Canal - Memorial de Calculo

ENGENHARIA CIVIL – Portos, Rios e Canais Professor/Orientador: Engº Paulo Vaz Filho

Aluno: Alexandre Belardinuci Scache

1 – Apresentação

Este relatório apresenta os estudos desenvolvidos para elaboração do Projeto

Básico de um canal no Município de Araraquara, Estado de São Paulo. Desenvolvido

por alunos do Curso de Graduação em Engenharia Civil das Faculdades Integradas de

Araraquara – Logatti, o local em questão é a micro-bacia do Córrego Marivan.

O Córrego do Marivan, local izado a Noroeste do Município com

1,421 km de extensão, integra à Bacia do Ribeirão das Cruzes, com uma

micro bacia de aproximadamente 1,9 km² e perímetro de 5,549 km.

A Bacia do Córrego marivan, atualmente com 70% de sua área

urbanizada e impermeabil izada é potencialmente caracterizada por uma

ocupação de f ins comerciais e residenciais e parte restante ocupada por

parcelas de uso rural e áreas de proteção permanentes.

Este potencial urbanização e consequentemente impermeabil ização

do solo, imprimiram à Bacia e ao Córrego do Marivan uma situação

clássica porem ameaçadora de alteração ciclo hidrológica, de

transferência de impactos pluviais às regiões baixas, aumento da

velocidade do escoamento superfic ial, redução do tempo de

concentração do deflúvio, erosão, assoreamento e poluição do Córrego

das Cruzes, manancial superf ic ial responsável por 30% do

abastecimento público municipal.

2 – Introdução

Com sua fundação ocorr ida em 22 de Agosto de 1817, o Município

de Araraquara está local izado na região central do Estado de São Paulo,

- 1 -



distante 270 km da capital. Ocupando uma área de aproximadamente

1.006 km², lat itude de 21º48’21”e longitude de 48º10’52”, apenas 76,5

km² (76.559.770,67m²) cerca de 7,6 % do seu terr itór io é ocupado por

sua área urbana. Possui cl ima “Tropical de Alti tude” CWA pela

classif icação Köppen, tendo como característ icas duas estações bem

definidas, com verão apresentando temperaturas e pluviosidade

elevadas e com inverno de baixa pluviosidade e temperaturas amenas.

Geologicamente situa-se em uma área integrante do planalto Ocidental

formado pelos derrames de lavas processadas durante o período

triássico ou jurássico. Seu relevo é levemente ondulado com alt itude

média de 646 m acima do nível do mar. Sua vegetação primária

apresentava espécies do t ipo peroba, pau d’alho, f igueira branca, entre

outras, vegetação cujas característ icas pertence à áreas de solo t ipo

Latossolo Roxo.

Em relação à sua hidrografia, o Município de Araraquara está

local izado em duas Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos, a

do Mogi-Guaçú – UGRHI 9 e a do Tietê – Jacaré – UGRHI 13 criadas

através da Lei Estadual nº 9.034/94 .

Figura 1: Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos- 2 -



Araraquara apresenta um perfi l moderno em seu desenvolvimento

urbano, caracterizado pela qual idade de vida oferecida aos seus

moradores. Sua urbanização, arborização, jardins e praças, além de um

alto IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), são algumas de suas

característ icas que merecem ser relevadas.

Porém, todo este desenvolvimento não foi capaz de conter um

crescimento urbano desordenado que inf luenciou de forma negativa em

sua preservação ambiental. Com uma superfíc ie de drenagem

aproximada de 1,9 km² (1.906.431,08 m²), a micro-bacia do Córrego

Marivan está local izada à noroeste da zona urbana do Município de

Araraquara, em uma região de grande concentração populacional, o que

torna sua preservação ainda mais dif íci l de ser mantida.

3 – Objetivo

Este trabalho tem por objetivo caracterizar a micro-bacia do

Córrego Marivan com a proposta de implantação de um canal de

drenagem superfic ial naquele local, visando sua preservação e

minimizando os efeitos nocivos da urbanização desordenada, devido a

importância de sua contr ibuição ao sistema de abastecimento de água

ao Município de Araraquara.

