TP1 Projeto REV 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
Escola de Engenharia 
Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos Hídricos 
Hidrologia Aplicada – EHR007 
Professor: Véber Afonso Figueiredo Costa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO PRÁTICO DA DISCIPLINA HIDROLOGIA APLICADA 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem 
da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
 
 
 
Alunos: 
Fernanda Galvão de Paula – 2013070661 – Turma C 
Luísa Tavares Muzzi de Sousa – 2013027600 – Turma C 
Marcos Vinícius Assad de Carvalho – 2013027723 – Turma A 
Yara Carolina Martins – 2014129066 – Turma C 
 
 
 
 
Belo Horizonte, Julho de 2018 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO ................................................................................................. 3 
2 PARÂMETROS MORFOLÓGICOS ............................................................................... 3 
3 CHUVA DE PROJETO .................................................................................................... 4 
3.1 Tempo de Concentração da Bacia .............................................................................. 4 
3.2 Tempo de Retorno ...................................................................................................... 5 
3.3 Precipitação ................................................................................................................ 5 
3.4 Hietograma de Projeto ............................................................................................... 7 
4 CHUVA EFETIVA ........................................................................................................... 8 
4.1 Chuva Efetiva: Condição Natural .............................................................................. 9 
4.2 Chuva Efetiva: Condição de Adensamento Urbano ................................................ 10 
4.3 Condição Natural versus Condição de Adensamento Urbano ................................. 12 
5 HIDROGRAMA UNITÁRIO E HIDROGRAMA DE PROJETO ................................ 14 
5.1 Hidrograma Unitário da Bacia Pelo Método HU Triangular do SCS ...................... 14 
5.2 Convolução das Chuvas Efetivas ............................................................................. 16 
5.3 Comparação dos Hidrogramas da Condição Natural e da de Adensamento Urbano
 .............................................................................................................................................. 18 
5.4 Impactos da Simplificação do Método SCS ............................................................ 19 
6 DIMENSIONAMENTO DA BACIA DE DETENÇÃO ................................................ 19 
6.1 Dimensionamento de um Reservatório Retangular ................................................. 20 
6.2 Avaliação do Amortecimento da Onda de Cheia ..................................................... 20 
6.3 Avaliação da Profundidade Mínima para a Bacia de Detenção ............................... 25 
6.4 Hidrogramas da Situação Natural, Urbanizada e Amortecida pelo Reservatório .... 25 
7 CONCLUSÃO ................................................................................................................ 27 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 28 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
3 
 
 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO 
 
A bacia do córrego Leitão, localizada na região Sul de Belo Horizonte ainda não foi 
totalmente urbanizada. Sob a Rua Marília de Dirceu, conforme Figura 1.1, há uma galeria 
quadrada que comporta a vazão proveniente do exutório dessa bacia. 
 
 
Figura 1.1 - Bacia do córrego Leitão. 
 
Espera-se a ocupação total da bacia do córrego Leitão, não sendo prevista nenhuma 
alteração na galeria sob a Rua Marília de Dirceu. O presente projeto tem o objetivo de avaliar 
o impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem atual. 
 
2 PARÂMETROS MORFOLÓGICOS 
 
Os dados necessários a serem empregados no estudo hidrológico da bacia analisada 
apresentam-se dispostos na Tabela 2.1 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
4 
 
 
Tabela 2.1 - Parâmetros morfológicos da bacia do córrego Leitão. 
Área de drenagem 8,0 km² 
Comprimento do córrego Leitão 4 km 
Cota máxima 1050 m 
Cota mínima 1019 m 
Precipitação média anual 1450 mm 
 
 
3 CHUVA DE PROJETO 
 
Durante as chuvas intensas, a maior parte da vazão que passa por um rio é a água da 
própria chuva que não consegue penetrar no solo e escoa imediatamente, atingindo os cursos 
d’água e aumentando a vazão. É desta forma que são formados os picos de vazão e as cheias 
ou enchentes. O escoamento rápido que ocorre em consequência direta das chuvas é chamado 
de escoamento superficial. 
 
