SIMULAÇÃO DE VAZÕES MÁXIMAS EM UMA MICROBACIA URBANA EM JUAZEIRO DO NORTE, CEARÁ. Autor(es): Renato de Oliveira Fernandes; Thaís Bento da Silva;

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1 SIMULAÇÃO DE VAZÕES MÁXIMAS EM UMA MICROBACIA URBANA EM JUAZEIRO DO NORTE, CEARÁ. Autor(es): Renato de Oliveira Fernandes; Thaís Bento da Silva; Luciene Galdino da Silva; Rony Lopes Lunguinho.

2 Contextualização O impacto da urbanização nas vazões máximas SMDU, 2012.

3 Contextualização Nas bacias hidrográficas urbanas brasileiras os dados observados de vazões são escassos ou ausentes devido à falta de instrumentos instalados nessas bacias; Como alternajva é comum a modelagem da vazão pelo uso de técnicas estalsjcas ou de modelos hidrológicos; O método do Departamento de Serviço de Conservação do Solo (SCS) dos Estados Unidos (atual Natural Resources ConservaDon Service - NRCS) que usa a Curva Número (CN) para representar os Jpos, usos e ocupação dos solos é um dos métodos mais usados.

4 Metodologia adotada 1 HIDROGRAMAS DE VAZÕES MÁXIMAS 4 MODELO ABC6 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO MAPA DOS GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS (A,B,C,D) MAPA DE USO E OCUPAÇÃO DA BACIA DADOS MORFOMÉTRICOS Lombarde Neto et. al TIPOS DE SOLOS (EMBRAPA) 2 MAPA DE CN 3

5 Área de estudo A caracterização morfométrica da microbacia Riacho dos Touros foi realizada com auxílio do ArcGIS 9.3 (ESRI, 2009) a parjr das imagens do Modelo Digital de Elevação (DEM) do projeto TOPODATA Área da bacia igual a 46,97 km²; perímetro de 42,827 km; rio principal com km de extensão e declividade média 12,26 m/km.

6 O método SCS para esvmavva vazões Precipitação efevva: P e = (P 0,2. S)2 P + 0,8. S, se P > 0,2. S S = CN 254 Em que: P e é a precipitação efetiva, ou escoamento superficial (mm) P é a precipitação acumulada de um evento (mm) S é a retenção potencial do solo (mm) CN é chamado de número da curva (adimensional)

7 CN para Bacias Urbanas Tucci (2002)

8 Chuva de projeto IDF - Intensidade-duração-frequencia ) m40 (m 35 a 30 im á x 25 m a h u v C Período de Retorno: 50 anos Período de Retorno: 10 anos 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 03:00 03:30 i m a K. T ( D b) c Tempo (hh:mm) Local: Município de Quixeramobim Duração da chuva (D)=3,7 horas (maior valor do tempo de concentração)

9 Tempo de concentração Nome Equação Bransby-Willians t c = 306. Dooge Kerby L 5280 ( 1 A 0,1 0,2. S ) i t c = 70,8. ( A0,41 0,17 S ) i L. c t c = 7,23. ( S i 0,5 )0,467 Kirpich I t c = 0,0196. ( L3 h )0,385 Onda Cinemática t c = 55. ( n0,6. L 0,6 I 0,4. S i 0,3 ) SCS Padrão ABC6 t c = 0,43. L0,8 S i 0,5 (1000 CN 9)0,7 t c = A 2 Em que: L- é o comprimento do talvegue (m) A é a área da bacia (km 2 ) S i é a declividade equivalente (m/km) c é a rugosidade de retardo (adimensional) h é a diferença de cotas (m) n é a rugosidade de Manning (adimensional) I é a intensidade da chuva (mm/h) CN é o número da curva número do método SCS

10 Tipos de solos Areia Silte Argila Geração de escoamento em três tipos de solos Solo D Solo C

11 Tipos de uso e ocupação do solo com detalhe da drenagem existente na microbacia do Riacho dos Touros

12 Verificação do mapa de uso e ocupação do solo da microbacia Riacho dos touros

13 Em que: CN médio -valor do CN médio CN i - valor do CN de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia A i - área de cada classe de uso e cobertura do solo da bacia (km 2 ) A t - área total da bacia (km 2 ) A estimativa do valor do CN médio para a bacia indicou o valor de 89. Este valor foi usado no método SCS para estimar a vazão máxima na bacia por três equações para estimativa do tempo de concentração associado aos períodos de retorno de 10 e 50 anos.

