Comparacao de Pre e Pos-ocupacao - Grupo C

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UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - UNISINOS 
UNIDADE ACADÊMICA DE GRADUAÇÃO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
CARLOS HENRIQUE MODEL JACOB 
IGOR PIONER MAZZOCATO 
LEANDRO HENRIQUE RAUSCHKOLB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE HIDROGRAMAS DE PRÉ E PÓS-OCUPAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Leopoldo 
2023 
2 
 
 
 
 
 
CARLOS HENRIQUE MODEL JACOB 
IGOR PIONER MAZZOCATO 
LEANDRO HENRIQUE RAUSCHKOLB 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE HIDROGRAMAS DE PRÉ E PÓS-OCUPAÇÃO 
 
 
 
Trabalho apresentado para a Disciplina 
Projeto Orientado: Hidrologia e Drenagem, 
pelo Curso de Engenharia Civil da 
Universidade do Vale do Rio dos Sinos 
(UNISINOS), ministrada pelo Prof. Lucas 
da Silva Tassinari. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Leopoldo 
2023 
3 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Área da bacia já urbanizada ....................................................................... 7 
Figura 2 - Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas ..................................... 8 
Figura 3 – Parâmetros da equação de FAA ................................................................ 9 
Figura 4 – Parâmetro fixo adotado na fórmula do FAA ............................................. 10 
Figura 5 - Hietograma pré-ocupação ......................................................................... 11 
Figura 6 - Hidrograma Unitário (HUT) de pré-ocupação ........................................... 12 
Figura 7 - Hidrograma de Pré-Ocupação .................................................................. 13 
Figura 8 – Parâmetros da equação de McCuen ........................................................ 15 
Figura 9 – Parâmetro fixo adotado na fórmula McCuen ............................................ 16 
Figura 10 – Hietograma de pós-ocupação ................................................................ 17 
Figura 11 - Hidrograma Unitário (HUT) de pós-ocupação ......................................... 18 
Figura 12 - Hidrograma de Pós-Ocupação ................................................................ 19 
Figura 13 - Comparação hidrogramas pré e pós-ocupação ...................................... 19 
 
4 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 - Vazões do Hidrograma Unitário de pré-ocupação.................................... 11 
Tabela 2 - Vazões do Hidrograma Unitário de pós-ocupação ................................... 17 
 
5 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 6 
2 ESTUDO DE PRÉ-OCUPAÇÃO .............................................................................. 7 
2.1 Cálculo do CN ...................................................................................................... 7 
2.2 Definição do tempo de concentração, duração da simulação e intervalo de 
tempo ......................................................................................................................... 8 
2.3 Hietograma, HUT e Hidrograma de projeto ..................................................... 10 
3 ESTUDO DE PÓS-OCUPAÇÃO ............................................................................ 14 
3.1 Cálculo do CN para pós ocupação .................................................................. 14 
3.2 Definição do tempo de concentração, duração da simulação e intervalo de 
tempo para pós ocupação ...................................................................................... 14 
3.3 Hietograma, HUT e Hidrograma de projeto após urbanização ...................... 16 
4 PARECER TÉCNICO ............................................................................................. 20 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 21 
 