3.1 Tempo de Concentração da Bacia 
Uma das características de um hidrograma e do comportamento de uma bacia é o tempo 
de concentração, o qual pode ser definido como sendo o tempo de a água precipitada no ponto 
mais distante da bacia atingir a seção principal. O tempo de concentração pode ser calculado 
utilizando a metodologia de Kirpich, expressa na Equação 3.1 abaixo: 
 
tc = 0,0195 ∗ L
0,77 ∗ (
𝐹
𝐿
)
−0,385
 Equação 3.1 
 
Sendo: 
tc - Tempo de concentração (min); 
L - Comprimento horizontal do curso d’água (m); 
F - Declividade média do curso d’água (m/m). 
Logo, fazendo a substituição dos parâmetros morfológicos na Equação 3.1, o tempo de 
concentração estipulado para a bacia do córrego Leitão será: 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
5 
 
 
tc = 0,0195 ∗ (4000)
0,77 ∗ (
1050 − 1019
4000
)
−0,385
→ tc ≅ 75,21min 
 
3.2 Tempo de Retorno 
O tempo de retorno de um evento hidrológico corresponde ao tempo médio necessário 
para que esse evento ocorra uma vez em um ano qualquer, sendo calculado como o inverso da 
probabilidade de excedência de uma vazão máxima de projeto. Ele é o resultado de análises 
de dados e é definido para obras de engenharia de acordo com os riscos e custos da mesma. 
Dessa forma, como a precipitação é uma variável hidrológica que apresenta muita 
aleatoriedade, o tempo de retorno foi pré-determinado como sendo de 25 anos. 
 
3.3 Precipitação 
A precipitação de projeto ou hietograma é essencial para a previsão de cheias e 
dimensionamento de obras, em especial as de drenagem, tendo em vista que essa estima a 
maior vazão para uma bacia, a qual possui maior potencial para ocasionar enchentes. 
Tal precipitação foi determinada a partir da Equação 3.2, equação IDF (intensidade, 
duração e frequência) proposta por Guimarães Pinheiro (1997) e válida para Belo Horizonte, 
de maneira a estimar a intensidade da chuva associada ao tempo de retorno definido por meio 
da precipitação média anual local (Panual); do tempo de concentração da bacia (tc), dado em 
horas; e do quantil frequência de validade regional (μT,t), tabelado. O valor de μT,t é associado 
à duração t, em horas e ao tempo de retorno. 
 
iT,t,j = 0,76542 ∗ t
−0,7059 ∗ Panual
0,5360 ∗ μT,t Equação 3.2 
 
Para o projeto atual, o tempo de duração da chuva será considerado como sendo o dobro 
do tempo de concentração da bacia, logo: 
t = 2 ∗ tc → t = 2 ∗ 75,21 → t ≅ 150,41 min ≅ 2,51h 
Avaliação do impacto da mudança do usodo solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
6 
 
 
A Equação 3.2 é válida para TR ≤ 200 anos e 10min ≤ t ≤ 24h, dessa forma ela pode ser 
aplicada à bacia do córrego Leitão. 
O quantil de frequência de validade regional foi obtido por interpolação dos valores 
expressos na Tabela 3.1, para um TR = 25 anos e uma duração de chuva t = 2,51h, conforme 
expressões abaixo: 
 
Tabela 3.1 - Quantis adimensionais de frequência para diversas durações de precipitação e tempos de 
retorno, válidos para a Região Metropolitana de Belo Horizonte. 
 
Fonte: NAGHETTINI, 1997. 
 
20 anos – 1,602 (t=2h)  (50-20)anos – (1,813-1,602)h 
50 anos – 1,813 (t=2h) (50-25)anos – (1,813-t2h)h  t2h=1,637 
 
20 anos – 1,610 (t=3h)  (50-20)anos – (1,823-1,610)h 
50 anos – 1,823 (t=3h) (50-25)anos – (1,823-t3h)h  t3h=1,646 
 
2h – 1,637 (TR=25anos)  (3-2)h – (1,646-1,637)h 
3h – 1,646 (TR=25anos) (3-2,51)h – (1,637- µ25,2.51) µ25,2.51=1,633 
Assim, substituindo-se os valores na Equação 3.2 tem-se uma intensidade de precipitação 
de: 
i = 0,76542 ∗ (2,51)−0,7059 ∗ (1450)0,5360 ∗ 1,633 → i ≅ 32,33mm/h 
A precipitação de projeto será: 
Ptotal = i ∗ t → Ptotal = 32,33 ∗ 2,51 → Ptotal ≅ 81,05mm 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
7 
 
 
3.4 Hietograma de Projeto 
Para a determinação do hietograma de precipitação de projeto, dividiu-se o tempo de 
concentração em intervalos de 15 min e obteve-se o volume precipitado em cada um deles. 
Para realizar o cálculo do volume de precipitação por intervalos de tempo, foi utilizada a 
curva de distribuição temporal das precipitações retratada na Figura 3.1. 
 
 
Figura 3.1 - Curva de distribuição temporal das precipitações. 
 
A Tabela 3.2 sintetiza os cálculos realizados para a determinação do hietograma e a 
Figura 3.2 mostra o hietograma encontrado para o projeto em questão. 
 