- 3 -



4 – Metodologia de Cálculos

Para a formulação do projeto de implantação do canal de

drenagem superfic ial do Córrego Marivan, foram real izados os seguintes

trabalhos:

Levantamento de informações, tais como a equação de chuvas

para Araraquara, junto aos órgãos públicos;

Consultas a materiais didáticos de hidrologia, juntamente com a

execução dos cálculos necessários;

Trabalhos de campo;

Visita técnica ao local proposto para implantação do canal.

4.1 – Caracterização da Micro-Bacia do Córrego Marivan

A caracterização da micro-bacia hidrográfica quanto à sua

local ização no Município de Araraquara, com a f inal idade de aval iar a

importância da sua contr ibuição ao sistema de abastecimento de água

do município, juntamente com a necessidade de sua preservação

ambiental, foi real izada uti l izando as informações obtidas junto ao

Departamento Autônomo de Água e Esgoto de Araraquara (DAAE) e

Departamento de Águas e Energia Elétr ica do Estado de São Paulo

(DAEE “s ite”).

4.2 – Caracterização Hidrológica

- 4 -



Todas as informações hidrológicas, tais como área de contribuição

da micro-bacia hidrográfica, coordenadas geográficas do ponto de

estudo, tempo de concentração, índice pluviométrico, vazões media e

mínima, entre outras informações, foram obtidas através de cálculos

real izados conforme o Manual de Cálculo das Vazões Máximas, Médias e

Mínimas nas Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo.

4.3 – Área de Contribuição da micro-bacia do Córrego Marivan

A área de contr ibuição da micro-bacia hidrográfica do Córrego

Marivan foi calculada uti l izando mapa fornecido pelo DAAE elaborado

através de levantamento feito em 2.003, por foto aérea na escala

1:2.000, pela empresa AEROCARTA.

Figura 2: Foto aérea do local de projeto integrante das 128 fotos do levantamento (DAAE).

- 5 -



4.4 – Densidade de Drenagem (Dd)

Para o cálculo da densidade de drenagem foi calculada uti l izando

a equação à seguir:

AL

Dd ∑= (1)

Onde:

Dd = Densidade de drenagem (km/km2)

∑ L = Comprimento total de todos os cursos d’água (km)

A = Área de contr ibuição da bacia (km2)

4.5 – Declividade Equivalente Constante

A decl ividade equivalente constante foi calculada através da média

das várias decl ividades ao longo do curso d’água.

LCCI⋅

−=%75

%10%852 (2)

Onde:

%85C = Cota de montante a 85% do comprimento do curso d’água.

%10C = Cota de jusante a 10% do comprimento do curso d’água.

L = Comprimento do curso d’água.

- 6 -



4.6 - Tempo de Concentração (Tc)

O cálculo do tempo de concentração foi real izado através da equação à

seguir:

385,02

*57

=

SLiTc

(3)

Onde:

Tc = Tempo de concentração (min)

L = Comprimento do talvegue do r io (km)

S = Decl ividade equivalente (m/km)

4.7 – Intensidade da Chuva (I )

A intensidade da chuva foi calculada uti l izando a Equação de

Chuvas de Araraquara “DAEE – FCTH” (Martinez e Magni) “Posto do

Chibarro”– C5-017.

( )[ ] ( )[ ]

−−−+++= −−

1**9010,04772,0*151429,215*4618,32 5482,08684,0

TTInInTcTcI

(4)

- 7 -



Onde:

I = Intensidade da chuva (mm/h)

Tc = Tempo de concentração (min)

T = Período de retorno em (anos)

4.8 – Vazão de projeto (Qproj)

O cálculo da vazão de projeto foi real izado através do Método

Racional, devido à bacia possui uma área inferior a 2 km².

