal em partes onde a velocidade de escoamento seja uniformemente

distribuída. Para tanto, na metodologia empregada no programa HEC-RAS, a seção

transversal é subdividida com base nos pontos definidos para mudança do

coeficiente de rugosidade. As perdas de cada subdivisão são calculadas com a

utilização da equação de Manning:

Y � !Z . [V�/+ . √^ (9)

Onde:

Y : velocidade

I : coeficiente de rugosidade de Manning

[V : raio hidráulico I : declividade do canal

Para o canal central as perdas são calculadas de forma usual,

considerando um único elemento. Nas subdivisões correspondentes às margens, a

perda de carga é obtida por somatória das perdas incrementais calculadas para os

trechos entre dois pontos que definem a seção. A debitância total é obtida pela

somatória das debitâncias do canal central e de ambas as margens. (Consórcio

ENGECORPS, 2009)

84

6.2 PROCEDIMENTOS COMPUTACIONAIS

O nível de água (NA) em uma seção é determinado por um processo

interativo, solucionando as equações apresentadas:

- inicialmente é adotado um valor arbitrário para o NA na seção seguinte de

cálculo (a montante ou a jusante de uma seção conhecida, conforme o escoamento

seja fluvial ou torrencial);

- com base no NA são calculadas as perdas de carga totais da seção e a

energia cinética;

- de posse desses valores são calculadas as perdas entre as duas seções;

- a partir das perdas é calculado o NA na seção seguinte de cálculo;

- o valor inicial e calculado são comparados . O processo é repetido

interativamente, até uma precisão de 5 mm. (Consórcio ENGECORPS, 2009)

O modelo HEC-RAS possibilita a análise do escoamento em seções múltiplas,

definindo canal central e escoamento sobre as margens. Desta forma foi implantada

a modelagem utilizando todas as seções transversais constantes do levantamento,

considerando:

- subdivisão da seção transversal em três partes: canal central, margem

direita e margem esquerda;

- coeficiente de rugosidade de Manning foram adotados de acordo com o

quadro 13 apresentado a seguir :

Quadro 14 – Valores de manning Fonte : Consórcio ENGECORPS, 2009

85

Natureza da Parede (Material) Coeficiente de Manning

Galeria Pré-moldada 0,014

Tubo de Concreto 0,015

Canal em Pedra Revestida de Argamassa 0,015

Canal em Pedra Revestida de Argamassa Alisada 0,015

Canal em Pedra sem Revestimento 0,020

Canal em Terra 0,030

Canal em Terra com Vegetação nos Taludes 0,035

6.3 MODELAÇÃO HIDRÁULICA

De acordo com estas premissas foi realizado o estudo da sub-bacia do Rio

Bucarein. Foram realizadas simulações para dois períodos de retorno, sendo eles de

15 anos e 100 anos respectivamente, para os mesmos foram utilizadas as vazões

obtidas pela análise hidrológica (HEC-HMS).

A análise da sub-bacia foi feita levando em consideração o cenário atual de

impermeabilização do solo. Para a simulação do rio que corresponde ao Rio

Bucarein foram inseridas 320 seções transversais que foram obtidas através de

levantamento topográfico onde foi realizada a junção da cartografia com a topografia

para conseguir obter seções com uma distância do eixo do rio até sua extremidade

na ordem de 200 metros, totalizando uma seção transversal de 400 metros.

No trecho de análise foram inseridos 21 dispositivos de drenagem dentre eles

pontes, galerias e tubulações. O modelo foi alimentado com as características de

cada dispositivo como: cotas de fundo e superior, declividade, tipo do material,

dimensões internas (diâmetro, altura, largura inferior e largura superior), estas

86

características são importantes para que o modelo retrate com a maior precisão os

níveis de água.

Para a simulação hidráulica foi levado em consideração uma maré com 10%

de permanência, em outras palavras, uma maré com um período de retorno de 10

anos.

Como o Rio Bucarein deságua no Rio Cachoeira, primeiramente foi feita uma

simulação do Rio Cachoeira, para encontrar o nível de água do Rio Cachoeira no

ponto de encontro entre os dois rios, esta altura foi levada em consideração na

simulação do Rio Bucarein como condição de contorno.

6.4 – DIAGNÓSTICO

Depois de feita a análise hidrológica pelo software (HEC-HMS), tem-se os

valores de vazões em pontos pré-determinados, no caso, junções onde ocorrem

incrementos de vazões, valores estes necessários para alimentação do software

(HEC-RAS).

Após a calibragem do (HEC-RAS) com as vazões, encontra-se o nível de

água em toda a extensão do rio em estudo, permitindo assim uma análise global da

sub-bacia, com a real influência que cada dispositivo exerce na sub-bacia, e

consequentemente em outro dispositivo.

O diagnóstico leva em consideração as condições atuais de

impermeabilização do solo. As figuras 34 a 36 apresentam perfis longitudinais em

cenário atual do Rio Bucarein, é neste perfil que se faz possível a visualização global

do rio.

87

Muitas vezes é possível entender que o problema em determinado dispositivo

acontece devido a outro dispositivo, permitindo assim uma ação exata para eliminar

determinada inundação.

As figuras 37 a 78 apresentam os perfis transversais (seções transversais) de

cada dispositivo de drenagem na sub-bacia do Rio Bucarein, para períodos de

retorno de 15 e 100 anos.

88

Figura 34 – Nivel de Água para T=15 anos

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000-2

0

2

4

6

8

10

12

Bucarein

Distância do Canal (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=15 Atual

Ground

Ru

a M

on

senh

or..

.

Ru

a B

ota

fog

o

Ru

a U

rugu

ai

Ru

a M

ae

stro

Gra

xa...

Ru

a P

resi

den

te E

pit..

.

Ru

a P

resi

den

te W

en

c...

Ru

a T

atu

apé

Ru

a Ita

pem

a

Ru

a A

nto

nie

ta B

arr

oso

Ru

a M

ara

bá

Ru

a E

lly S

oa

res

Ru

a B

arr

a V

elh

a

Ru

a S

ant

a C

ata

rin

a

Ru

a C

oim

bra

Ru

a A

dol

fo K

ond

er

Ru

a S

ão

Joã

o

Ru

a S

ant

a M

aria

Ru

a S

oro

cab

a

Ru

a P

rofe

ssor

Cle

men

s S

chim

dt

Ru

a E

lis R

eg

ina

Alignment - (1) Alignment - (1)

89

0 1000 2000 3000 4000-2

0

2

4

6

8

10

12

Bucarein


Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

GroundR

ua

Mo

nse

nho

r...