Tabela 3.2 - Cálculos realizados para a determinação do hietograma de projeto. 
Dados Cálculos 
Tempo Precipitação Tempo (min) Precipitação (mm) Precipitação acumulada (mm) 
0 min = 0%t 0%t = 0%P 0 0,00 0,00 
15 min = 10%t 10%t = 5%P 15 4,05 4,05 
30 min = 20%t 20%t = 15%P 30 12,16 16,21 
45 min = 30%t 30%t = 31%P 45 25,13 41,34 
60 min = 40%t 40%t = 20%P 60 16,21 57,55 
75 min = 50%t 50%t = 8%P 75 6,48 64,03 
90 min = 60%t 60%t = 7%P 90 5,67 69,71 
105 min = 70%t 70%t = 5%P 105 4,05 73,76 
120 min = 80%t 80%t = 4%P 120 3,24 77,00 
135 min = 90%t 90%t = 3%P 135 2,43 79,43 
150 min = 100%t 100%t = 2%P 150 1,62 81,05 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
8 
 
 
 
Figura 3.2 - Hietograma de projeto. 
 
 
4 CHUVA EFETIVA 
 
A precipitação efetiva (Pe) é obtida ao se desconsiderar da precipitação de projeto (P) a 
máxima capacidade de infiltração (S) e as abstrações iniciais (Ia). A precipitação efetiva pode 
ser determinada pela metodologia do Soil Conservation Service (SCS) expressa na Equação 
4.1: 
 
Fa
S
=
Pe
P−Ia
 Equação 4.1 
 
Sendo Fa a altura de chuva absorvida pela bacia. A máxima capacidade de infiltração 
pode ser obtida pela Equação 4.2, sendo as abstrações iniciais 20% desse valor, de acordo 
com recomendações do SCS. 
 
𝑆 =
25400
𝐶𝑁
− 254 Equação 4.2 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
9 
 
 
O coeficiente CN (Curve Number) define a quantidade de chuva que irá gerar escoamento 
superficial durante um evento de precipitação, o qual depende do tipo de solo, uso e ocupação 
do solo e condição de umidade antecedente. 
A chuva efetiva na bacia será estimada considerando uma condição natural para a mesma 
e também levando em consideração o adensamento urbano previsto. 
 
4.1 Chuva Efetiva: Condição Natural 
O CN estipulado para a condição natural é único e corresponde a 71, considerando que 
toda a bacia está inserida dentro de um único zoneamento. Substituindo o valor de CN na 
Equação 4.2, a máxima capacidade de infiltração para essa condição será: 
S =
25400
71
− 254 → S ≅ 103,75mm 
Dessa forma, será considerado como abstrações iniciais: 
Ia = 0,20 ∗ 103,75 → Ia ≅ 20,75mm 
Os resultados obtidos de precipitação efetiva encontram-se na Tabela 4.1, e o hietograma 
comparando a precipitação total e a efetiva na Figura 4.1. 
 
Tabela 4.1 - Obtenção da precipitação efetiva de projeto para a condição natural. 
Tempo 
(min) 
Pacum 
(mm) 
Abstrações acumuladas (mm) Pe,acum 
(mm) 
Pe 
(mm) Ia Fa, calculado Fa, admitido 
0 0,00 0,00 -25,94 0,00 0,00 0,00 
15 4,05 4,05 -19,90 0,00 0,00 0,00 
30 16,21 16,21 -4,75 0,00 0,00 0,00 
45 41,34 20,75 17,18 17,18 3,41 3,41 
60 57,55 20,75 27,16 27,16 9,64 6,23 
75 64,03 20,75 30,54 30,54 12,74 3,11 
90 69,71 20,75 33,26 33,26 15,70 2,95 
105 73,76 20,75 35,08 35,08 17,93 2,23 
120 77,00 20,75 36,48 36,48 19,78 1,85 
135 79,43 20,75 37,48 37,48 21,20 1,42 
150 81,05 20,75 38,14 38,14 22,17 0,97 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
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Figura 4.1 - Hietograma de projeto para a condição natural. 
 
4.2 Chuva Efetiva: Condição de Adensamento Urbano 
Para a condição de adensamento urbano o zoneamento da bacia é variado. Dessa forma, 
conforme Tabela 4.2, para cada tipo de zoneamento está associado um CN relativo a uma 
determinada porcentagem da área total da bacia. Assim, faz-se necessário o cálculo de um CN 
equivalente que seja representativo de toda a bacia, de modo a se determinar a precipitação 
efetiva para essa condição. 
 
