estudo de caso de uma seção canalizada da bacia do córrego botafogo na cidade de goiânia-go

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  ii INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO FACULDADES OBJETIVO ENGENHARIA CIVIL ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVIONADAS - 2014/2 ESTUDO DE CASO DE UMA SEÇÃO CANALIZADA DA BACIA DO CÓRREGO BOTAFOGO NA CIDADE DE GOIÂNIA-GO ALBERTO SILVA FERREIRA   02290005391 EUGÊNIO SOUZA VIANA    02290005366 GLENYO ROCHA PIMENTA    02290005623 GOIÂNIA 2014

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Este trabalho refere-se ao estudo de caso sobre a estimação de vazão natural e verificação da capacidade de escoamento de chuva máxima para um período de retorno de cinco anos de uma seção canalizada do Córrego Botafogo na cidade Goiânia-Go.

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  • ii

    INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO

    FACULDADES OBJETIVO

    ENGENHARIA CIVIL

    ATIVIDADES PRTICAS SUPERVIONADAS - 2014/2

    ESTUDO DE CASO DE UMA SEO CANALIZADA

    DA BACIA DO CRREGO BOTAFOGO NA CIDADE

    DE GOINIA-GO

    ALBERTO SILVA FERREIRA 02290005391

    EUGNIO SOUZA VIANA 02290005366

    GLENYO ROCHA PIMENTA 02290005623

    GOINIA

    2014

  • i

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    RESUMO

    Este trabalho refere-se ao estudo de caso sobre a estimao de vazo natural e

    verificao da capacidade de escoamento de chuva mxima para um perodo de retorno

    de cinco anos de uma seo canalizada do Crrego Botafogo na cidade Goinia. O

    estudo consistiu na obteno de dados do canal para que fosse possvel a determinao

    analtica dos parmetros geomtricos do mesmo a partir dos quais e ainda de posse de

    dados hidrolgicos da bacia hidrogrfica, fosse possvel a caracterizao hidrulica. Para

    isso, procedeu-se uma visita campo para coleta de dados e realizao de testes para

    obteno da velocidade superficial pelo mtodo do flutuador a partir da qual foi aferido

    o resultado de vazo obtido por meio da Equao de Manning e rea molhada Os

    resultados alcanados na seo escolhida mostram que o Crrego Botafogo possui vazo

    natural igual a 0,297 m/s e que a seo tem uma capacidade mxima de vazo de

    245,598 m/s o que confere uma margem de segurana de 133,892 m/s uma vez que a

    chuva mxima proporciona na bacia uma descarga total de 111,706 m/s, ou seja, na

    possibilidade de chuva mxima o canal funcionar como conduto livre sem possibilidade

    de extravasamentos. O valor da vazo do crrego muito superior em relao vazo

    mxima de chuva se deve ao fato de que o mtodo de clculo adotado para mesma

    levava em conta um perodo de retorno de apenas 5 anos o que resultou em uma vazo

    mxima abaixo do esperado. O resultado alcanado neste trabalho apresentou-se como

    uma estimativa satisfatria.

    Palavraschave: Canal. Vazo. Chuva.

  • ii

    SUMRIO

    1 INTRODUO 5

    1.1 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 6

    2 REVISO BIBLIOGRFICA 7

    2.1 BACIA HIDROGRFICA ................................................................................................. 7

    2.1.1 Tempo de concentrao ............................................................................................... 8

    2.1.2 Balano hdrico ........................................................................................................... 9

    2.2 CONDUTOS LIVRES ...................................................................................................... 11

    2.2.1 Parmetros geomtricos dos canais .......................................................................... 11

    2.2.2 Forma geomtrica da seo ...................................................................................... 13

    2.2.3 Vazo em condutos livres .......................................................................................... 15

    2.3 BACIA DO CORRGO BOTAFOGO ............................................................................. 15

    2.3.1 Parques da bacia do botafogo .................................................................................. 17

    2.3.2 Histrico da construo ............................................................................................ 21

    2.4 RUGOSIDADE EM CONDUTOS LIVRES .................................................................... 22

    2.4.1 Rugosidade Superficial ............................................................................................. 23

    2.4.2 Vegetao ................................................................................................................... 23

    2.4.3 Irregularidades .......................................................................................................... 24

    2.4.4 Eroso ........................................................................................................................ 24

    2.4.5 Sedimentao e obstrues........................................................................................ 25

    2.4.6 Frmula de Manning ................................................................................................ 26