6 
INTRODUÇÃO 
Em um estudo anterior, foi avaliada uma região rural de Novo Hamburgo/RS 
(29° 42’ 02’’S e 51° 09’ 10’’O), que passará por um processo denso de urbanização, 
trazendo consigo problemas estruturais, ambientais e sociais. Para tanto, foi 
desenvolvido, através de dados pluviométricos da estação de código: 2951028, curvas 
IDF que se adequem a alguns períodos de chuva. O objetivo agora é, através das 
curvas IDF já definidas, elaborar os hidrogramas de pré e pós-ocupação para estipular 
os impactos dessa urbanização através do método SCS. 
A área total da bacia de contribuição onde ocorrerá esse processo é de 4,57 
km², e cerca de 30% dessa área já se encontra urbanizada. Além disso, segundo o 
regime urbanístico de Novo Hamburgo, a taxa de ocupação para o setor onde se 
encontra a bacia é de 75%. Dentro dos limites da bacia há o caminhamento de um 
arroio, de comprimento aproximando de 3,7 km. 
Para a definição do tipo de solo a qual se encontra a bacia, utilizou-se o estudo 
de classificação hidrológica de solos brasileiros para estimativa da chuva excedente 
com o método SCS, de Sartori et al (2005). Com base nas características do terreno 
e conhecimento prévio do local onde se encontra a bacia, o solo utilizado nesse estudo 
é do tipo C. 
Para a definição dos tempos de concentração, utilizou-se o estudo de Silveira 
(2005), que comparou diversas equações da bibliografia, a fim de fornecer indicadores 
que auxiliem a escolha da equação conforme o caso a ser analisado. Com isso, 
utilizou-se duas equações distintas para o tempo de concentração, uma na análise de 
pré e outra para pós-ocupação. 
Para a definição do tempo de retorno utilizado, buscou-se embasamento em 
outro estudo realizado por Fritsch (2013), que analisou a influência da ocupação do 
solo nas vazões de pico de uma hidrográfica de Pato Branco – PR, além deste, 
segundo Kurek (2012), arbitrariamente se utiliza um tempo de retorno de 10 anos, já 
que muitas vezes não há dados suficientes para se considerar um tempo maior, além 
disso, normalmente duas cheias ao ano não são consideradas, pois podem 
pertencer ao mesmo dado. Desse modo, o estudo a seguir considerou um TR de 10 
anos para sua devida análise. 
7 
2 ESTUDO DE PRÉ-OCUPAÇÃO 
2.1 Cálculo do CN 
Da área total da bacia de 4,57 km², aproximadamente 30% da área está 
urbanizada, como mostra a figura 1. Dessa maneira, considerou-se um CN para lotes 
acima de 4000 m², e outro para relva de 50% a 75% da área. Assim o CN médio para 
análise da pré-ocupação é de 79. Os valores de CN foram obtidos através da tabela 
ilustrada na figura 2. 
Figura 1 - Área da bacia já urbanizada 
 
Fonte: Google Earth (2023). 
 
8 
Figura 2 - Valores de CN para bacias urbanas e suburbanas 
Fonte: Thomaz (2011). 
2.2 Definição do tempo de concentração, duração da simulação e intervalo de 
tempo 
De acordo com as características e dimensões da bacia, procurou-se uma 
fórmula de tempo de concentração que representasse bem os dados disponíveis. Ao 
analisar o estudo realizado por Silveira (2005), encontrou-se uma tabela que 
apresentava fórmulas, em que são exibidos parâmetros individuais para cada 
situação, seja urbana ou rural. Porém, à fim de um estudo com maior precisão e 
veracidade, foi analisado outra tabela com parâmetros mistos, que se aplicariam na 
bacia que conta com parte predominantemente rural e uma parcela de menor área 
9 
urbanística, e assim então, foi escolhido a equação FAA, que possuía critérios 
aceitáveis comparada às demais, para o estudo da bacia. 
Figura 3 – Parâmetros da equação de FAA 
 
Fonte: Silveira (2005). 
As variáreis utilizadas na equação foram: 
• H = 32m, é a diferença de nível da bacia; 
• L = 3,7 km, é o comprimento do arroio que conduz o escoamento; 
• S =0,009 m/m, é a declividade; 
• C = 0,307, é um parâmetro fixo adotado para a equação FAA (Figura 4), 
considerando área rural de 3,17 km² e a área urbanizada de 1,4 km². 
 
10 
Figura 4 – Parâmetro fixo adotado na fórmula do FAA 
 
Fonte: Silveira (2005). 
A equação escolhida determinou um tempo de concentraçãode 2,74 horas. 
Dessa maneira, considerou-se o tempo de duração da chuva igual a duas vezes o 
valor de Tc, sendo de 330 minutos (5,5 horas). O intervalo de tempo para duração da 
simulação é de 0,133 x Tc, sendo definido como 22 minutos. 
A equação IDF utilizada foi a da curva ajustada para um evento de 24 horas, 
realizada em estudo anterior. A seguir, encontram-se as equações FAA e IDF. 
 
Tc = 0,37(1,1-C)𝐿0,5𝑆−0,333 onde, C = adi.; L = km; S = m/m. 
 
 onde, I = mm/h; TR = anos; t = minutos. 
2.3 Hietograma, HUT e Hidrograma de projeto 
O gráfico da figura 5, nos mostra a chuva efetiva, lembrando que nesse método 
nem tudo que chove escoa. Em seguida, na Tabela 1, as vazões do hidrograma 
unitário e posteriormente seu gráfico ao longo do tempo (figura 6). 
 