Tabela 4.2 - Informações relativas ao zoneamento e CN da bacia. 
Zoneamento ZP-2 ZAP ZC ZPAM ZE 
Área da bacia (%) 28 9 56 7 0 
Área (km²) 2,24 0,72 4,48 0,56 0,00 
CN 82 90 94 82 65 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
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O CN médio calculado para a bacia, relacionando a área total com a área de cada 
zoneamento é: 
CN =
2,24
8
∗ 82 +
0,72
8
∗ 90 +
4,48
8
∗ 94 +
0,56
8
∗ 82 +
0,00
8
∗ 65 → CN ≅ 89,44 
Substituindo o valor de CN na Equação 4.2, a máxima capacidade de infiltração para essa 
condição será: 
S =
25400
89,44
− 254 → S ≅ 29,99mm 
Dessa forma, será considerado como abstrações iniciais: 
Ia = 0,20 ∗ 29,99 → Ia ≅ 6,00mm 
Os resultados obtidos de precipitação efetiva encontram-se na Tabela 4.3, e o hietograma 
comparando a precipitação total e a efetiva na Figura 4.2. 
 
Tabela 4.3 - Obtenção da precipitação efetiva de projeto para a condição de adensamento urbano. 
Tempo 
(min) 
Pacum 
(mm) 
Abstrações acumuladas (mm) Pe,acum 
(mm) 
Pe 
(mm) Ia Fa, calculado Fa, admitido 
0 0,00 0,00 -7,50 0,00 0,00 0,00 
15 4,05 4,05 -2,08 0,00 0,00 0,00 
30 16,21 6,00 7,62 7,62 2,59 2,59 
45 41,34 6,00 16,22 16,22 19,12 16,52 
60 57,55 6,00 18,96 18,96 32,59 13,47 
75 64,03 6,00 19,77 19,77 38,26 5,67 
90 69,71 6,00 20,39 20,39 43,32 5,06 
105 73,76 6,00 20,79 20,79 46,97 3,65 
120 77,00 6,00 21,08 21,08 49,92 2,95 
135 79,43 6,00 21,29 21,29 52,14 2,22 
150 81,05 6,00 21,43 21,43 53,63 1,49 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
12Figura 4.2 - Hietograma de projeto para a condição de adensamento urbano. 
 
4.3 Condição Natural versus Condição de Adensamento Urbano 
É perceptível que o adensamento urbano contribuirá fortemente para o aumento do 
escoamento superficial que chega no exutório e, consequentemente, para a elevação da vazão 
de pico. As figuras 4.3 e 4.4 demonstram a diferença existente entre o escoamento superficial 
gerado na condição natural e aquele na condição de adensamento urbano, visto o total de 
precipitação na bacia. 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
13 
 
 
 
Figura 4.3 - Precipitação efetiva acumulada: condição natural x condição de adensamento urbano. 
 
 
Figura 4.4 - Hietograma de precipitação total e efetiva - Condição natural e de adensamento urbano. 
 
 
 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
14 
 
 
5 HIDROGRAMA UNITÁRIO E HIDROGRAMA DE PROJETO 
 
5.1 Hidrograma Unitário da Bacia Pelo Método HU Triangular do SCS 
 O hidrograma unitário do SCS depende apenas do parâmetro tempo de concentração 
tc, e é especificado pela vazão de pico (qp) e pelo tempo de pico (tp). A Figura 5.1 ilustra o 
modelo, sendo td o tempo de descida e tB o tempo de base. 
 

 
Figura 5.1 – Modelo do hidrograma triangular do SCS. 
 
Os parâmetros são calculados da seguinte maneira: 
∆t = tc / 5 = 1,2535 / 5 = 0,25 horas 
tp = ∆t / 2 + 0,6 tc = 0,25/2 + 0,6 * 1,2535 = 0,88 horas 
td = 1,67 tp = 1,67 * 0,88 = 1,47 horas 
tB = tp + td = 0,88 + 1,47 = 2,35 horas 
qp = 2,08A / tp = (2,08 * 8,0) / 0,88 = 18,91 m
3
/s.cm = 1,89 m
3
/s.mm 
Sendo A = Área de drenagem da bacia (km
2
) 
Utilizando-se os pontos do gráfico, calcula-se as equações de subida e descida 
(y = ax + b): 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
15 
 
 
Equação de subida: q = 2,1477x 
Equação de descida: q = -1,2857x + 3,0214 
Com base nas equações, calcula-se os pontos do hidrograma unitário. Os resultados se 
encontram na Tabela 5.1. 
 
Tabela 5.1 – Pontos do hidrograma unitário. 
Tempo 
(h) 
Vazão q 
(m³/s.mm) 
0,00 0,00 
0,25 0,54 
0,50 1,07 
0,75 1,61 
0,88 1,89 
0,00 1,74 
1,25 1,41 
1,50 1,09 
1,75 0,77 
2,00 0,45 
2,25 0,13 
2,35 0,00 
 
O hidrograma unitário obtido pode ser visto na Figura 5.2. 
 
