Análise do Escoamento Superficial em Sub-bacia Urbana

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XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 
 
 
 
ANÁLISE DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL NA SUB-BACIA SEMINÁRIO 
EM CAMPO GRANDE – MS 
 
Nayara Vasconcelos Estrabis ¹* 
 
Resumo – Os solos que anteriormente permitiam a infiltração da água estão cada vez mais 
impermeáveis, devido ao processo de adensamento populacional. Como consequência 
desencadeiam sérios problemas, principalmente as inundações urbanas. Este artigo analisa o 
escoamento superficial devido à influência da impermeabilização do solo em uma sub-bacia na 
cidade de Campo Grande, durante uma precipitação de sessenta minutos para diferentes tempos de 
retorno, através do método racional e identificando o aumento do runoff gerado em cinco cenários: 
anterior à ocupação, ocupação atual, ocupação total da bacia (totalmente impermeabilizada) 
conforme legislação, ocupação da bacia teórica (sem legislação), e ocupação da bacia com taxa de 
30% (suposição). Os resultados demonstraram que o processo de urbanização aumenta 
significativamente os picos de vazão em relação ao período anterior à urbanização. A atual taxa de 
área permeável por lote de 12,5% conforme exigência em lei não é capaz de reduzir 
significativamente o escoamento superficial quando comparada ao cenário totalmente impermeável 
sem legislação, já quando essa taxa eleva-se para 30% demonstra resultados mais significativos. 
Verifica-se a necessidade de um bom planejamento integrado, estudos hidrológicos e dados, 
evitando ou minimizando os problemas de inundações na região, a sua jusante, e suas 
consequências. 
 
Palavras-Chave – Urbanização. Inundações. Runoff. 
 
 
ANALYSIS OF SUPERFICIAL FLOW IN SUB-BASIN OF SEMINÁRIO IN 
CAMPO GRANDE – MS 
 
Abstract – The soils that allowed the infiltration of water are increasingly impermeable, due the 
process of population density. In consequence unleashes seriously problems, mainly urban floods. 
This article analyse the runoff by the influence of impermeable soil in a sub-basin in Campo Grande 
city, during a precipitation of sixty minutes for differents return times, through Racional Method 
and identifing the increase of runoff generated in five scenarios: previous occupation , current 
occupation, total occupation of basin (fully impermeable ) with legislation, occupation theoric bowl 
(without law) , and occupation of basin with a rate of 30% (assumption). The results showed that 
the process of urbanization significantly increases the peak flows in comparing with the period 
before urbanization. The current rate for permeable area per lot of 12.5% as required by law is not 
able to significantly reduce runoff compared to the totally impermeable scenario without legislation, 
since when the rate rises to 30% demonstrates significant results. Verify the necessity for a good 
integrated planning, hydrological studies and datas, avoiding or minimizing the problems of 
flooding in the region, its downstream, and its consequences. 
 
Keywords – Urbanization. Floods. Runoff. 
 
__________________ 
¹E-mail: nayara.estrabis@gmail.com 
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INTRODUÇÃO 
As inundações urbanas são consequências do processo de adensamento populacional, visto 
que os solos, que antes apresentavam cobertura vegetal e permitiam a infiltração da água no solo, 
estão cada vez mais impermeabilizados (Tundisi, 2011). 
Assim a parcela da água que deveria infiltrar no solo permanece na superfície, aumentando o 
escoamento superficial, sobrecarregando a capacidade das calhas dos córregos (ou cursos d'água) e 
dos sistemas de drenagem (geralmente com falhas e inadequados), culminando nas inundações 
urbanas. 
Em Campo Grande, capital de Mato Grosso do Sul, a região da sub-bacia do Córrego 
Segredo, área deste estudo, vem sofrendo constante processo de urbanização, principalmente com o 
aumento nos últimos anos das atividades imobiliárias, aumentando o nível de ocupação da bacia e o 
aumento da taxa de impermeabilização do solo, contribuindo para a ocorrência de inundações no 
local e a sua jusante do local. 
De acordo com o Plano Diretor de Drenagem Urbana, conforme Campo Grande, (2008), o 
mapeamento de locais críticos em relação as ocorrências de cheias, apresentou um dos pontos de 
inundação grave localizado na área do Córrego Seminário. 
O presente estudo tem por objetivo analisar o escoamento superficial na sub-bacia Seminário 
em Campo Grande/MS sob influência do processo de impermeabilização do solo para diferentes 
cenários de ocupação através do Método Racional. 
 
METODOLOGIA 
O presente estudo foi desenvolvido a partir de levantamento de dados relacionados aos 
aspectos de solo, base cartográfica e precipitações fornecidos pela Prefeitura Municipal de Campo 
Grande, legislações pertinentes e bibliografias sobre drenagem urbana. 
 