    2.5 MEDIO DE VELOCIDADES POR FLUTUADORES .............................................. 27

    2.5.1 Determinao da velocidade superficial (Vs) ................................................................ 28

    2.6 PRECIPITAO ............................................................................................................. 29

    2.6.1 Chuva mxima ........................................................................................................... 29

    2.6.2 Precipitao em Goinia ........................................................................................... 30

    3 METODOLOGIA 31

    3.1 VISITA A REA DO ESTUDO....................................................................................... 31

    3.1.1 Geometria da seo.................................................................................................... 32

    3.1.2 rea molhada............................................................................................................. 33

    3.1.3 Velocidade superficial ............................................................................................... 34

    3.1.4 Revestimento e condies do canal ........................................................................... 35

    3.2 TRAADO DA BACIA HIDROGRFICA .................................................................... 36

    4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS 37

    4.1 PARMETROS GEOMTICOS ..................................................................................... 38

    4.1.1 Declividade (S) e tempo de concentrao (Tc) da bacia hidrogrfica ......................... 39

    4.2 VAZO NATURAL (QNAT) ........................................................................................... 39

  • i

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    4.2.1 Velocidade superficial ............................................................................................... 39

    4.2.2 Coeficiente de rugosidade (n) ................................................................................... 39

    4.2.3 Declividade de fundo I0 ............................................................................................. 40

    4.3 VERIFICAO DA VAZO .......................................................................................... 40

    4.3.1 Clculo da vazo mxima de escoamento de chuva (Qe) ........................................ 40

    4.3.2 Clculo da vazo mxima da seo (Qmx) ............................................................. 41

    4.3.3 Clculo da vazo admissvel (Qadm) ........................................................................ 41

    5 CONCLUSES 42

    6 REFERNCIAS 43

  • 5

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    1 INTRODUO

    Uma das grandes dificuldades nos projetos de estruturas hidrulicas a determinao

    da vazo de dimensionamento porque est condicionada a uma srie de variveis. Diante do

    nmero de fatores que intervm na realizao de projetos de drenagem urbana e canalizao

    de cursos dgua, dificilmente uma Equao simples para a determinao das vazes de

    mxima, mnima e mdia cheia, poder expressar as variveis necessrias para tal.

    De acordo com Cavalcante (2012), cada projeto de aproveitamento hdrico supe um

    conjunto especfico de condies, s quais deve ser condicionada, razo pela qual dificilmente

    podem ser aproveitados projetos padronizados que conduzam a solues simples e

    estereotipadas. Ainda segundo o autor, as condies especficas de cada projeto devem ser

    satisfeitas atravs da aplicao integrada dos conhecimentos fundamentais de vrias

    disciplinas. Diante disso, de extrema importncia na execuo de qualquer projeto que

    envolva recursos hdricos, o conhecimento na rea de hidrologia e Hidrulica.

    Para quase todos os projetos de aproveitamento dependem da resposta pergunta:

    com quanta gua pode-se contar? Um projeto para controle de enchentes baseia-se nos valores

    de pico do escoamento, ao passo que outro que tenha por objetivo utilizao da gua, o que

    importa o volume escoado durante longos perodos de tempo. As respostas a essa pergunta

    so encontradas pela aplicao da Hidrologia, ou seja, o estudo da ocorrncia e distribuio

    das guas naturais. Para Delgado (2008), os estudos hidrolgicos tm como finalidade

    especificar parmetros de modo a caracterizar a regio em estudo e que na engenharia, a

    hidrologia vai desde uma simples obra at o alto porte da construo pesada, no transporte

    hidrovirio, nas ferrovias, rodovias, preservao do lenol fretico, etc.

    Dentro do campo de trabalho do engenheiro civil, a hidrulica encontra-se presente

    em praticamente todos os tipos de empreendimentos que possuem gua como agente principal

    principalmente em obras de infraestrutura (bueiros, pontes, portos, hidrovias, etc.). Em

    saneamento bsico, por exemplo, essa a rea desempenha um papel importante. Encontra-se

    presente desde a captao, aduo e distribuio de guas de abastecimento urbano e

    industrial, at os sistemas de controle e esgotamento sanitrio e drenagem pluvial (GUEDES e

    SILVA, 2014). Desta forma, percebe-se que a hidrulica desempenha um papel fundamental

    em diversas modalidades de engenharia, integrando-se tambm em diversos outros campos

    profissionais.