 
Figura 5.2 – Hidrograma unitário do SCS. 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
16 
 
 
5.2 Convolução das Chuvas Efetivas 
A partir dos dados do item anterior faz-se a convolução para a condição natural e a de 
adensamento urbano. 
Os resultados se encontram nas tabelas 5.2 e 5.3 e nas figuras 5.3 e 5.4. 
 
Tabela 5.2 – Convolução para a condição natural. 
 
 
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,6 1,1 1,7 1,9 1,7 1,3 1,0 0,7 0,3
0 0 0,0 0,0
1 3,41 1,9 0,0 1,9
2 6,23 3,5 3,8 0,0 7,3
3 3,11 1,7 7,0 5,7 0,0 14,5
4 2,95 1,7 3,5 10,5 6,4 0,0 22,1
5 2,23 1,3 3,3 5,2 11,8 5,7 0,0 27,3
6 1,85 1,0 2,5 5,0 5,9 10,5 4,6 0,0 29,4
7 1,42 0,8 2,1 3,8 5,6 5,2 8,4 3,4 0,0 29,2
8 0 0,0 1,6 3,1 4,2 5,0 4,2 6,3 2,3 0,0 26,6
9 0,0 2,4 3,5 3,7 4,0 3,1 4,2 1,1 22,1
10 0,0 2,7 3,1 3,0 3,0 2,1 2,1 15,9
11 0,0 2,4 2,5 2,2 2,0 1,0 10,1
12 0,0 1,9 1,9 1,5 1,0 6,3
13 0,0 1,4 1,2 0,7 3,4
14 0,0 1,0 0,6 1,6
15 0,0 0,5 0,5
16 0,0 0,0
∆t (h) Pe (mm) Q (m
3
/s)
Condição Natural
Ordenadas do HU (m
3
/sxmm)
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
17 
 
 
 
Figura 5.3 – Hidrograma para a condição natural. 
 
Tabela 5.3 – Convolução para a condição de adensamento urbano. 
 
 
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,6 1,1 1,7 1,9 1,7 1,3 1,0 0,7 0,3
0 0 0,0 0,0
1 2,59 1,5 0,0 1,5
2 16,52 9,3 2,9 0,0 12,2
3 13,47 7,6 18,5 4,4 0,0 30,4
4 5,67 3,2 15,1 27,8 4,9 0,0 51,0
5 5,06 2,8 6,4 22,7 31,2 4,3 0,0 67,4
6 3,65 2,0 5,7 9,5 25,5 27,7 3,5 0,0 73,9
7 2,95 1,7 4,1 8,5 10,7 22,6 22,2 2,6 0,0 72,4
8 2,22 1,2 3,3 6,1 9,6 9,5 18,1 16,6 1,7 0,0 66,2
9 1,49 0,8 2,5 5,0 6,9 8,5 7,6 13,6 11,1 0,9 56,8
10 0 0,0 1,7 3,7 5,6 6,1 6,8 5,7 9,0 5,5 44,2
11 0,0 2,5 4,2 5,0 4,9 5,1 3,8 4,5 30,0
12 0,0 2,8 3,7 4,0 3,7 3,4 1,9 19,5
13 0,0 2,5 3,0 3,0 2,5 1,7 12,6
14 0,0 2,0 2,2 2,0 1,2 7,4
15 0,0 1,5 1,5 1,0 4,0
16 0,0 1,0 0,7 1,7
17 0,0 0,5 0,5
18 0,0 0,0
Ordenadas do HU (m
3
/sxmm)
∆t Pe (mm) Q (m
3/s)
Situação de adensamento urbano
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
18 
 
 
 
Figura 5.4 – Hidrograma para a condição de adensamento urbano. 
 
5.3 Comparação dos Hidrogramas da Condição Natural e da de Adensamento Urbano 
A Figura 5.5 apresenta a comparação entre os hidrogramas da condição natural e da de 
adensamento urbano. Percebe-se que o pico de vazão para a condição de adensamento urbano 
é significativamente maior, evidenciando a influência do adensamento. 
 
 
Figura 5.5 – Comparação entre os hidrograma de condição natural e de urbanização. 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
19 
 
 
5.4 Impactos da Simplificação do Método SCS 
 O método SCS faz uso do coeficiente CN. Este, por sua vez, representa uma situação 
média que pode diferir da real situação encontrada na prática. Além disso, a equação utilizada 
não leva em conta o tempo, a duração da chuva, nem sua intensidade. Por fim, a abstração 
inicial, Ia, foi obtida considerando bacias de regiões agrícolas, que diferem de regiões urbanas, 
portanto pode haver superestimação ou subestimação da perda de água (Tomaz, 2011). 
 