I = 733,255 
𝑇𝑅0,1524
(𝑡+7,1981)0,7298
 
11 
Figura 5 - Hietograma pré-ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
Tabela 1 - Vazões do Hidrograma Unitário de pré-ocupação 
Índice Tempo 
(min) 
Tempo 
(horas) 
Vazão (m³/s) 
0 0.00 0.00 0.00 
1 22.00 0.37 0.10 
2 44.00 0.73 0.21 
3 66.00 1.10 0.31 
4 88.00 1.47 0.42 
5 110.00 1.83 0.52 
6 132.00 2.20 0.46 
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
0 22 44 66 88 110 132 154 176 198 220 242 264 286 308 330
P
re
ci
p
it
aç
ão
 (
m
m
)
Tempo (min)
Pordenada
Pef
12 
7 154.00 2.57 0.39 
8 176.00 2.93 0.33 
9 198.00 3.30 0.27 
10 220.00 3.67 0.21 
11 242.00 4.03 0.14 
12 264.00 4.40 0.08 
13 286.00 4.77 0.02 
14 308.00 5.13 0.00 
15 330.00 5.50 0.00 
Fonte: Os autores (2023). 
Figura 6 - Hidrograma Unitário (HUT) de pré-ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
Após o cálculo da convolução, obteve-se o hidrograma total de projeto (figura 
7), constando uma vazão pico de 13,27 m³/s ou 34,4 hm³/mês. O volume total de 
reservatório foi de 2,43 hm³. 
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Tempo (horas)
13 
Figura 7 - Hidrograma de Pré-Ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
0 44 88 132 176 220 264 308 352 396 440 484 528 572 616 660
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Tempo (minutos)
Q final (m³/s)
14 
3 ESTUDO DE PÓS-OCUPAÇÃO 
3.1 Cálculo do CN para pós ocupação 
Da área total da bacia de 4,57 km², aproximadamente, 75% pode ser ocupado. 
Dessa maneira, considerou-se um CN para lotes acima de 4000 m², e outro para 
parques de estacionamento, telhados e viadutos. Portanto, o CN médio para análise 
da pós-ocupação é de 83,75. Assim, como no cálculo de pré-ocupação, os valores de 
CN foram obtidos através da tabela da figura 2. 
3.2 Definição do tempo de concentração, duração da simulação e intervalo de 
tempo para pós ocupação 
De acordo com as características e dimensões da bacia, a equação julgada 
como adequada para determinação do tempo de concentração foi a equação de 
McCuen, já que os parâmetros de projeto respeitam os da fórmula, sendo eles a 
declividade e o comprimento, como sugere a figura 8. 
 
15 
Figura 8 – Parâmetros da equação de McCuen 
 
Fonte: Silveira (2005). 
As variáreis utilizadas na equação foram: 
• H = 32m, é a diferença de nível da bacia; 
• L = 3,7 km, é o comprimento do arroio que conduz o escoamento; 
• S =0,009 m/m, é a declividade; 
• i = 35 mm/h, é um parâmetro fixo adotado para a equação de McCuen 
(Figura 9). 
 
16 
Figura 9 – Parâmetro fixo adotado na fórmula McCuen 
 
Fonte: Silveira (2005). 
A equação escolhida determinou um tempo de concentração de 0,97 horas. 
Dessa maneira, considerou-se o tempo de duração da chuva igual a duas vezes o 
valor de Tc, sendo de 116,87 minutos (1,95 horas). O intervalo de tempo para duração 
da simulação é de 0,133 x Tc, sendo definido como 7,77 minutos. 
A equação IDF utilizada foi a da curva ajustada para um evento de 24 horas, 
realizada em estudo anterior. A seguir, encontram-se as equações McCuen e IDF. 
 
Tc = 2,25𝑖−0,7164𝐿0,5552𝑆−0,2070 onde, i = 35 mm/h; L = km; S = m/m 
 
 onde, I = mm/h; TR = anos; t = minutos. 
3.3 Hietograma, HUT e Hidrograma de projeto após urbanização 
O gráfico da figura 10, nos mostra a chuva efetiva, lembrando que nesse 
método nem tudo que chove escoa. Em seguida, na Tabela 2, as vazões do 
hidrograma unitário e posteriormente seu gráfico ao longo do tempo (figura 11). 
 