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    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    1.1 OBJETIVOS

    Os objetivos deste trabalho interagir os conhecimentos de hidrulica dos condutos

    livres e hidrologia a um estudo de caso de uma seo canalizada da Bacia do Crrego

    Botafogo. Para cumprimento deste objetivo principal, ser calculada a vazo natural do

    crrego na seo escolhida e ser verificado para uma determinada chuva mxima se a seo

    funcionar como conduto livre.

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    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2 REVISO BIBLIOGRFICA

    2.1 BACIA HIDROGRFICA

    Entende-se por bacia hidrogrfica toda a rea de captao natural da gua da chuva

    que escoa superficialmente para um corpo de gua ou seu contribuinte (SEMA-RS, 2010). Os

    limites da bacia hidrogrfica so definidos pelo relevo, considerando-se como divisores de

    guas as reas mais elevadas. O corpo de gua principal, que d o nome bacia, recebe

    contribuio dos seus afluentes, sendo que cada um deles pode apresentar vrios contribuintes

    menores, alimentados direta ou indiretamente por nascentes (Figura 2.1).

    FIGURA 2.1. rea de captao de uma bacia hidrogrfica de contribuio.

    Fonte: Secretaria do meio ambiente- RS, 2010.

    A bacia hidrogrfica geralmente apresenta grande extenso, por isso dificilmente se

    procede ao seu levantamento a campo. A rea da bacia pode ser obtida por meio de carta

    topogrfica do IBGE (exemplo na Figura 2.2), ou fotografias areas da regio que ser

    estudada, ou ainda, por meio de um levantamento planialtimtrico do permetro da bacia

    (CARVALHO, 2008). A rea de captao um parmetro fundamental a se saber, pois

    necessrio conhecer o volume de gua produzido a fim de, por exemplo, dimensionar

    corretamente um canal na rea urbana a fim de evitar possveis inundaes ou mesmo gastos

    desnecessrios com obras vultosas ou no caso de audes e barragens, verificar se o mesmo

  • 8

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    atende a demanda desses a serem construdos tendo como fonte de abastecimento a bacia em

    estudo.

    FIGURA 2.2: Exemplo da delimitao de uma bacia hidrogrfica sobre um mapa topogrfico.

    Fonte: Adaptada de COLLISCHONN e TASSI, 2008.

    No desenvolvimento de um projeto, alm do conhecimento da rea, so necessrias

    informaes dos aspectos fsicos e climatolgicos tais como: localizao, relevo (altitude e

    declividade), forma, rede de drenagem (caracterizao dos regimes dos cursos dgua

    existentes), solo, cobertura vegetal, precipitao, umidade do solo etc.

    A classificao hidrolgica das bacias hidrogrficas constitui juntamente com a

    avaliao da superfcie de drenagem e das precipitaes, os trs elementos fundamentais que

    permitem os clculos dos volumes hdricos disponveis e das vazes de pico das cheias

    (BUREAU OF RECLAMATION, 2002).

    2.1.1 Tempo de concentrao

    Refere-se ao tempo gasto por uma gota de gua da chuva que cai na regio mais

    remota da bacia at o momento em que atinge o exutrio, sendo o tempo inicial considerado,

    o exato momento em que a mesma atinge o solo. Segundo Collischonn e Tassi (2008), a

    declividade mdia da bacia e do curso dgua principal tambm so caractersticas que afetam

    diretamente o tempo de viagem da gua ao longo do sistema. Quanto maior a declividade da

    bacia menor ser o tempo de concentrao.

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    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    O tempo de concentrao pode ser obtido por diversas frmulas que levam em

    considerao as caractersticas fsicas da bacia. Cabe ao projetista a escolha do melhor

    mtodo de clculo para cada caso especfico.

    Dentre as vrias equaes e mtodos para clculo de tempo de concentrao

    existentes, entre os mais usuais esto o de Kirpich (para reas menores que 0,5 Km) e watt e

    Chow (para reas de at 5840 Km) como mostrado abaixo:

    Kirpich: (

    )

    2.1

    Watt e Chow: (

    )

    2.2

    Em que:

    tc = tempo de concentrao (minutos);

    L = comprimento do talvegue (Km);

    z = diferena entre as cotas mais alta e mais baixa (m);

    S = declividade da superfcie (m/m).