 
6 DIMENSIONAMENTO DA BACIA DE DETENÇÃO 
 
A bacia de detenção é uma estrutura que tem por objetivo regular as vazões pluviais 
efluentes de uma bacia hidrográfica. A infiltração não é o aspecto principal da bacia e sim a 
detenção do escoamento, permitindo a transferência de vazões compatíveis com o limite 
tolerado pela rede de drenagem ou curso d’água existente. 
Para minimizar os efeitos da urbanização, será construída então uma bacia de detenção no 
cruzamento da Avenida do Contorno com Rua Marília de Dirceu que funcionará sobre 
pressão, com capacidade de descarga governada pela equação de orifícios, apresentada a na 
Equação 6.1: 
 
Q = Cd A √2 g H Equação 6.1 
 
Onde: 
Q = Vazão de descarga (m³/s); 
Cd = Coeficiente de descarga; 
A = Área do orifício de descarga (m²); 
g = Aceleração da gravidade (m/s²); 
H = Carga hidráulica sobre o orifício, correspondente ao nível d’água na bacia de 
detenção. 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
20 
 
 
6.1 Dimensionamento de um Reservatório Retangular 
O reservatório deve ser dimensionado de maneira que sua capacidade seja suficiente para 
fazer com que o pico do hidrograma na situação urbanizada seja igual ao pico de vazão da 
situação natural. Os dados fornecidos para este dimensionamento são os seguintes: 
Coeficiente de descarga: 0,61 
Largura máxima do reservatório: 300 m 
A = Área do orifício de descarga: 4m² 
Nos próximos itens será explicado como foram adotadas as dimensões do reservatório. 
 
6.2 Avaliação do Amortecimento da Onda de Cheia 
Adotou-se o método de Puls de propagação em reservatórios para avaliar o 
amortecimento da onda de cheia,o qual parte da equação fundamental da hidrologia e a 
discretiza em intervalos de tempos, como mostrado a seguir, onde S é o volume armazenado 
pela bacia de detenção, I é a vazão que chega na bacia e Q a vazão que sai da mesma. 
 
dS
dt
= I – Q 
Si + 1 – Si 
Δt
 = 
Ii + 1 – Ii 
2
 – 
Qi + 1 – Qi 
2
 
2
Si + 1 – Si 
Δt
 = (Ii + 1 – Ii ) – (Qi + 1 – Qi ) 
2Si + 1 
Δt
 + Qi + 1 = (Ii + 1 – Ii ) + (
2Si 
Δt
 – Qi ) 
2Si + 1 
Δt
 + Qi + 1 = (Ii + 1 – Ii ) + [(
2Si 
Δt
 + Qi ) – 2Qi ] 
 
Através deste método, é realizada a diferença entre os hidrogramas de entrada e de saída 
como sendo a variação do armazenamento no tempo. Portanto, o amortecimento é calculado 
com o auxílio de uma curva cota-volume de armazenamento, parametrizada para um 
reservatório retangular. 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
21 
 
 
A cada cota de armazenamento é calculada uma vazão de descarga de orifícios, dada uma 
galeria de descarga quadrada de (2 x 2) m localizada ao fundo da bacia de detenção e fazendo 
uso da Equação 6.1. A partir da variação do nível d’água na bacia, calculada através de uma 
planilha Excel, foi obtido o valor de vazão associada, até que essa vazão fosse igualada à 
vazão de pico da condição natural da bacia. Em complemento, foi calculado o armazenamento 
associado a cada cota (Tabela 6.2) e do parâmetro [(2S/∆t) + Q] que irá gerar a curva auxiliar 
para a determinação da propagação de cheia (Figura 6.3). 
Com o auxílio do Visual Basic for Applications (VBA) implementado no Excel, elaborou-
se um código capaz de calcular todo o amortecimento da onda de cheia no tempo para cada 
combinação de largura e comprimento pré-estabelecida, retornando, assim, o valor máximo 
que a descarga pelo orifício poderá assumir, bem como a cota máxima atingida pela água. 
Percebe-se que a defluência está diretamente relacionada à área em planta do reservatório, 
e para uma defluência de 30,0 m³/s essa área é de 35721,0 m². É sabido que o menor 
perímetro que figuras geométricas retangulares de mesma área pode assumir é relativo a um 
quadrado. Assim, visando à economia de concreto armado para a construção dessa bacia, tem-
se que a dimensão mais econômica é de 189 m de largura por 189 m de comprimento. 
Apesar de econômica, a altura necessária para a opção acima seria de aproximadamente 
8,7 m, entretanto, para o caso em questão, paredes com essa altura ficariam esteticamente 
inviáveis. Portanto, testaram-se novas hipóteses as quais retornaram uma elevação máxima de 
aproximadamente 4 m, referente a uma altura de parede de 5 m. Considerou-se aqui que o 
fundo do canal está a aproximadamente 3,5 m de profundidade. 
A Tabela 6.1 resume as possíveis combinações de comprimento e largura que fornecem 
valores de deflúvios aproximados de 30,0 m³/s e valores de elevações com aproximadamente 
4 m. Para cálculo do volume aproximado de concreto armado, considerou-se a espessura da 
base de 20 cm e das paredes de 30 cm. 
 