AICQproj **= (5)

Onde:

Qproj = Vazão de projeto ou de cheia (m3/s)

C = Coeficiente de escoamento superfic ial (adimensional)

I = Intensidade da chuva (mm/h)

A = Área de contr ibuição da bacia (km2)

4.9 – Determinação da Seção do Canal

Para a determinação da seção do canal foi necessário a adoção de

alguns parâmetros mostrados à seguir, sem os quais não seria possível a

real ização dos cálculos.

4.9.1 – Material do Canal

- 8 -



O material adotado para os cálculos da seção do canal foi o

concreto. O coefic iente de rugosidade para o t ipo de material adotado

foi η = 0,016 para concreto em condições regulares, conforme a tabela

à seguir. Poderia ter sido uti l izado um coefic iente de rugosidade para

um concreto em condições boas ou muito boas, porém, à favor da

segurança, foi uti l izado um coefic iente menos favorável.

Tabela 1 - Valores do Coefic iente de Rugosidade da Equação de Manning

NATUREZA DAS PAREDESCONDIÇÕES

MuitoBoas

Boas Regulares Más

Tubos de ferro fundido sem revestimento .......................................... 0,012 0,013 0,014 0,015Idem, com revestimento de alcatrão ................................................... 0,011 0,012 0,013 -Tubos de ferro galvanizado ................................................................ 0,013 0,014 0,015 0,017Tubos de bronze ou de vidro .............................................................. 0,009 0,010 0,011 0,013Condutos de barro vitrificado, de esgotos .......................................... 0,011 0,013 0,015 0,017Condutos de barro, de drenagem ........................................................ 0,011 0,012 0,014 0,017Alvenaria de tijolos com argamassa de cimento: condutos dede esgoto, de tijolos ............................................................................

0,012 0,013 0,015 0,017

Superfícies de cimento alisado ........................................................... 0,010 0,011 0,012 0,013Superfícies de argamassa de cimento ................................................. 0,011 0,012 0,013 0,015Tubos de concreto .............................................................................. 0,012 0,013 0,015 0,016Condutos de aduelas de madeira ........................................................ 0,010 0,011 0,012 0,013Calhas de pranchas de madeira aplainada .......................................... 0,010 0,012 0,013 0,014Idem, não aplainada ........................................................................... 0,011 0,013 0,014 0,015Idem, com pranchões ......................................................................... 0,012 0,015 0,160 -Canais com revestimento de concreto ............................................ 0,012 0,014 0,016 0,018Alvenaria de pedra argamassada ........................................................ 0,017 0,020 0,025 0,030Alvenaria de pedra seca ..................................................................... 0,025 0,033 0,033 0,035Alvenaria de pedra aparelhada ........................................................... 0,013 0,014 0,015 0,017Calhas metálicas lisas (semicirculares) .............................................. 0,011 0,012 0,013 0,015Idem, corrugadas ................................................................................ 0,023 0,025 0,028 0,030Canas de terra, retilíeos e uniformes .................................................. 0,017 0,020 0,023 0,025Canais abertos em rocha, lisos e uniformes ....................................... 0,025 0,030 0,033 0,035Canais abertos em rocha, irregulares ou de parede de pedrairregulares e mal arrumadas ...............................................................

0,035 0,040 0,045 -

Canais dragados ................................................................................. 0,025 0,028 0,030 0,033Canais curvilíneos e lamosos ............................................................. 0,023 0,025 0,028 0,030Canais com leito pedregoso e vegetação aos taludes ......................... 0,025 0,030 0,035 0,040Canais com fundo de terra e taludes empedrados .............................. 0,028 0,030 0,033 0,035

ARROIOS E RIOS Limpos, retilíneos e uniformes ........................................................... 0,025 0,028 0,030 0,033

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Como em 1, porém com vegetação e pedras ...................................... 0,030 0,033 0,035 0,040Com meandros, bancos e poços poucos profundos, limpos ............... 0,035 0,040 0,045 0,050Como em 2, águas baixas, declividades fracas .................................. 0,040 0,040 0,045 0,050Como em 3. com vegetação e pedras ................................................. 0,033 0,035 0,040 0,045Como em 4, com pedras ..................................................................... 0,045 0,050 0,055 0,060Com margens espraiadas, pouca vegetação ....................................... 0,050 0,060 0,070 0,080com margens espraiadas, muita vegetação ......................................... 0,075 0,100 0,125 0,150