Ru

a B

ota

fog

o

Ru

a U

rugu

ai

Ru

a M

ae

stro

Gra

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Ru

a P

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den

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pit..

.

Ru

a P

resi

den

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en

c...

Ru

a T

atu

apé

Ru

a Ita

pem

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Ru

a A

nto

nie

ta B

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oso

Ru

a M

ara

bá

Ru

a E

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Ru

a B

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a V

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a

Ru

a S

ant

a C

ata

rin

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Ru

a C

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Ru

a A

dol

fo K

ond

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Ru

a S

ão

Joã

o

Ru

a S

ant

a M

aria

Ru

a S

oro

cab

a

Ru

a P

rofe

ssor

Cle

men

s S

chim

dt

Ru

a E

lis R

eg

ina


Figura 35 – Nivel de Água para T=100 anos

90

Figura 36 – Comparativo de Níveis de Água – T=15 anos e T= 100 anos

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000-2

0

2

4

6

8

10

12

Bucarein


Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

GroundR

ua

Mo

nse

nho

r...

Ru

a B

ota

fog

o

Ru

a U

rugu

ai

Ru

a M

ae

stro

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.

Ru

a P

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den

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en

c...

Ru

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apé

Ru

a Ita

pem

a

Ru

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nto

nie

ta B

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oso

Ru

a M

ara

bá

Ru

a E

lly S

oa

res

Ru

a B

arr

a V

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a

Ru

a S

ant

a C

ata

rin

a

Ru

a C

oim

bra

Ru

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fo K

ond

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Ru

a S

ão

Joã

o

Ru

a S

ant

a M

aria

Ru

a S

oro

cab

a

Ru

a P

rofe

ssor

Cle

men

s S

chim

dt

Ru

a E

lis R

eg

ina


91

Nível de Água para T= 15 e 100 anos – Montante (Rua Elis Regina)

Figura 38 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Elis Regina)

O nível da lâmina de água acima do dispositivo para um período de retorno de

15 anos é de aproximadamente 30 cm, e para um período de 100 anos o nível sobe

para 2 m, demonstrando a total ineficiência da ponte com as dimensões de 4,61

metros de largura por 2,49 metros de altura.

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

30

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1)

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

30


Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

92

Figura 39 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua P. C. Schmidt)

Figura 40 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua P. C. Schmidt)

A travessia da Rua Professor Clemens Schmidt é uma galeria em concreto

com dimensões de 5,52m de largura por 2,42m de altura. Onde também nota-se

incapacidade hidráulica para a vazão requerida, o nível da lâmina de água chega a

2,30m para um período de recorrência de 100 anos.

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

30


Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

30


Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

93

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

30

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 3120 Culv Rua Sorocaba

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

Figura 41 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Sorocaba)

Figura 42– Nível de Água para T=15 e T=100 anos – Jusante (Rua Sorocaba)

Neste dispositivo situado na Rua Sorocaba a lâmina de água é de 30 cm para

um período de retorno de 15 anos. Nota-se também que ocorre inundação das

regiões ribeirinhas ao dispositivo.

0 100 200 300 4005

10

15

20

25

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 3120 Culv Rua Sorocaba

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

94

Figura 43 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Santa Maria)

Figura 44 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Santa Maria)

0 100 200 300 4004

5

6

7

8

9

10

11

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2660 Culv Rua Santa Maria

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4004

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2660 Culv Rua Santa Maria

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

95

Figura 45 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua São João)

Figura 46 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua São João)

0 100 200 300 4004

5

6

7

8

9

10

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2610 BR Rua São João

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4004

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2610 BR Rua São João

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

96

Figura 73 – Nível de Água para T=15 anos e T=100 anos – Montante

Figura 47 – Nível de Água para T=15 100 anos – Montante (Rua Adolfo Konder)

Figura 48 – Nível de Água para T=15 100 anos – Jusante (Rua Adolfo Konder)

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2400 Culv Rua Adolfo Konder

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 4004

5

6

7

8

9

10

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2400 Culv Rua Adolfo Konder

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

97

Figura 49 – Nível de Água para T=15 100 anos – Montante (Rua Coimbra)

Figura 50 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Coimbra)

0 100 200 300 4004

5

6

7

8

9

10

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2370 Culv Rua Coimbra

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4004

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2370 Culv Rua Coimbra

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

98

0 100 200 300 4004

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2279.22 Culv Rua Santa Catarina

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

Figura 51 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Santa Catarina)

Figura 52– Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Santa Catarina)

0 100 200 300 4000

5

10

15

20

25

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2279.22 Culv Rua Santa Catarina

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

99

0 100 200 300 4000

5

10

15

20

25

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2070 BR Rua Barra Velha

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

Figura 53 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Barra Velha)

Figura 54 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Barra Velha)

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 2070 BR Rua Barra Velha

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

100

Figura 55 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Elly Soares)

Figura 56 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Elly Soares)

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1890 Culv Rua Elly Soares

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 4002

3

4

5

6

7

8

9

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1890 Culv Rua Elly Soares

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

101

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1752.97 Culv Rua Marabá

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

Figura 57 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Marabá)

Figura 58 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Marabá)

0 100 200 300 4002

3

4

5

6

7

8

9

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1752.97 Culv Rua Marabá

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

102

Figura 59 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Ant. Barroso)

Figura 60 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Ant. Barroso)

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1690.66 Culv Rua Antonieta Barroso

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4002

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1690.66 Culv Rua Antonieta Barroso

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

103

Figura 61 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Itapema)

Figura 62 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Itapema)

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1440 Culv Rua Itapema

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1440 Culv Rua Itapema

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

104

Figura 63 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Tatuapé)

Figura 64 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Tatuapé)

0 100 200 300 4001

2

3

4

5

6

7

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1290 BR Rua Tatuapé

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1290 BR Rua Tatuapé

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

105

Figura 65 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Pres. W. Braz)

Figura 66– Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Pres. W. Braz)