 
 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
22 
 
 
Tabela 6.1 - Resumo da vazão para diferentes valores de largura e comprimento. 
Largura Comprimento Área Perímetro 
Maior 
Defluência 
Elevação 
Máxima 
Volume de 
Concreto 
(m) (m) (m²) (m) (m³/s) (m) (m³) 
300 120 36000 840 29,91 7,66 14739 
270 130 35100 800 30,20 7,81 14318 
250 143 35750 786 29,99 7,70 14237 
230 156 35880 772 29,95 7,68 14121 
189 189 35721 756 30,00 7,71 13964 
190 190 36100 760 29,88 7,65 14030 
300 300 90000 1200 20,84 3,72 24032 
290 290 84100 1160 21,43 3,93 22898 
 
 
Analisando os valores da Tabela 6.1, optou-se por adotar as dimensões relativas a uma 
altura de parede que ficaria mais bem ajustada com a estética local, apesar de se ter um gasto 
muito maior com concreto e espaço ocupado em área. Em relação ao tamanho da bacia (8,0 
km²), o reservatório estará ocupando uma área de apenas 1,05% e quanto ao comprimento do 
córrego principal (4 km), ele ocupará os últimos 7,25% do percurso. As figuras 6.1 e 6.2 
representam a esquematização das dimensões adotadas do reservatório (290 x 290 x 5)m. 
 
 
 
Figura 6.1 – Arquitetura conceitual, em escala, do reservatório e do canal. 
 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
23 
 
 
 
Figura 6.2 – Elevação da ligação do reservatório com o canal. 
 
A Tabela 6.2 e a Figura 6.1, citadas anteriormente, estão expostas a seguir com valores 
parametrizados para as dimensões adotadas de 290 m de largura por 290 m de comprimento. 
 
Tabela 6.2: Armazenamento e descarga em função do nível d’agua na bacia de detenção. 
Elevação Defluência (Q) Armaz. (S) (2S/t)+Q Elevação Defluência (Q) Armaz. (S) (2S/t)+Q 
(m) (m³/s) (m³) (m³/s) (m) (m³/s) (m³) (m³/s) 
0,00 0,00 0,0 0 5,50 25,35 462550 1053 
0,50 7,64 42050 101 6,00 26,47 504600 1148 
1,00 10,81 84100 198 6,50 27,55 546650 1242 
1,50 13,24 126150 294 7,00 28,59 588700 1337 
2,00 15,28 168200 389 7,50 29,60 630750 1431 
2,50 17,09 210250 484 8,00 30,57 672800 1526 
3,00 18,72 252300 579 8,50 31,51 714850 1620 
3,50 20,22 294350 674 9,00 32,42 756900 1714 
4,00 21,62 336400 769 9,50 33,31 798950 1809 
4,50 22,93 378450 864 10,00 34,18 841000 1903 
5,00 24,17 420500 959 10,50 35,02 883050 1997 
 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
24 
 
 
 
Figura 6.3 - Curva auxiliar para a determinação da propagação de cheia. 
 
A Tabela 6.3 foi elaborada a partir das tabelas e gráficos auxiliares acima e com as 
equações do método de Puls. 
 
Tabela 6.3: Armazenamento e descarga em função do nível d’agua na bacia de detenção. 
Índice t I Ii+1+Ii 2Si/t-Qi 2Si+1/t+Qi+1 Q 
temporal i (min) (m³/s) (m³/s) (m³/s) (m³/s) (m³/s) 
1 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 
2 15 1,5 1,5 1,3 1,5 0,11 
3 30 12,2 13,7 12,7 15,0 1,13 
4 45 30,4 42,6 46,9 55,3 4,18 
5 60 51,0 81,4 111,3 128,3 8,54 
6 75 67,4 118,4 206,4 229,7 11,62 
7 90 73,9 141,3 318,9 347,7 14,40 
8 105 72,4 146,3 431,8 465,2 16,73 
9 120 66,2 138,6 533,3 570,4 18,57 
10 135 56,8 123,0 616,4 656,3 19,93 
11 150 44,2 101,0 675,7 717,4 20,85 
12 165 30,0 74,2 707,2 749,9 21,33 
13 180 19,5 49,5 713,9 756,7 21,43 
14 195 12,6 32,1 703,4 746,0 21,27 
15 210 7,4 20,0 681,5 723,4 20,94 
16 225 4,0 11,4 651,9 692,9 20,49 
17 240 1,7 5,7 617,7 657,6 19,96 
18 255 0,5 2,2 581,2 619,9 19,36 
19 270 0,0 0,5 544,2 581,7 18,76 
20 285 0,0 0,0 508,0 544,2 18,12 
21 300 0,0 0,0 473,0 508,0 17,49 
22 315 0,0 0,0 439,2 473,0 16,87 
23 330 0,0 0,0 406,8 439,2 16,23 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
25 
 