Fonte: Apostila de Canais: Ábacos, Figura e Tabelas do Depto de Hidráulica e Saneamento da FIAR

4.9.2 – Declividade de Fundo do Canal ( I )

Para que não ser ultrapassada a velocidade permit ida para canais

à céu aberto, cujo bom senso recomenda ser no máximo 4 m/s, a

decl ividade de fundo adotada para a real ização dos cálculos foi I =

0,002 m/m.

4.9.3 – Determinação do Talude

A relação adotada entre as dimensões horizontais e vert icais do

talude da seção transversal do canal foi de 2H : 1V.

4.9.4 – Seção de Máxima Eficiência

Para a obtenção da seção transversal trapezoidal do canal de

drenagem com o menor custo possível, a mesma foi calculada como uma

seção de máxima eficiência, para tanto foi ut i l izado o Método de

Dimensionamento de Canais do Prof. Bandini (EESC/USP) através

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equação à seguir, que garante a condição para que ocorra o M.P.M.

(Mínimo Perímetro Molhado).

( )zzyobm −+== 21*2 (6)

Onde:

b = Largura da base do canal trapezoidal (m)

yo = Altura da lâmina d’agua (m)

z = Relação H:V do talude (m)

4.9.5 – Determinação do Coeficiente Dinâmico (M)

A determinação do Coeficiente Dimânico foi obtida através da

seguinte equação:

83

*

=

IQM η (7)

Onde: M = Coeficiente dinâmico

Q = Vazão (m³/s)

η = Coefic iente de rugosidade

I = Decl ividade de fundo (m/m)

4.9.6 – Determinação da Altura da Lâmina d’Água (yo)

A determinação da lâmina d’agua foi obtida através da seguinte

equação, cujo coefic iente de forma K é dada pela tabela abaixo:

- 11 -



KMyo = (8)

Onde:

yo = Altura da lâmina d’agua (m)

M = Coefic iente dinâmico

K = Coefic iente de forma

Tabela 2 - Valores do Coeficiente de Forma K

b/yo Z=0,00 Z=0,50 Z=1,00 Z=1,25 Z=1,50 Z=1,75 Z=2,000,00 - 0,530 0,771 0,859 0,935 1,001 1,0610,25 0,343 0,665 0,868 0,945 1,102 1,072 1,1260,50 0,516 0,778 0,954 1,023 1,083 1,138 1,1870,75 0,649 0,875 1,032 1,093 1,149 1,199 1,2451,00 0,760 0,961 1,103 1,159 1,210 1,257 1,2991,25 0,856 1,038 1,168 1,221 1,268 1,311 1,3511,50 0,942 1,109 1,229 1,278 1,322 1,362 1,4001,75 1,020 1,175 1,586 1,332 1,373 1,411 1,4462,00 1,091 1,236 1,340 1,383 1,422 1,458 1,4912,25 1,156 1,293 1,392 1,432 1,469 1,502 1,5342,50 1,217 1,347 1,440 1,478 1,513 1,545 1,5752,75 1,275 1,398 1,486 1,523 1,556 1,586 1,6153,00 1,329 1,446 1,531 1,565 1,597 1,626 1,6543,25 1,380 1,493 1,573 1,606 1,637 1,665 1,6913,50 1,429 1,537 1,614 1,646 1,675 1,702 1,7273,75 1,475 1,579 1,653 1,684 1,712 1,738 1,7624,00 1,520 1,620 1,692 1,721 1,748 1,773 1,7964,25 1,562 1,659 1,728 1,757 1,782 1,806 1,8294,50 1,603 1,697 1,764 1,791 1,816 1,839 1,8614,75 1,643 1,734 1,798 1,825 1,849 1,871 1,8935,00 1,681 1,770 1,832 1,858 1,881 1,903 1,9235,25 1,718 1,804 1,865 1,889 1,912 1,933 1,9535,50 1,754 1,837 1,896 1,921 1,942 1,963 1,9835,75 1,788 1,870 1,927 1,951 1,972 1,992 2,0116,00 1,822 1,902 1,958 1,980 2,001 2,021 2,0396,25 1,855 1,933 1,987 2,009 2,030 2,048 2,0666,50 1,887 1,963 2,016 2,038 2,057 2,076 2,0936,75 1,918 1,992 2,044 2,065 2,084 2,102 2,1207,00 1,948 2,021 2,072 2,092 2,111 2,129 2,1457,25 1,978 2,049 2,099 2,119 2,137 2,154 2,1717,50 2,007 2,077 2,125 2,145 2,163 2,180 2,1967,75 2,035 2,103 2,151 2,145 2,188 2,204 2,2208,00 2,063 2,130 2,177 2,195 2,213 2,229 2,2448,25 2,090 2,156 2,202 2,220 2,237 2,253 2,2688,50 2,116 2,181 2,226 2,244 2,261 2,276 2,2918,75 2,412 2,206 2,250 2,268 2,284 2,299 2,3149,00 2,168 2,231 2,274 2,291 2,307 2,322 2,3369,25 2,193 2,255 2,297 2,314 2,330 2,345 2,3589,50 2,218 2,278 2,320 2,337 2,352 2,367 2,3809,75 2,242 2,302 2,343 2,359 2,374 2,388 2,402