Localização e Caracterização da Área de Estudo 
A Sub-bacia Seminário está localizada na Bacia Hidrográfica do Córrego Segredo porção 
norte do município de Campo Grande em Mato Grosso do Sul (Figura 1), e compreende os bairros 
Nasser e Seminário, onde têm-se intensificado principalmente as atividades imobiliárias nos últimos 
anos. 
A Bacia Hidrográfica do Córrego Segredo é composta pelos córregos Segredo, Seminário, 
Furtuoso, Maracaju e Cascudo, possui área correspondente à 46,1 km² com 10,6 km de 
comprimento de bacia hidrográfica e declividade média de 0,0118 m/m. Na porção norte da bacia 
estão localizadas as nascentes e apresenta característica de ocupação tradicionalmente rural, e em 
sua porção sul está localizada na região central, com alta densidade populacional (SEMADUR, 
2014; CAMPO GRANDE, 2008). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1 – Localização da bacia do Córrego Segredo 
 
A sub-bacia Seminário é caracterizada pelo curso d’água Córrego Seminário, que nasce 
próximo às margens da Avenida Tamandaré (no bairro Jardim Seminário) desaguando no Córrego 
Segredo, curso principal da Bacia Hidrográfica, sendo este ponto determinado como exutório para 
este estudo. 
 
Delimitação da sub-bacia hidrográfica 
A delimitação da sub-bacia foi realizada através de imagens foto-aéreas do município 
juntamente com arquivos vetoriais disponibilizados em ambiente digital no site da Prefeitura 
Municipal de Campo Grande, com curvas de nível (curvas intermediárias com intervalos de 1 e 2 
metros), e processadas através do software eCognition, gerando o fluxo de direção de água e 
identificando a área da sub-bacia. 
 
Análise das áreas impermeáveis e permeáveis 
As áreas impermeáveis e permeáveis da sub-bacia foram identificadas através do 
reconhecimento do tipo de ocupação do solo, observados através da imagem foto-aérea e 
identificadas com auxílio do software QGIS. Após identificação foram classificadas nas categorias 
de Área de vegetação; Área impermeável: áreas de telhados e estacionamentos; Residências 
isoladas: residências como chácaras e sítios, situadas em lugares onde mais de 70% da área total são 
áreas permeáveis; Asfalto e Estrada. 
 
Quantificação do escoamento 
A determinação da chuva excedente foi realizada através do Método Racional (Equação 1), 
que por ser um método indireto, estabelece uma relação entre a chuva e o escoamento superficial 
(TOMAZ, 2002). 
Este método é empregado, conforme Porto citado por Tomaz (2002), para bacias com limite 
máximo de 3 km², mas, outros autores como Akan (1993), Califórnia Higmays, Paulo 
SampaioWilken, também citado por Tomaz (2002) adotaram este método para bacias com áreas 
maiores chegando a 500 km². Tal método foi considerado para o presente estudo tendo em vista que 
a área analisada totaliza 4,558 km². 
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Q= 0,278 . C. I. A (1) 
 
Onde: Q = Vazão de pico (m³/s); C = coeficientede escoamento superficial varia entre 0 e 1; I 
= intensidade média da chuva (mm/h); A = área da bacia (ha); 
O coeficiente “C” é determinado observando-se os parâmetros listados na tabela 6.4 
apresentada em Tomaz (2002, p.144) com valores definidos para cada situação da bacia e realizado 
ajuste no valor para os tempos de retornos analisados. Devido à presença de diferentes 
características de ocupação na bacia, foi realizada a média ponderada. 
 
Determinação da intensidade e do tempo de concentração 
A intensidade da precipitação de projeto foi realizada através da equação 1, na qual define a 
IDF do município de Campo Grande/MS (CAMPO GRANDE, 2008), onde I = intensidade da 
precipitação (mm/h); Tr = período de retorno (anos) e t = duração da chuva (minutos):sidências 
Isoladas; Área de estradas e asfaltos e a Área de Preservação Permanente.Os períodos de retorno a 
serem utilizados para a determinação dos deflúvios excedentes foram de 10, e 20 anos. 
O Tempo de Concentração (tc) foi determinado pela fórmula de Kirpich apresentada por 
Tucci et al (2004), conforme a equação x, através do comprimento do talvegue em Km (L) e a 
diferença de cotas (ΔH) em metros. 
tc= 57 . (L³/ΔH)0,38 (2) 
 