    A declividade da bacia pode ser determinada utilizando a seguinte relao:

    2.3

    2.1.2 Balano hdrico

    O somatrio da quantidade de gua que entra e que sai de uma bacia hidrogrfica

    denominado balano hdrico. A precipitao a forma principal de entrada de gua na bacia e

    a sada ocorre por evapotranspirao (evaporao e transpirao) e escoamento (superficial e

    subterrneo). Estas variveis podem ser medidas com diferentes graus de preciso. O balano

    hdrico de uma bacia exige que seja satisfeita a Equao:

    2.4

    Onde:

    V = variao do volume de gua armazenado na bacia (m);

    T = intervalo de tempo considerado (s);

    P = precipitao (m/s);

    E = evapotranspirao (m/s);

  • 10

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    Qe = escoamento (m/s).

    Ainda de acordo com Collischonn e Tassi (2008), em intervalos de tempo longos,

    como um ano ou mais, a variao de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das

    bacias, e a equao 2.4 pode ser reescrita em unidades de mm.ano-1

    , o que feito dividindo os

    volumes pela rea da bacia.

    2.5

    Onde:

    P = precipitao em mm.ano-1

    ;

    E = evapotranspirao em mm.ano-1

    ;

    Qe = escoamento em mm.ano-1

    .

    2.1.2.1 Coeficiente de escoamento

    O coeficiente de escoamento refere-se ao percentual da chuva que se transforma em

    escoamento de longo prazo e dado por:

    2.6

    O coeficiente de escoamento tem, teoricamente, valores entre 0 e 1. Na prtica os

    valores vo de 0,05 a 0,5 para a maioria das bacias.

    Se toda a precipitao que ocorre em uma bacia hidrogrfica chega ao seu exutrio

    (uma rea totalmente impermeabilizada, por exemplo) com evapotranspirao e

    armazenamento igual a zero, o escoamento nesse caso pode ser representado atravs do

    produto da precipitao pela rea da bacia (Equao 2.7).

    2.7

  • 11

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.2 CONDUTOS LIVRES

    Nos condutos livres ou canais, a caracterstica principal a presena da presso

    atmosfrica atuando sobre a superfcie do lquido em uma seo aberta, como nos canais de

    irrigao e drenagem, ou fechada como nos condutos de esgoto e galerias de guas pluviais.

    Nesse caso, o escoamento se processa necessariamente por gravidade (PORTO, 2006).

    Apesar de haver uma hipottica semelhana entre os escoamentos livres e sob

    presso, os livres so mais complexos e com resoluo mais sofisticada, pois as variveis so

    interdependentes com variao no tempo e espao.

    Ainda de acordo com Porto (2006), os canais podem ser classificados como naturais

    (figura 2.3-A), que so os cursos d gua existentes na natureza, como pequenas correntes,

    crregos, rios, esturios etc., ou artificiais (Figura 2.3-B), de seo aberta ou fechada,

    construdos pelo homem, como canais de irrigao, de navegao, arquedutos, galerias etc.

    FIGURA 2.3: Em A, canal natural de um rio e em B canal artificial Campos-Maca- RJ.

    Fonte: Adaptado de Enciclopdia livre, 2014.

    2.2.1 Parmetros geomtricos dos canais

    Os parmetros geomtricos da seco transversal (Figura 2.4) tm grande

    importncia e so largamente usados nos clculos dos canais.

  • 12

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 2.4: Seo transversal de um escoamento livre

    Fonte: Adaptado de FIALHO, 2006.

    Quando as seces tm forma geomtrica definida (caso dos canais artificiais) podem

    ser matematicamente expressos pelas suas dimenses e profundidade da gua. Para as seces

    irregulares, como a dos canais naturais, no fcil o clculo e usam-se curvas para representar

    as relaes entre as dimenses dos canais e respectivas profundidades (COSTA e LANA

    2001). Os parmetros usualmente empregados na anlise e tratamento dos escoamentos livres

    so:

    2.2.1.1 rea molhada (Am)

    rea molhada (m) corresponde rea efetiva de escoamento obtida de acordo com

    a forma geomtrica da seo;

    2.2.1.2 Permetro molhado (Pm)

    Permetro molhado o comprimento da linha de contorno da rea molhada (fundo e

    paredes laterais) sem a superfcie livre (m).

    2.2.1.3 Raio hidrulico (Rh)

    o quociente entre rea e permetro molhados (m) como mostrado na Equao a

    seguir:

    2.8

  • 13

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.2.1.4 Altura dgua (y)

    Altura ou tirante dgua corresponde a profundidade do escoamento determinado

    pela distncia entre o ponto mais baixo da seo e a superfcie livre (m).