10,00 2,266 2,325 2,365 2,381 2,396 2,410 2,42310,25 2,289 2,347 2,387 2,403 2,418 2,431 2,444

- 12 -



10,50 2,312 2,369 2,408 2,424 2,439 2,452 2,46510,75 2,335 2,391 2,430 2,445 2,459 2,473 2,48511,00 2,357 2,413 2,451 2,446 2,480 2,493 2,50511,25 2,379 2,434 2,471 2,487 2,500 2,513 2,52511,50 2,401 2,455 2,492 2,507 2,520 2,533 2,54511,75 2,422 2,475 2,512 2,527 2,540 2,552 2,56412,00 2,443 2,496 2,532 2,546 2,559 2,572 2,58312,25 2,464 2,516 2,552 2,566 2,790 2,561 2,60212,50 2,484 2,536 2,571 2,585 2,598 2,610 2,621

Fonte: Apostila de Canais: Ábacos, Figura e Tabelas do Depto de Hidráulica e Saneamento da FIAR

5 – Memória de Cálculo

5.1 – Área de Contribuição da micro-bacia do Córrego Marivan (A)

A área da micro-bacia do Córrego Marivan é de 1,9 km².

5.2 – Densidade de Drenagem (Dd)

A densidade de drenagem foi calculada uti l izando a equação 1.

275,09,1

421,1kmkm

AL

Dd === ∑

Onde:

∑L = 1,421 km (comprimento do curso)

5.3 – Declividade Equivalente Constante

LCCI⋅

−=%75

%10%852 => mmI /02439,0

42,421.1%7500,63700,663

2 =⋅

−=

- 13 -



5.4 - Tempo de Concentração (Tc)

O tempo de concentração foi calculado uti l izando a equação 3.

min30,2739,24

898,1*57*57385,02385,02

=

=

=

SLiTc

5.5 – Intensidade da Chuva

A intensidade da chuva crí t ica foi calculada uti l izando a equação 4

e Tempo de Retorno (T) de 100 anos, segundo a orientação contida no

Manual de Cálculo das Vazões Máximas, Médias e Mínimas nas Bacias

Hidrográficas do Estado de São Paulo conforme mostra a tabela à

seguir.