0 100 200 300 4001

2

3

4

5

6

7

8

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1140 BR Rua Presidente Wenceslau Braz

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1140 BR Rua Presidente Wenceslau Braz

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

106

Figura 67 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Pres. E. Pessoa)

Figura 68 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Pres. E. Pessoa)

0 100 200 300 4000

1

2

3

4

5

6

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1020 BR Rua Presidente Epitácio Pessoa

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 1020 BR Rua Presidente Epitácio Pessoa

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

107

Figura 69 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Maestro Graxa)

Figura 70 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Maestro Graxa)

0 100 200 300 4000

1

2

3

4

5

6

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 816.75 BR Rua Maestro Graxa

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 816.75 BR Rua Maestro Graxa

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

108

Figura 71 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Uruguai)

Figura 72 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Uruguai)

0 100 200 300 4000

1

2

3

4

5

6

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 750 Culv Rua Uruguai

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 750 Culv Rua Uruguai

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

109

Figura 73 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Botafogo)

Figura 74 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Botafogo)

0 100 200 300 4000

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 600 BR Rua Botafogo

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 4000

1

2

3

4

5

6

7

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 600 BR Rua Botafogo

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

110

Figura 75 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua M. Gercino)

Figura 76 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua M. Gercino)

0 100 200 300 400-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 264 BR Rua Monsenhor Gercino

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 400-1

0

1

2

3

4

5

6

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 264 BR Rua Monsenhor Gercino

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

111

Figura 77– Nível de Água para T=15 e 100 anos – Montante (Rua Florianópolis)

Figura 78 – Nível de Água para T=15 e 100 anos – Jusante (Rua Florianópolis)

0 100 200 300 400-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 11.86 BR Rua Florianópolis

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Ineff

Bank Sta

0 100 200 300 400-1

0

1

2

3

4

Bucarein River = Alignment - (1) Reach = Alignment - (1) RS = 11.86 BR Rua Florianópolis

Estação (m)

Ele

vaçã

o (

m)

Legend

WS T=100 Atual

WS T=15 Atual

Ground

Bank Sta

112

7 MANCHAS DE INUNDAÇÃO

As figuras 79 e 80 apresentam as manchas de inundação para períodos de

retorno de 15 e 100 anos respectivamente.

113

Figura 79 – Mancha de Inundação Tr = 15 anos

114

Figura 79 – Mancha de Inundação Tr=100 anos

115

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O diagnóstico apresentado mostra o comportamento hidrológico e hidráulico

da sub-bacia do Rio Bucarein. A análise de tal comportamento se faz necessária nos

dias atuais, devido ao alto grau de impermeabilização do solo gerado por uma

recente urbanização advinda dos anos 80 em diante.

A análise hidráulica do Rio Bucarein mostra um ambiente desfavorável e

crítico para os períodos de retorno de 15 anos e 100 anos. De acordo com as figuras

36, 73 e 74, apenas o dispositivo de drenagem existente na Rua Botafogo comporta

a vazão requerida para o período de retorno de 15 anos, sendo os demais

dispositivos insuficientes hidraulicamente para ambos os tempos de recorrência, de

15 e 100 anos.

É válido lembrar que a simulação foi realizada levando em consideração um

regime permanente, ou seja, não foi levado em conta o tempo de escoamento entre

os canais (propagações). Em outras palavras, determinada sub-divisão a jusante

pode descarregar sua vazão no leito principal antes que outra sub-divisão a

montante, desta maneira, quando a vazão descarregada pela sub-divisão a

montante chegar no ponto de descarga da sub-divisão a jusante, esta já terá

escoado, o resultado disto é que não existe soma de vazões. Porém para uma pré-

análise da sub-bacia o regime permanente se adequa bem, pois a simulação foi

realizada utilizando um alto grau de informações pertinentes ao escoamento do rio,

116

dentre elas, seções reais da calha do rio, análise do grau de impermeabilização do

solo e uma busca criteriosa de projetos de drenagem existentes na Prefeitura

Municipal de Joinville, todas estas informações dão a simulação um alto grau de

confiabilidade.

Os dispositivos se apresentam insuficientes já para um tempo de recorrência

de 15 anos, sendo que usualmente para obras de macro-drenagem é aconselhado o

dimensionamento destes dispositivos adotando um tempo de recorrência de 25

anos.

Pode-se atribuir estes resultados críticos à uma análise pontual da drenagem,

conhecida como “drenagem clássica”, em que busca-se apenas sanar o problema de

determinado dispositivo aumentando sua seção hidráulica, ou canalizando

determinado trecho, apenas transferindo o escoamento para jusante. Esta é uma

metodologia que foi amplamente aplicada em Joinville, não levando em

consideração a bacia hidrográfica como um sistema geral.

O estudo realizado permite uma visualização regional da sub-bacia do Rio

Bucarein, sendo feita uma análise do comportamento real do rio e seus dispositivos.

Com esta análise é possível priorizar intervenções sabendo a real influência das

mesmas em outro ponto da sub-bacia, podendo coordenar ações com mais

segurança e rapidez. Outro ponto favorável é a criação de um banco de dados

virtual da sub-bacia, uma vez realizado o levantamento topográfico da calha do rio,

tem-se um modelo em que é possível testar diversas possibilidades para

determinado problema, podendo assim buscar uma relação custo x benefício ideal

tanto para a população, como para os orgãos públicos.