14 Mapa de CN (Curva Número) Mapa dos Tipos de solos + Mapa do Uso e Ocupação = Mapa de CN

15 Valores de CN em função da cobertura e do Jpo hidrológico de solo (C e D) para a condição II de umidade do solo na bacia Riacho do Touros Valores de CN Área do solo C CN Área do Solo D Ocupação do solo (Km²) equiv. (Km²) CN equiv. Vegetação rala ,87 84 Vegetação sem folhagem Vegetação ,97 79 Corpos de água Solo exposto ,58 94 Área urbana ,30 92 Áreas predominantemente pavimentado ,10 98 CN Representativo da bacia: 89

16 Análise de sensibilidade Equações adotadas CN: 70 a 95, incremento de 5; Período de retorno: 10 anos; Bransby-Willians Dooge Kerby Kirpich I Onda Cinemática SCS ABC6 Vazão Máxima (m3/s)

17 Tempo de concentração Equação minutos t c horas Equação Dooge 224 3,7 t c = 70,8. ( A0,41 S i 0,17 ) Kirpich I 181 3,0 t c = 0,0196. ( L3 h )0,385 Padrão ABC6 205,6 3,4 t c = A 2 Tempo médio 203,5 3,4 - Em que: L- é o comprimento do talvegue (m) = 17,524 m A é a área da bacia (km 2 ) = 46,969 Km² S i é a declividade equivalente (m/km) = 12,26% h - é a diferença de cotas (m) = 191 m n é a rugosidade de Manning (adimensional) = 0,580 I é a intensidade da chuva associada ao período de retorno (mm/h)

18 Modelo hidrológico ABC6

19 Hidrogramas de vazões máximas A. B. Vazões (m³/s) Período de Retorno: 10 anos Dooge (3,73 h) Kirpch I (3,02 h) ABC6 (3,4 h) Tempo médio (3,4 h) Vazões (m³/s) Período de Retorno: 50 anos Dooge (3,73 h) Kirpch I (3,02 h) ABC6 (3,4 h) Tempo médio (3,4 h) 00:30 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30 07:30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 Tempo (hh:mm) 00:30 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30 07:30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 18:30 Tempo (hh:mm) Hidrogramas de vazões máximas para microbacia do Riacho Touro simulados pelo método do SCS para três equações de tempo de concentração associados aos períodos de retorno de 10 (A) e 50 anos (B) e CN de 89.

20 CONSIDERAÇÕES FINAIS Este estudo avaliou a geração de vazões máximas na microbacia do Riacho dos Touros, localizada na cidade de Juazeiro do Norte, Ceará; A caracterização do uso e ocupação da microbacia indicou que aproximadamente 53% da área total estão urbanizadas com predominância de edificações e pavimentos rodoviários; As altas taxas de urbanização na microbacia, representado no método do SCS pelo o valor alto do CN, se reflejram nas vazões máximas simuladas; A elevação dos picos de vazões geram riscos de enchentes e alagamentos na cidade em estudo; Este trabalho apresentou hidrogramas de vazões máximas que podem servir como base para o dimensionamento de obras de drenagem e determinação dos riscos de inundações na microbacia.

21 CONSIDERAÇÕES FINAIS O uso de sensoriamento remoto e ferramentas de SIGs possibilitaram a caracterização morfométrica da microbacia do Riacho dos Touros e obtenção do valor do CN representajvo; O valor do CN objdo indica que a bacia encontra- se densamente urbanizada; As altas taxas de urbanização na microbacia se reflejram em valores altos do escoamento superficial. Nos hidrogramas de vazões máximas mostrados a segu irpodemos observar que a vazão máxima simulada para o tempo de concentração médio é de 153 m 3 /s e 233 m 3 /s para os períodos de retorno de 10 e 50 anos, respecjvamente.

22 REFERÊNCIAS ALVES, P. R.; SANTOS, E. R. S.; FERREIRA, N. C.; SILVA, M. V. A.; RAMOS, H. F. Avaliação da Impermeabilização do Solo na Área Urbana em Goiânia. Anais... XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, CuriJba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p SCS Soil ConservaJon Service. NaJonal Engineering Handbook: SecJon 4, Hydrology ASCE (AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEER). Curve Number Hydrology state of pracjce. Richard H. Hawkinns, Timothys J. Ward, Donald E. Woodward e Joseph A. Van Mullerm. ASCE, 2009, USA, 106 p. CÂMARA G.; SOUZA R. C. M.; FREITAS U. M.; GARRIDO J. SPRING: IntegraJng remote sensingand GIS by object- oriented data modelling. Computers & Graphics, 20: (3) May- Jun CARVALHO Jr., N. R.; SOUZA, L. J. F.; PEREIRA Jr., L. C.; UJlização de imagem Landsat TM na análise da ocupação urbana do município de Goiânia GO. Anais... XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, CuriJba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE

23 MUITO OBRIGADO