Determinação dos hidrogramas 
O hidrograma, construído de acordo com o tempo de duração da chuva e do tempo de 
concentração, segundo Tomaz (2013), é usado para pequenas bacias, em routing, e não deve ser 
usado para cálculos de reservatório de detenção ou retenção. Este tipo de hidrograma é baseado no 
método Racional, onde é determinada a suposição que o hidrograma pode ter forma triangular ou 
trapezoidal, dependendo da duração da chuva “d’. A duração da precipitação estudada foi de 
sessenta minutos para todos os cenários. 
O volume de escoamento (m³) foi obtido através da Equação 3, correspondendo com a área do 
trapézio, onde TD = tempo de duração da chuva em minutos. 
Vesc= (Tp + (TD – tc)) . Qp/2 (3) 
 
Descrição dos cenários de estudo 
Os cenários foram desenvolvidos para melhor análise de diferentes situações da bacia. Para 
isso foram criados 5 cenários simulando diferentes condições da sub-bacia. 
Cenário 1 – Bacia sem a ocupação: neste cenário foi realizada a simulação da bacia anterior a 
ocupação com períodos de retorno de 10 e 20 anos. 
Cenário 2 – Ocupação Atual: este cenário representa a ocupação atual da Sub-bacia Seminário 
com períodos de retorno de 10 e 20 anos. 
Cenário 3 – Ocupação Total da Bacia: a simulação, neste cenário, é de urbanização total da 
bacia em estudo de acordo com as restrições da Lei de Uso e Ocupação do Solo vigente no 
município de Campo Grande, que considera para cada lote a porcentagem de 12,5% para área 
permeável, com exceção da APP do curso d’água, com períodos de retorno de 10 e 20 anos. 
 
 
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Em relação aos valores de áreas de asfalto, como a sub-bacia não possui asfalto em sua 
totalidade, foi realizada uma projeção total de asfalto conforme preconiza a Lei Complementar 
nº74/2005 para Parcelamento de Interesse Social – PIS. 
Cenário 4 – Ocupação Total da Bacia teórica: foi realizado, neste cenário, a simulação de 
urbanização total da bacia em estudo sem restrição da Lei de Uso e Ocupação do Solo vigente, 
conforme descrito no cenário 3. Foram simulados períodos de retorno de 10 e 20 anos. 
Cenário 5 – Ocupação Total da Bacia com taxa de 30%: a ocupação neste cenário simula a 
urbanização total da bacia, estipulando a restrição de taxa de área permeável no lote de 30% para 
períodos de retorno de 10 e 20 anos. Este valor foi determinado pela necessidade de área permeável 
maior do que é atualmente exigida, que fosse um valor inteiro (não apresentasse casas decimais), e 
ao mesmo tempo conciliasse a aceitação da população. A área de asfalto foi determinada conforme 
descrição no Cenário 3. 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
A delimitação da sub-bacia e a identificação do tipo de ocupação presente nela gerou o 
seguinte mapa, apresentado na Figura 2, como também hidrogramas conforme Figura 3 e os valores 
dos resultados informados na Tabela 1. 
Figura 2 – Identificação da sub-bacia e do tipo de ocupação do solo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Hidrogramas para tempos de Retorno de 10 e 20 anos 
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Através do resultado do Método Racional podemos observar a variação ocorrida entre os 
cenários em relação as vazões de picos. Os resultados indicaram que a impermeabilização causa 
impacto na sub-bacia, principalmente sobre o escoamento superficial. 
 
Tabela 1 – Resultado das Equações e Método Racional 
 
 
Relacionando os resultados obtidos nos 5 cenários, foi possível identificar que os volumes de 
escoamento encontrados para o cenário 2 (atual) são 1,72 vezes maior que o cenário 1 (anterior à 
ocupação); o cenário 3 (total ocupação com a legislação), o cenário 4 (total ocupação sem a 
legislação) e o cenário 5 (total impermeabilização com 30% de área permeável no lote) são 
respectivamente 4,05; 4,13; e 3,5 vezes maior que o cenário 1, anterior à urbanização. 
Os cenários 3 e 4, embora tenham sido considerados com total ocupação da sub-bacia, 
diferenciados apenas pelo critério da aplicabilidade e a ausência da Lei de Uso e Ocupação do solo 
em relação a taxa de área permeável no lote, demonstrou que não houve diferença significativa 
entre os valores de vazões de pico e escoamento. O cenário 3, com aplicação da lei, teve redução de 
1,91% de volume de escoamento em relação ao cenário 4 mais crítico, sem aplicação da lei. Estes 
resultados evidenciam que a taxa de permeabilidade proposta em lei não garante redução de 
escoamento superficial significativa nesta área, pois resulta em valores semelhantes ou próximos 
aos valores quando não é aplicado a taxa para área permeável no lote. 
No cenário 5, com a proposta de taxa de 30% para área permeável no lote, verificou que é 
possível reduzir em 13,62% o volume de escoamento quando comparado ao Cenário 3, com a 
aplicação da taxa pela lei (12,5%), e reduzir em 15,27% em relação ao Cenário 4 com ausência de 
taxa mínima para área permeável no lote. 
 