117

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BOTELHO, M.H.C. Águas de Chuva – Engenharia das águas pluviais nas cidades, São Paulo, SP Editora Edgard Blucher, 1998 CAMPANA, N.; TUCCI, C.E.M., Estimativa da Área Impermeável de Macrobacias urbanas RBE Caderno de Recursos Hídricos, Vol. 12 pg 79-94, 1994 CANHOLI, A.P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes, São Paulo, SP Editora Oficina de Textos, 2005 Consórcio ENGECORPS, Nota Técnica, Joinville,SC 2009. GARCIA, F. Comparativo econômico de obras de macrodrenagem na sub-bacia do Rio Morro Alto, em Joinville, SC, dimensionadas com vazões calculadas pelo método racional e pelo método do SCS (“Soil Co nservation Service”). Trabalho de Graduação, Departamento de Engenharia Civil - UDESC,2006 HEC-HAS, Hydrologic Engineering Center, Introdução ao Programa HEC-RAS , disponível em www.hec.usace.army.mil HEC-HMS, Hydrologic Engineering Center, Introdução ao Programa HEC-HMS , disponível em www.hec.usace.army.mil IPPUJ. Joinville – Cidade em Dados, 2008 disponível em www.ippuj.sc.gov.br

118

LOPES, F.H.Y. Estudo Comparativo entre equações de Chuvas para o munícipio de Joinville, SC , Trabalho de Graduação, departamento de engenharia civil - UDESC,2006 PASTORINO, L.A. (Trad.) Engenharia de Recursos Hídricos , São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1978 PONCE, V.M., Engineering Hydrology, Editora UFRJ, 1989

PORTO, R.L.L. Escoamento Superficial Direto. In: TUCCI, C.E.M. et al. Drenagem Urbana. Porto Alegre, RS Editora da Universidade UFRGS, 1995b SCS, Estimation of direct runoff from storm rainfall . In: National Engineering Handbook, Section 4 – Hydrology. Chapter 10. Hydraulic Engineer. 30 p, 1957 SEINFRA, Relatório Conceitual – Sub-Bacia do Rio Bucarein , Documento SEINFRA, Joinville , 2005

SILVEIRA A.L.L.,2005, Desempenho de fórmulas de tempo de concentração em Bacias urbanas e rurais, Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Vol. 10, N.1, jan/mar, pp 5-23. TUCCI, C.E.M. Hidrologia – Ciência e Aplicação, 2ª Edição. Porto Alegre, RS Editora da Universidade UFRGS, 1993

119

APÊNDICE

APÊNDICE A – TABELA PARÂMETROS HIDRÁULICOS – HEC-RAS

120

Rio Nº da Seção Perfil de Análise Q Total (m³/s)

Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)

Declividade da Linha de

Energia (m/m)

Velocidade na Seção

(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude

Rio Bucarein 3641.86 T=15 Atual 10.6 8.65 10.88 10.88 11.09 0.00137 2.45 10.19 31.4 0.58


Rio Bucarein 3630 T=15 Atual 10.6 8.45 9.82 10.11 0.006986 2.37 4.47 5.15 0.8

Rio Bucarein 3630 T=100 Atual 21.6 8.45 11.1

11.13 0.000398 1.03 39.86 63.05 0.22

Rio Bucarein 3621.78 T=15 Atual 10.6 8.31 9.81 10.04 0.005591 2.08 5.09 5.79 0.71