 
 
6.3 Avaliação da Profundidade Mínima para a Bacia de Detenção 
Sabe-se que a galeria existente é quadrada, com 2 m de lado, e possui uma capacidade 
máxima de vazão de 30 m³/s. A mesma funciona como um orifício, assim, sua carga 
hidráulica máxima, Hmáx, é calculada a partir da Equação 6.1: 
30 = 0,61 𝑥 4 √2 𝑥 9,81 𝑥 𝐻 
Hmáx = 7,7m 
Portanto, a altura máxima que o reservatório poderá ter é de aproximadamente 8,7 m, 
visto que a carga hidráulica de um orifício é medida a partir de sua altura média. 
 
6.4 Hidrogramas da Situação Natural, Urbanizada e Amortecida pelo Reservatório 
As figuras 6.4 e 6.5 a seguir representam os hidrogramas para os reservatórios quadrados 
de largura 189 m e comprimento290 m. 
 
 
Figura 6.4 – Hidrogramas da situação natural, urbanizada e amortecida pelo reservatório de lado 189m. 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
26 
 
 
 
Figura 6.5 – Hidrogramas da situação natural, urbanizada e amortecida pelo reservatório de lado 290m. 
 
Apesar do deflúvio máximo do reservatório de lado 189 m ser o mesmo da condição 
natural, sua altura inviabilizou o projeto, adotando portando o reservatório quadrado de lado 
290 m com um deflúvio máximo de 21,4 m³/s. A presença do mesmo possibilitou a melhor 
distribuição do fluxo de água ao longo do tempo, amortecendo as eventuais cheias que 
possam vir a atingir a bacia, além de reduzir a vazão de pico, preservando assim a estrutura e 
funcionalidade do canal sob a Rua Marília de Dirceu. 
É interessante observar que as áreas abaixo dos gráficos de condição urbanizada e de 
condição amortecida são as mesmas, representando que ao longo do tempo o mesmo volume 
de água passou pelo exutório da bacia. Isso ocorre porque não foi considerada a evaporação 
ou outras perdas no sistema. Percebe-se também que a intercessão dessas duas curvas ocorre 
no ponto máximo da condição amortecida, a diferença entre as curvas antes desse ponto 
representa o volume armazenado pelo reservatório e a diferença após esse ponto, o volume de 
água liberado pelo reservatório. 
Também é possível notar que, com a urbanização e consequente impermeabilização do 
solo, o volume de escoamento superficial aumentou consideravelmente, atingindo 
rapidamente o exutório e gerando volumes de aproximadamente 150% maiores que na 
condição natural, que por sua vez possui um maior volume de água sendo infiltrado e menor 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
27 
 
 
volume escoando superficialmente. Essa água infiltrada escoa abaixo da superfície com 
velocidades inferiores, demorando mais tempo para chegar no exutório. 
 
 
7 CONCLUSÃO 
 
Através deste trabalho, foi possível aprender um pouco mais sobre chuvas de projeto, 
abstrações hidrológicas, escoamento superficial, chuva efetiva, método SCS e hidrograma 
unitário, colocando em prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula. Foi possível 
também analisar o impacto causado pela mudança do uso do solo no sistema de drenagem de 
uma bacia hidrológica natural e perceber como são sensíveis alguns parâmetros, como o CN, 
e o quão importante é uma escolha cautelosa de seu valor. 
Buscou-se no geral, através de uma situação bem semelhante à realidade, trabalhar com 
dados de entrada e assim propor a melhor solução para um problema muito comum nos dias 
atuais: a urbanização excessiva e consequente impermeabilização quase que total do solo. 
 
 
 
Avaliação do impacto da mudança do uso do solo no sistema de drenagem da bacia do córrego Leitão 
 
 
 
28 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 NAGHETTINI, Mauro. Notas de Aula de Hidrologia Aplicada. Editora UFMG, 1997. 
 
 TOMAZ, Plínio. Infiltração usando o método do número da curva CN do SCS. 
Disponível em: 
<http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/livros/livro_infiltracao/capitulo128.pdf>. Acesso 
em: 16 de jun. de 2018.