CONCLUSÕES 
O estudo realizado, na sub-bacia localizada do bairro Seminário que integra a Bacia 
Hidrográfica do Córrego Segredo, demonstrou a influência do processo de impermeabilização 
quando analisado o escoamento superficial. Os resultados de cada cenário apontaram os efeitos da 
impermeabilização nesta sub-bacia e indiretamente a eficiência da taxa de área permeável por lote 
para o município. 
Essa taxa de área permeável exigida por lei foi atribuída através do Plano Diretor de 
Drenagem Urbana de Campo Grande, sendo esta considerada o valor para todo o município, devido 
(principalmente) as dificuldades e carência em dados, não considerando aspectos característicos de 
cada bacia. 
Tr t (min) C i (mm/h) A (km²) Q (m³/s) Volume (m³)
Cenário 1
10 60 0,220 67,871 4,558 18,92 1.135,15
20 60 0,237 76,783 4,558 23,10 1.386,21
Cenário 2
10 60 0,378 67,871 4,558 32,54 1.952,26
20 60 0,408 76,783 4,558 39,73 2.884,04
Cenário 3
10 60 0,891 67,871 4,558 76,66 4.599,59
20 60 0,962 76,783 4,558 93,61 5.616,89
Cenário 4
10 60 0,909 67,871 4,558 78,15 4.689,08
20 60 0,981 76,783 4,558 95,44 5.726,16
Cenário 5
10 60 0,770 67,871 4,558 66,22 3.973,18
20 60 0,835 76,783 4,558 81,22 4.873,36
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O cenário de ocupação total analisado expõe que a determinação dada pela Lei Complementar 
nº 74/2005, onde os lotes devem ter no mínimo 12,5% de área permeável, não consegue comportar 
o volume de escoamento na área. Este aspecto foi verificado quando a análise com a taxa de 12,5% 
para área permeável no lote reduziuem 1,90% o escoamento superficial da sub-bacia, que em 
volume representa redução de 89,49 m³. 
Quando a condição do cenário foi alterada para a suposição de taxa de área permeável para 
30%, valor considerado aceitável para a população, conseguiu reduzir a vazão em 15,23% 
representando em volume 715,90 m³, ou seja, 13,40% menor que o volume de escoamento 
verificado no cenário que possui a aplicação da lei vigente. 
Cada cenário evidenciou que a tendência da sub-bacia, como consequência do processo de 
urbanização nesta área, é piorar com a impermeabilização e o aumento do escoamento superficial, 
sendo possível identificar que em sua condição mais crítica esse aumento é 4,13 vezes maior que a 
condição da bacia anterior à ocupação. Valor que é realmente alarmante quando observado o 
tamanho da sub-bacia, a sua capacidade e principalmente as condições existentes à sua jusante. 
Verifica-se a necessidade de reavaliação na taxa atualmente exigida por lei, como também é 
fundamental estudos específicos e aplicações de características da bacia hidrográfica para serem 
desenvolvidos na respectiva bacia, e posteriormente serem geridos planos de uso e ocupação do 
solo e da bacia. 
Conforme o estudo, aqui apresentado. seria possível reduzir o escoamento superficial da sub-
bacia, desde que haja equilíbrio da ocupação nesta área com as suas condições ambientais, 
intrínsecos com planejamento de ações para minimizar e evitar os efeitos negativos da ocupação, 
com eficiência no sistema de drenagem urbana, medidas preventivas e corretivas, medidas 
estruturais e não-estruturais, visando o desenvolvimento urbano sustentável nas bacias hidrográficas 
urbanas, considerando os aspectos hidrológicos e essenciais para evitar ou reduzir as ocorrências de 
inundações urbanas. 
 
REFERÊNCIAS 
CAMPO GRANDE (2005). Lei Complementar nº74 de 6 de setembro de 2005. Dispõe sobre o 
ordenamento do uso e da ocupação do solo no município de Campo Grande e dá outras 
providências. Lei Municipal. 
________________ (2008). Plano Diretor de Drenagem Urbana de Campo Grande. Campo 
Grande. 
TOMAZ, P. (2002). Cálculos Hidrológicos e Hidráulicos para Obras Municipais. Navegar 
Editora-SP. 
__________. (2013) E-Book. Capítulo 11 Hidrogramas do Método Racional – Curso de 
Manejo de Águas Pluviais. Disponível em:<http://www.pliniotomaz. 
com.br/downloads/Novos_livros/ livro_metodo_calculos_vazao/capitulo111.pdf> 
TUNDISI, J. G. (2011). Recursos hídricos no Século XXI. Oficina de Textos-SP. 
TUCCI, C. E. M. et al (2004). Hidrologia: ciência e aplicação. UFRGS/ABRH Porto Alegre-
RS.