Rio Bucarein 3621.78 T=100 Atual 21.6 8.31 11.11

11.13 0.000261 0.76 50.43 76.68 0.17



11.12 0.000394 1.09 41.32 93.13 0.23



11.11 0.000286 1.09 50.58 112.34 0.21

Rio Bucarein 3600 T=15 Atual 10.6 8.22 9.4 9.4 9.79 0.007888 3.01 4.36 6.12 0.93


11.11 0.000269 1.05 51.38 112.45 0.2



11.11 0.000024 0.33 150.84 171.65 0.06



11.11 0.000018 0.29 166.67 188.96 0.05



11.11 0.000016 0.27 180.13 190.16 0.05



11.11 0.000004 0.15 297.72 224.21 0.03



11.11 0.000003 0.12 333.41 217.52 0.02



11.11 0.000003 0.1 332.39 210.77 0.02

121


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude

Rio Bucarein 3540 T=15 Atual 10.6 7.83 9.2 9 9.44 0.004175 2.42 5.92 22.39 0.69


11.11 0.000003 0.11 343.08 210.9 0.02


9.35 0.001148 1.16 16.06 108.48 0.35


11.11 0.000002 0.09 370.05 209.82 0.02


9.33 0.000615 0.86 26.04 130.96 0.26


11.11 0.000002 0.09 381.62 209.98 0.02


9.32 0.000434 0.73 32.1 139.2 0.22


11.11 0.000002 0.08 388.83 210.77 0.02


9.32 0.000159 0.53 53.25 154.7 0.14


11.11 0.000001 0.08 414.69 210.48 0.01


9.31 0.000055 0.27 77.84 170.16 0.08


11.11 0.000001 0.07 451.41 214.03 0.01


9.31 0.000051 0.32 78.77 170.01 0.08


11.11 0.000001 0.07 453.78 215.34 0.01


9.31 0.000036 0.27 93.6 192.51 0.07


11.11 0.000001 0.07 490.99 229.58 0.01


9.31 0.000017 0.16 122.76 208.94 0.04


11.11 0.000001 0.06 537.52 240.77 0.01


9.31 0.000014 0.15 130.45 209.02 0.04


11.11 0.000001 0.06 544.87 240.48 0.01


9.31 0.000006 0.12 169.55 227.65 0.03


11.11 0 0.05 612.61 288.67 0.01


9.31 0.000005 0.11 185.58 227.89 0.03


11.11 0 0.05 684.13 312.52 0.01


9.31 0.000005 0.12 182.18 247.31 0.03


11.11 0 0.05 694.36 318.47 0.01

122


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


9.31 0.000004 0.1 214.01 280.98 0.02


11.11 0 0.05 735.32 331.37 0.01


9.31 0.000004 0.11 214.83 288.66 0.02


11.11 0 0.04 777.36 369.64 0.01


9.31 0.000003 0.08 229.71 287.89 0.02


11.11 0 0.04 768.42 329.25 0.01


9.31 0.000002 0.09 252.31 292.79 0.02


11.11 0 0.04 867.91 386.57 0.01


9.31 0.000002 0.09 236.47 287.47 0.02


11.11 0 0.04 892.65 400 0.01


9.31 0.000002 0.09 226 230.05 0.02


11.11 0 0.04 877.82 400 0.01


9.31 0.000003 0.11 222.04 264.33 0.02


11.11 0 0.04 872.3 400 0.01


9.31 0.000003 0.1 215.55 250.67 0.02


11.11 0 0.04 850.94 398.04 0.01


9.31 0.000002 0.07 272.16 287.13 0.02


11.11 0 0.04 945.65 400 0.01


9.31 0.000002 0.07 272.02 295.68 0.01


11.11 0 0.03 953.51 400 0.01


9.31 0.000001 0.07 263.73 242.32 0.01


11.11 0 0.04 920.1 400 0.01


9.31 0.000005 0.14 169.26 207.22 0.03


11.11 0 0.06 602.86 268.24 0.01


9.31 0.000005 0.14 168.62 208.06 0.03


11.11 0 0.06 603.79 267.82 0.01

123


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


9.31 0.000015 0.25 174.33 204.7 0.05


11.11 0.000001 0.11 608.02 265.63 0.02


9.31 0.000014 0.18 182.09 208.08 0.04


11.11 0.000001 0.08 621.74 267 0.01


9.31 0.000014 0.18 173.39 209.56 0.04


11.11 0.000001 0.08 615.2 263.41 0.01



Rio Bucarein 3240

Bridge



11.01 0.000001 0.12 633.47 276.19 0.02



11.01 0 0.08 632.13 276.59 0.01



11.01 0 0.08 626.78 274.58 0.01



11.01 0.000001 0.08 625.13 273.75 0.01



11.01 0.000001 0.08 627.32 276.55 0.01



11.01 0.000001 0.06 647.58 258.97 0.01


Rio Bucarein 3168.96 T=100 Atual 37.2 5.85 10.88 8.19 11 0.000539 1.55 24.02 253.64 0.24

Rio Bucarein 3150 Culvert


9.15 0.000002 0.06 203.99 241.93 0.01

124


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude

Rio Bucarein 3145.07 T=100 Atual 37.2 5.86 10.9 10.9 0 0.03 647.71 259.67 0


9.15 0.000002 0.08 200.44 233.15 0.02

Rio Bucarein 3131.86 T=100 Atual 37.2 5.63 10.9 10.9 0 0.04 632.44 261.26 0.01


Rio Bucarein 3127.05 T=100 Atual 37.2 5.55 10.65 8 10.88 0.000533 2.1 17.72 250.67 0.3

Rio Bucarein 3120

Culvert


8.88 0.000011 0.15 213.45 307.82 0.03


10.48 0.000001 0.06 717.11 318.39 0.01


8.88 0.000005 0.11 292.89 330.43 0.02


10.48 0.000001 0.06 829.13 337.51 0.01


8.88 0.000005 0.12 297.51 327.52 0.02


10.48 0.000001 0.06 831.38 336.26 0.01


8.88 0.000005 0.12 296.85 337.31 0.02


10.48 0.000001 0.06 845.88 351.24 0.01


8.88 0.000004 0.12 303.53 356.28 0.02


10.48 0.000001 0.06 911.99 400 0.01


8.88 0.000002 0.11 368.43 386.9 0.02


10.48 0 0.06 1006.94 400 0.01


8.88 0.000002 0.09 298.08 311.77 0.02


10.48 0 0.05 833.37 347.69 0.01


8.88 0.000002 0.09 314.32 317.22 0.02


10.48 0 0.05 851.06 347.12 0.01


8.88 0.000002 0.1 328.04 293.57 0.02


10.48 0.000001 0.06 866.88 347.99 0.01


8.88 0.000003 0.12 322.98 293.79 0.02


10.48 0.000001 0.07 864.84 347.87 0.01

125


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


8.88 0.000004 0.14 300.9 334.38 0.02


10.48 0.000001 0.07 860.93 357.81 0.01


8.88 0.000004 0.14 293.15 338.21 0.02


10.48 0.000001 0.07 861.2 364.41 0.01


8.88 0.000003 0.11 340.66 361.37 0.02


10.48 0 0.06 958.8 396.42 0.01


8.88 0.000003 0.1 341.63 360.33 0.02


10.48 0 0.06 948.45 390.56 0.01


8.88 0.000003 0.11 341.26 385.69 0.02


10.48 0 0.06 974.56 400 0.01


8.88 0.000002 0.12 365.88 392.98 0.02


10.48 0 0.06 1004.68 400 0.01


8.88 0.000002 0.09 388.66 372.31 0.02


10.48 0 0.06 1012.19 397.45 0.01


8.88 0.000002 0.11 388.38 372.14 0.02


10.48 0 0.06 1011.41 397.37 0.01


8.88 0.000001 0.08 436.97 372.32 0.01


10.48 0 0.05 1054.15 397.12 0.01


8.88 0.000002 0.09 406.42 365.51 0.02


10.48 0 0.06 1025.01 397.1 0.01


8.88 0.000001 0.08 448.29 371.11 0.01


10.48 0 0.06 1075.2 400 0.01


8.88 0.000001 0.08 458.61 370.35 0.01


10.48 0 0.06 1085.29 400 0.01


8.88 0.000001 0.09 464.94 375.25 0.01


10.48 0 0.06 1093.02 396.97 0.01

126


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


8.88 0.000001 0.09 474.89 378.75 0.01


10.48 0 0.06 1114.03 400 0.01


8.88 0.000001 0.08 464.77 377.46 0.01


10.48 0 0.05 1101.25 399.21 0.01


8.88 0.000001 0.07 486.18 375.84 0.01


10.48 0 0.05 1123.33 400 0.01


8.88 0.000001 0.08 476.88 379.12 0.01


10.48 0 0.05 1113.57 400 0.01


8.88 0.000001 0.07 465.85 377.09 0.01


10.48 0 0.05 1104.95 400 0.01


8.88 0.000001 0.07 523.12 395.13 0.01


10.48 0 0.05 1163.32 400 0.01


8.88 0.000001 0.07 532.22 400 0.01


10.48 0 0.05 1173.02 400 0.01


8.88 0.000002 0.11 591.99 400 0.02


10.48 0.000001 0.09 1232.8 400 0.01


8.88 0.000002 0.1 599.48 400 0.02


10.48 0.000001 0.08 1240.29 400 0.01


8.88 0.000002 0.11 620.5 400 0.02


10.48 0.000001 0.09 1261.3 400 0.01


8.88 0.000002 0.1 636.73 400 0.02


10.48 0.000001 0.08 1277.54 400 0.01


8.88 0.000001 0.1 658.28 400 0.02


10.48 0.000001 0.08 1299.09 400 0.01

Rio Bucarein 2667.5 T=15 Atual 34.5 4.98 8.66 6.86 8.86 0.000168 2.03 20.52 400 0.34