Tabela 3 – Período de Retorno (T) Mínimos

OBRAS DE MICRO DRENAGEM TIPOS DE USO EOCUPAÇÃO DO SOLO T (ANOS)

Galeria e RuasResidencial 2

Comercial, Edif. Públicos 5Comercial, Alta Valorização 5 a 10

OBRAS DE MACRO DRENAGEM TIPO DE REVESTIMENTO T (ANOS)

Canal a céu aberto

TerraGabião

Pedra ArgamassadaRachão

50

Concreto 100Pontes, Bueiros e Estruturas Afins Concreto 100

Canal em galeria Concreto 100Diques marginais (em áreas urbanas) Concreto 100

Fonte: Manual de Cálculo das Vazões Máximas, Médias e Mínimas nas Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo – 1994

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( )[ ] ++⋅= − 8684,0, 154618,32 TcI TTc

( )[ ]

−⋅−−⋅+⋅+ −

1lnln9010,04772,0151429,2 5482,0

TTTc

( )[ ] ++⋅= − 8684,0, 1530,274618,32TTcI

( )[ ]

−⋅⋅−−⋅+⋅+ −

1100100lnln9010,04772,01530,271429,2 5482,0

hmmmmI TTc 90,135

min2650,2, ==

5.6 – Vazão de projeto (Qproj)

A vazão de projeto foi calculada uti l izando a equação 5, Método

Racional. Para o cálculo da vazão uti l izaremos o coeficiente de

escoamento superfic ial C = 0,60, fazendo uma média dos dados obtidos

através da tabela à seguir:

Tabela 4 – Coeficiente de Escoamento Superficial

USO DO SOLO OU GRAU VALORESDE URBANIZAÇÃO Mínimos Máximos

Área totalmente urbanizadaUrbanização futura 0,50 0,70

Área parcialmente urbanizadaUrbanização moderada

0,35 0,50

Área predominantemente deplantações, pastos, etc

Urbanização atual0,20 0,35

Fonte: Manual de Cálculo das Vazões Máximas, Médias e Mínimas nas Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo – 1994

smAICQproj ³94,1549,190,13560,0 =⋅⋅=⋅⋅⋅=

5.7 – Determinação da Seção Transversal do Canal

- 15 -



Para a determinação da seção transversal do canal foram

uti l izados os seguintes dados:

Material do Canal: Concreto em condições regulares (η = 0,016)

Taleudes: 2H : 1V

Decl ividade de Fundo: I = 0,002 m/m

Vazão Máxima de Projeto: Q = 154,94 m³/s

Como o canal é de Mínimo Perímetro Molhado (M.P.M), pela

equação 6 foi obtido:

( ) ( ) 50,0472,02²21*21*2 2 ≅=−+=−+== zzyobm

O cálculo do Coefic iente Dinâmico foi calculado através da equação 7.

51,4002,0

94,154*016,0* 83

83

=

=

=

IQM η

O cálculo da altura da lâmina d’água foi calculado através da equação 8.

mKMyo 00,4799,3

187,151,4 ≅===

Assim, o cálculo da largura da base do canal foi obtido através da

seguinte equação:

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mbbyobm 00,2

00,450,0 =⇒=⇒= ;

Diante dos cálculos efetuados e dos parâmetros adotados para o

cálculo da seção transversal do canal, esta terá as seguintes

característ icas geométricas:

yo

medidas em metros - sem escalaSeção Transversal

4.50

4.00

V=1

H=2

2.00 b

18.00

20.00

Figura 3 – Seção Transversal

Uma vez determinada a área da seção transversal, foi calculado o

valor da velocidade de escoamento, cujo valor não deve exceder 4 m/s.

²00,4000,4*2

00,200,18 mA =

+=

!/87,300,4094,154 OKsm

AQV ⇒===

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6 – Bibl iografia

PORTO, RODRIGO DE MELO Hidráulica Básica. EESC-USP, São Carlos/SP 2004.

Manual de Cálculo das Vazões Máximas, Médias e Mínimas nas Bacias Hidrográficas

do Estado de São Paulo. São Paulo/SP 1994.

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ANEXO 1Fotos

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Foto 1: Início do Canal

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Foto 2: Exutório da Bacia do Córrego Marivam.

Foto 3: Exutório da Bacia do Córrego Marivam (Represa das Cruzes)

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ANEXO 2Desenhos

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Documents

Canal - Memorial de Calculo