I = 733,255 
𝑇𝑅0,1524
(𝑡+7,1981)0,7298
 
17 
Figura 10 – Hietograma de pós-ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
Tabela 2 - Vazões do Hidrograma Unitário de pós-ocupação 
Índice Tempo 
(min) 
Tempo 
(horas) 
Vazão (m³/s) 
0 0.00 0.000 0.00 
1 8.00 0.133 0.30 
2 16.00 0.267 0.60 
3 24.00 0.400 0.90 
4 32.00 0.533 1.20 
5 40.00 0.667 1.44 
6 48.00 0.800 1.26 
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
P
re
ci
p
it
aç
ão
 (
m
m
)
Tempo (min)
Pordenada
Pef
18 
7 56.00 0.933 1.08 
8 64.00 1.067 0.90 
9 72.00 1.200 0.72 
10 80.00 1.333 0.54 
11 88.00 1.467 0.36 
12 96.00 1.600 0.18 
13 104.00 1.733 0.00 
14 112.00 1.867 0.00 
15 120.00 2.000 0.00 
Fonte: Os autores (2023). 
Figura 11 - Hidrograma Unitário (HUT) de pós-ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
Após o cálculo da convolução, obteve-se o hidrograma total de projeto (figura 
12), constando uma vazão pico de 27,04 m³/s ou 70,09 hm³/mês. O volume total de 
reservatório foi de 1,81 hm³. 
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Tempo (horas)
19 
Figura 12 - Hidrograma de Pós-Ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
Por fim, como produto, esse estudo obteve a comparação dos hidrogramas de 
pré e pós ocupação, ilustrado abaixo. 
Figura 13 - Comparação hidrogramas pré e pós-ocupação 
 
Fonte: Os autores (2023). 
0
5
10
15
20
25
30
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Tempo (minutos)
Q final (m³/s)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00
V
az
ão
 (
m
³/
s)
Tempo (horas)
Pré
Ocupação
Pós
Ocupação
20 
4 PARECER TÉCNICO 
Com esse estudo realizado de pré e pós-ocupação, contatou-se que a 
urbanização impacta diretamente no escoamento superficial da água, aumentando a 
vazão de pico de 13,27 m³/s para 27,04 m³/s, além de diminuir o tempo de 
concentração drasticamente, de 2,74 horas para 0,97 horas. Portanto, estas 
características acabam alterando os volumes totais dos hidrogramas, de 2,43 hm³ 
para 1,81 hm³. Isso acontece devido a vazão de pico ser alcançada logo nas primeiras 
horas de chuva após a urbanização, com uma duração de tempo de escoamento muito 
inferior ao hidrograma de pré-ocupação. Sendo assim, a intensidade de chuva 
escoada em pouco tempo ressalta a importância de um bom dimensionamento do 
sistema de drenagem. 
 
21 
REFERÊNCIAS 
FRITSCH, Fabricius Eduardo Danieli. INFLUÊNCIA DO USO E OCUPAÇÃO DO 
SOLO NAS VAZÕES DE PICO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO ALTO RIO 
LIGEIRO, PATO BRANCO – PR. Paraná: Universidade Tecnológica Federal do 
Paraná, 2013. 
KUREK, Roberta Karinne Moeva. Avaliação do tempo de retorno dos níveis das 
inundações no Vale do Taquari/RS. Lajeado: Centro Universitário Univates, 2012. 
SARTORI, Aderson et al. Classificação Hidrológica de Solos Brasileiros para a 
Estimativa da Chuva Excedente com o Método do Serviço de Conservação do Solo 
dos Estados Unidos Parte 1: Classificação. Porto Alegre: Revista Brasileira de 
Recursos Hídrico, 2005. 
SILVEIRA, André Luiz Lopes da. Desempenho de Fórmulas de Tempo de 
Concentração em Bacias Urbanas e Rurais. Porto Alegre: Revista Brasileira de 
Recursos Hídricos, 2005. 
THOMAZ, Plínio. Capítulo 12 - Infiltração usando o Método do número da curva CN 
do SCS. São Paulo, 2011. Disponível em: 
https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2014/05/infiltrac3a7c3a3o-usando-o-
mc3a9todo-do-nc3bamero-da-curva.pdf. Acesso em: 31 maio 2023.