127


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude

Rio Bucarein 2660

Culvert

Rio Bucarein 2654.95 T=15 Atual 34.5 5 8.67 8.67 0.000002 0.15 566.77 400 0.03

Rio Bucarein 2654.95 T=100 Atual 69.7 5 10.12

10.12 0.000001 0.13 1145.94 400 0.02



10.12 0.000001 0.19 1149.92 400 0.03



10.12 0.000001 0.18 1124.48 400 0.03



10.12 0.000001 0.09 1054.57 383.32 0.01



Rio Bucarein 2610 Bridge


8.13 0.000002 0.09 415.81 382.87 0.02

Rio Bucarein 2561.86 T=100 Atual 69.7 4.5 9.5 9.5 0.000001 0.06 964.41 400 0.01


8.13 0.000002 0.11 420.57 364.76 0.02



8.13 0.000002 0.08 432.29 371.48 0.01

Rio Bucarein 2550 T=100 Atual 69.7 4.24 9.5 9.5 0.000001 0.05 974.73 400 0.01


8.13 0.000002 0.12 401.48 387.15 0.02



8.13 0.000002 0.07 417.47 400 0.01

Rio Bucarein 2534.97 T=100 Atual 69.7 4.36 9.5 9.5 0 0.05 967.84 400 0.01


8.13 0.000002 0.08 424.29 400 0.01



8.13 0.000001 0.07 472.8 400 0.01

128


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



8.13 0.000001 0.09 476.51 400 0.02



8.13 0.000001 0.09 483.19 400.02 0.01



8.13 0.000001 0.07 465.15 400 0.01



8.13 0.000001 0.09 473.13 400 0.02



8.13 0.000001 0.09 477.92 400 0.02



8.13 0.000001 0.08 507.07 387.23 0.01



8.13 0.000001 0.08 526.28 400 0.01



8.13 0.000001 0.09 491.66 400 0.02



8.13 0.000001 0.06 532.23 393.31 0.01



8.13 0.000001 0.08 537.56 400 0.01

Rio Bucarein 2460 T=100 Atual 69.7 4.34 9.5 9.5 0 0.06 1087.93 400 0.01


8.13 0 0.05 526.66 400 0.01



8.13 0.000001 0.06 496.76 400 0.01



8.13 0.000001 0.06 496.67 400 0.01

129


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude




Rio Bucarein 2400

Culvert


8.03 0.000002 0.08 481.84 400 0.01


9.42 0 0.06 1039.03 400 0.01



Rio Bucarein 2370

Culvert

Rio Bucarein 2351.86 T=15 Atual 34.5 5 7.78 7.78 0.000001 0.04 357.72 398.63 0.01


9.21 0 0.03 928.93 400 0.01



9.21 0 0.03 990.72 400 0



9.21 0 0.03 976.26 400 0



9.21 0 0.03 976.57 400 0.01



9.21 0 0.04 968.96 400 0.01



9.21 0 0.04 935.39 381.59 0.01



Rio Bucarein 2279.22 Culvert


7.61 0.000004 0.13 326.65 238.67 0.02

130


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



7.61 0.000009 0.2 308.88 228.86 0.03



7.61 0.000009 0.2 310.46 223.71 0.04



7.61 0.000009 0.2 311.76 220.49 0.03



7.61 0.00001 0.18 302.41 215.22 0.03



7.61 0.00001 0.19 303.26 227.35 0.03



7.61 0.000008 0.19 324.66 244.33 0.03



Rio Bucarein 2111.86 T=100 Atual 78.4 3.43 8.85 6.07 9.05 0.000149 2 39.9 324.27 0.28

Rio Bucarein 2070

Bridge



Rio Bucarein 1890

Culvert



8.74 0 0.04 1288.85 400 0.01



8.74 0 0.03 1309.52 400 0



8.74 0 0.04 1322.42 400 0.01

131


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



8.74 0 0.03 1354.13 400 0



8.74 0 0.05 1356.16 400 0.01



8.74 0 0.04 1362.78 400 0.01



8.74 0 0.04 1382.89 400 0.01



8.74 0 0.04 1379.3 400 0.01



8.74 0.000001 0.07 1353.87 400 0.01

Rio Bucarein 1765.97 T=15 Atual 47.9 2.74 6.59 5 6.84 0.000477 1.69 24.03 359.54 0.28


Rio Bucarein 1752.97 Culvert


6.11 0.000004 0.11 307.76 314.54 0.02

Rio Bucarein 1751.86 T=100 Atual 95.3 2.66 7.9 7.9 0 0.05 892.49 344.88 0.01


6.11 0.000006 0.12 251.64 275.99 0.02



6.11 0.000006 0.13 253.32 272.08 0.02



6.11 0.000005 0.11 270.58 270.88 0.02



6.11 0.000004 0.11 286.65 270.99 0.02



6.11 0.000005 0.14 304.35 274.33 0.03

132


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude




Rio Bucarein 1690.66

Culvert


5.49 0.000105 0.47 190.05 274.57 0.1


6.87 0.000012 0.22 576.18 283.31 0.04


5.49 0.000143 0.65 167.97 266.59 0.12


6.87 0.000014 0.27 542.96 275.98 0.04


5.48 0.000195 0.69 151.38 264.52 0.14


6.87 0.000016 0.26 522.59 269.16 0.04


5.48 0.000197 0.69 152.09 264.95 0.15


6.87 0.000015 0.27 524.17 269.94 0.04


5.48 0.000227 0.89 137.44 251.46 0.17


6.87 0.000017 0.32 503.76 269.95 0.05


5.48 0.000151 0.73 150.02 222.65 0.14


6.87 0.000018 0.33 483.86 246.46 0.05


5.47 0.000114 0.56 157.52 229 0.12


6.87 0.000013 0.27 489.37 245.59 0.05


5.47 0.000108 0.61 168.87 222.92 0.12


6.87 0.000016 0.31 490.09 234.43 0.05


5.47 0.000122 0.61 164.59 214.71 0.12


6.87 0.000018 0.31 470.34 223.43 0.05


5.47 0.000091 0.63 169.18 239.75 0.11


6.87 0.00001 0.26 530.79 270.9 0.04


5.47 0.000128 0.66 152.31 245.99 0.13


6.87 0.000011 0.26 512.94 267.19 0.04

133


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


5.47 0.000183 0.86 134.95 252.28 0.15


6.87 0.000014 0.31 498.86 261.02 0.05


5.46 0.000106 0.55 159 223.96 0.12


6.87 0.000014 0.27 490.82 246.96 0.05


5.46 0.000133 0.74 149.21 223.81 0.13


6.87 0.000015 0.32 487.09 250.11 0.05


5.46 0.000136 0.81 140.65 219.09 0.14


6.87 0.000015 0.34 477.64 244.1 0.05


5.46 0.000133 0.73 147.23 227.37 0.13


6.87 0.000014 0.31 504.14 267.35 0.05


5.46 0.000088 0.56 178.41 248.79 0.11


6.87 0.000011 0.26 546.17 273.53 0.04


5.46 0.000059 0.51 204.64 258.3 0.09


6.87 0.000009 0.26 587.87 280.03 0.04


5.46 0.000062 0.58 199.24 268.7 0.1


6.87 0.000009 0.28 600.34 293.86 0.04


5.45 0.000058 0.5 205.17 256.75 0.09


6.87 0.000009 0.25 576.78 267.71 0.04


5.45 0.000071 0.59 191.89 253.02 0.1


6.87 0.00001 0.28 565.36 271.79 0.04


5.45 0.000087 0.57 179.71 253.76 0.1


6.87 0.000011 0.26 554.15 271.5 0.04


5.45 0.00008 0.56 185.63 259.36 0.1


6.87 0.00001 0.26 563.67 277.69 0.04



134


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude

Rio Bucarein 1440

Culvert





6.71 0.000001 0.08 949.81 400 0.01



6.71 0.000001 0.07 985.38 399.96 0.01



6.71 0.000003 0.15 915.79 400 0.02



6.71 0.000003 0.16 909.28 400 0.02



6.71 0.000003 0.15 924.63 400 0.02



6.71 0.000005 0.18 768.99 330.91 0.03



6.71 0.000001 0.08 838.46 385.32 0.01



6.71 0.000001 0.08 848.71 395.31 0.01



6.71 0.000001 0.06 912.34 381.71 0.01



6.71 0.000001 0.07 907.07 376.07 0.01



6.71 0.000001 0.06 903.01 374.2 0.01

135


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



6.71 0 0.05 1012.94 400 0.01



6.71 0 0.05 1011.71 400 0.01



6.71 0 0.06 966.96 400 0.01



6.71 0 0.06 999.99 400 0.01





4.79 0.000011 0.25 327.25 326.09 0.04



4.79 0.000018 0.29 328.12 330.73 0.05



4.79 0.00002 0.32 314.42 320.95 0.06



4.79 0.000024 0.28 322.22 302.71 0.05



4.79 0.000022 0.26 326.18 300.61 0.05



4.79 0.000029 0.36 298.95 299.61 0.07



4.79 0.00002 0.29 283.07 295.22 0.05



4.79 0.000016 0.21 320.16 312.91 0.04

136


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



4.79 0.000019 0.26 313.16 327.04 0.05



4.79 0.000014 0.24 337.88 317.93 0.04



4.79 0.000014 0.22 343.03 313.27 0.04




Rio Bucarein 1140

Bridge


4.62 0.000005 0.12 311.08 292.84 0.02


6.1 0.000001 0.07 799.5 367.72 0.01


4.62 0.000003 0.11 343.22 293.97 0.02


6.1 0.000001 0.08 828.77 361.39 0.01


4.62 0.000003 0.11 348.79 304.46 0.02


6.1 0.000001 0.08 846.27 375.29 0.01


4.62 0.000004 0.13 342.41 308 0.02


6.1 0.000001 0.08 844.28 374.87 0.01

Rio Bucarein 1080 T=15 Atual 49.2 1 4.62

4.62 0.000004 0.12 363.32 314.96 0.02


6.1 0.000001 0.08 871.84 379.62 0.01


4.62 0.000008 0.18 364.81 321.82 0.03


6.1 0.000002 0.12 868.57 374.85 0.02


4.62 0.000008 0.17 367.12 316.38 0.03


6.1 0.000003 0.12 869.28 400 0.02


4.62 0.000003 0.13 427.52 351.48 0.02


6.1 0.000001 0.09 1005.34 400 0.01

137


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


4.62 0.000003 0.13 436.43 378.21 0.02


6.1 0.000001 0.08 1017.82 400 0.01


Rio Bucarein 1031.86 T=100 Atual 96.8 0.91 5.85 4 6.08 0.000754 2.07 47.55 400 0.32

Rio Bucarein 1020

Bridge



5.69 0.000003 0.13 978.7 400 0.02

Rio Bucarein 990 T=15 Atual 49.2 1 4.34 4.35 0.000009 0.17 445.11 398.13 0.03


5.69 0.000003 0.12 983.32 400 0.02



5.69 0.000004 0.19 955.27 400 0.03



5.69 0.000004 0.15 978.85 400 0.02



5.69 0.000004 0.16 963.19 399.96 0.02



5.69 0.000003 0.14 969.94 400 0.02



5.69 0.000003 0.14 978.44 400 0.02



5.69 0.000003 0.14 993.04 400 0.02



5.69 0.000003 0.14 990.61 400 0.02



5.69 0.000002 0.12 1065.29 400 0.02

138


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



5.69 0.000003 0.13 1000.13 400 0.02



5.69 0.000003 0.15 1009.12 400 0.02



5.69 0.000003 0.16 994.89 400 0.02



5.69 0.000003 0.16 996.42 400 0.02



5.69 0.000003 0.15 994.28 400 0.02



5.69 0.000004 0.19 908.88 400 0.03



5.69 0.000005 0.18 884.08 400 0.03



5.69 0.00001 0.24 872.83 400 0.04



5.69 0.00001 0.26 871.24 400 0.04



Rio Bucarein 816.75 Bridge


4.19 0.000012 0.21 379.76 339.02 0.04



4.19 0.00001 0.2 406.86 332.81 0.04



4.19 0.000014 0.25 378.82 328.44 0.04

139


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude




Rio Bucarein 750

Culvert


3.75 0.000026 0.3 247.14 300.06 0.06


4.97 0.000005 0.17 633.48 332.22 0.03


3.74 0.000026 0.3 231.15 277.8 0.06


4.97 0.000005 0.17 589.68 328.03 0.03


3.74 0.000115 0.63 225.25 273.02 0.13


4.97 0.000026 0.39 571.13 300.97 0.06


3.74 0.000096 0.6 241.08 278.09 0.12


4.97 0.000024 0.38 590.55 299.33 0.06


3.74 0.000078 0.6 264.1 286.5 0.11


4.97 0.000021 0.39 619.06 294.69 0.06


3.74 0.000081 0.66 264.82 287.13 0.11


4.97 0.000022 0.42 623.97 308.03 0.06


3.74 0.000023 0.3 264.81 288.58 0.06


4.97 0.000005 0.17 641.05 328.74 0.03


3.74 0.000087 0.57 259.98 293.19 0.11


4.97 0.000022 0.36 646.2 330.59 0.06



Rio Bucarein 600

Bridge



4.74 0.000018 0.3 624.09 321.61 0.05

140


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



4.74 0.000016 0.31 649.99 322.65 0.05



4.74 0.000015 0.31 649.11 317.67 0.05



4.74 0.000013 0.29 678.56 321.28 0.05



4.74 0.000013 0.29 684.34 321.75 0.05

Rio Bucarein 521.86 T=15 Atual 70.5 0 3.59 3.59 0.000022 0.31 371.43 290.65 0.06


4.74 0.000011 0.27 733.28 338.28 0.04

Rio Bucarein 519.74 T=15 Atual 70.5 -0.01 3.59 3.59 0.000019 0.29 395.91 307.37 0.05

Rio Bucarein 519.74 T=100 Atual 136.8 -0.01 4.74

4.74 0.00001 0.26 776.48 359.39 0.04



4.74 0.000012 0.26 746.66 377.02 0.04



4.74 0.000012 0.26 745.52 376.69 0.04



4.74 0.00001 0.25 761.6 349.16 0.04



4.74 0.000014 0.29 750.59 362.83 0.05



4.74 0.000015 0.29 748.97 363.31 0.05



4.74 0.000013 0.3 782.6 377.4 0.05



4.74 0.000013 0.29 778.5 362.71 0.05

141


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



4.74 0.000012 0.27 790.43 363.43 0.04



4.74 0.000017 0.3 688.43 373 0.05

Rio Bucarein 420 T=15 Atual 70.5 0.03 3.58 3.59 0.000034 0.33 343 266.57 0.07


4.74 0.000017 0.3 670.7 314.73 0.05



4.74 0.000019 0.37 642.53 319.45 0.06



4.74 0.000017 0.34 662.65 319.89 0.05



4.74 0.000016 0.34 671.26 349.56 0.05



4.74 0.000017 0.34 678.44 355.59 0.05



4.74 0.000018 0.35 659.85 347.85 0.05



4.74 0.000016 0.32 694.23 364.6 0.05



4.74 0.000017 0.35 659.67 335.53 0.05



4.74 0.000018 0.38 652.33 359.08 0.06

Rio Bucarein 330 T=15 Atual 70.5 -0.07 3.58 3.58 0.00004 0.44 302.5 273.08 0.08

Rio Bucarein 330 T=100 Atual 136.8 -0.07 4.73

4.74 0.000018 0.36 673.98 358.16 0.05



4.74 0.000013 0.3 667.58 339.81 0.05

142


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



4.74 0.000011 0.29 712.4 358.48 0.04



4.74 0.000013 0.33 662.95 334.24 0.05



4.74 0.000014 0.31 648.38 328.72 0.05



4.74 0.000014 0.32 641.65 308.16 0.05

Rio Bucarein 281.86 T=15 Atual 70.5 -0.07 3.41 1.86 3.57 0.00078 1.74 40.99 257 0.33

Rio Bucarein 281.86 T=100 Atual 136.8 -0.07 4.39 2.68 4.7 0.001092 2.5 55.38 296.41 0.41



3.4 0.000033 0.39 332.5 259.19 0.07



3.4 0.000036 0.41 304.94 214.64 0.07

Rio Bucarein 215.07 T=100 Atual 136.8 -0.22 4.44 4.45 0.000022 0.39 570.91 276 0.06


3.4 0.000036 0.41 308.71 214.61 0.07



3.39 0.00005 0.52 282.77 260.2 0.09



3.39 0.000062 0.58 259.32 253.48 0.1



3.39 0.000031 0.4 317.94 246.71 0.07



3.39 0.000037 0.45 301.51 213.57 0.08



3.39 0.000009 0.21 300.97 255.17 0.04

143


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude



3.39 0.000037 0.46 304.12 230.28 0.08



3.39 0.000036 0.44 302.85 208.52 0.08



3.39 0.000034 0.4 287.17 208.78 0.07



3.39 0.000034 0.4 287.72 209.82 0.07



3.39 0.000026 0.22 319.9 208.6 0.06



3.39 0.000029 0.34 305.28 209.21 0.06



3.39 0.000032 0.4 289.92 208.64 0.07



3.39 0.000035 0.43 282.73 209.16 0.07



3.39 0.000048 0.51 255.89 208.98 0.09



3.39 0.000072 0.6 236.87 207.7 0.1



3.39 0.000069 0.56 245.22 208.74 0.1



3.39 0.000077 0.52 240.67 209.55 0.1



144


Cota Mínima

da Seção

(m)

Cota do Nível

d'água (m)

Altura Crítica

do Nível d'água

(m)

Altura da

Linha de

Energia (m)


Energia (m/m)


(m/s)

Área Molhada

(m²)

Largura Máxima

da Lâmina

de Água (m)

Nº de Froude


Rio Bucarein 11.86

Bridge

Rio Bucarein 0 T=15 Atual 81.9 -0.85 2.27 2.27 2.49 0.005169 2.59 52.55 141.24 0.66

Rio Bucarein 0 T=100 Atual 168.1 -0.85 2.56 2.56 2.77 0.005357 2.86 106.15 198.51 0.69

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Análise Hidrológica e Hidráulica da Sub-Bacia do Rio Bucareinsistemabu.udesc.br/pergamumweb/vinculos/000000/... · MODELAGEM HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA DA SUB-BACIA DO RIO BUCAREIN