    2.2.1.5 Largura de topo(B)

    Corresponde ao comprimento superficial ou boca, a distncia horizontal da

    superfcie livre do conduto (m);

    2.2.1.6 Altura hidrulica ou altura mdia (Hm)

    a relao entre rea molhada e a largura de topo da seo na superfcie livre (m).

    a altura de um retngulo de rea equivalente rea molhada.

    2.9

    2.2.1.7 Declividade de fundo (I0)

    a declividade ou inclinao longitudinal do fundo canal.

    2.2.2 Forma geomtrica da seo

    Para cada tipo de seo estabelecida uma frmula para a determinao dos

    parmetros do canal. As formas geomtricas de sees mais usuais so: retangular,

    trapezoidal, triangular e circular parcialmente cheia. A Figura 2.5 abaixo mostra

    detalhadamente a determinao de cada parmetro geomtrico para cada tipo especfico de

    seo:

  • 14

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 2.5: Parmetros geomtricos para cada tipo de seo.

    Fonte: Adaptado de EVANGELISTA, 2014.

  • 15

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.2.3 Vazo em condutos livres

    Considera-se que ocorre nos canais um movimento uniforme, ou seja, a velocidade

    mdia da gua constante ao longo do canal. A rea que como vimos pode ser determinada

    geometricamente, tambm contnua para um determinado trecho em estudo, dessa forma a

    vazo pode ser determinada usando a equao da continuidade:

    2.10

    Onde:

    Q = vazo (m/s);

    A = rea da seo molhada (m);

    V= velocidade de escoamento (m/s).

    A velocidade pode ser medida no local ou, na maioria dos casos, determinada atravs

    de equaes. H varias equaes para o clculo da velocidade mdia da gua em um canal,

    porm as mais usadas so as de Manning, Chezy e Strickler. Neste caso, combinado a

    equao da continuidade com alguma dessas equaes, a determinao da vazo pode ser feita

    com a aplicao direta.

    2.3 BACIA DO CORRGO BOTAFOGO

    De acordo com o Diagnstico Ambiental da Sub-bacia do Botafogo, realizado pela

    Prefeitura de Goinia (2008) citado por Seibt, (2013), o crrego Botafogo est inserido na

    bacia do Rio Meia Ponte, afluente do Rio Paranaba, e situa-se nas pores das regies sul e

    central do municpio de Goinia apresentando extenso de 11,3 km, encontrando-se na zona

    22 K, entre os paralelos sul 685078,21 m e 685588,54 m e os meridianos de longitude oeste

    8159097,63 m e 8149655,25 m, percorrendo a rea urbana da cidade de Goinia, passando

    pelos bairros: Jardim das Esmeraldas, Bairro Santo Antnio, Vila Maria Jos, Vila So Joo,

    Vila Redeno, Pedro Ludovico, Jardim Gois, Setor Sul, Setor Central, Setor Leste

    Universitrio, Setor Vila Nova, Setor Leste, Setor Norte Ferrovirio, Setor Crimia Leste e

    Setor Crimia Oeste

    Seibt (2013) afirma ainda que as nascentes do crrego Botafogo encontram-se no

    bosque municipal Jardim Botnico, que drena uma rea de 31,55 km, contribui com a drenagem

    da cidade nos sentido Sul/Norte, recebendo as vazes dos Crregos Areio e Capim Puba pela

    margem esquerda e pela margem direita o Crrego Sumidouro, desaguando no Ribeiro Anicuns

    pela margem direita como mostrado na Figura 2.6.

  • 16

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 2.6: Mapa de localizao da bacia do Crrego Botafogo em Goinia- GO.

    Fonte: Adaptado de SEIBT, 2013.

    Segundo Silva e Arajo (2011), a microbacia do crrego Botafogo apresenta

    resumidamente as seguintes caractersticas fsicas: possui uma rea de aproximadamente 20

    km; permetro de 23,5 km; comprimento do rio principal de 9,6 km; cota mais alta 842 m e

    cota mais baixa 713 m; desnvel entre o exutrio e a cabeceira do rio de 129 m; declividade

    do canal principal 1,34%; canal de segunda ordem; coeficiente de compacidade (Kc) 1,5; fator

    de forma (Kf) 0,234; densidade da drenagem 0,63 km/km e tempo de Concentrao (tc) -

    Kirpich 119,2 min (1,9 hora).

  • 17

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.3.1 Parques da bacia do botafogo

    Goinia considerada uma das cidades mais arborizadas do pas com a presena

    vrios parques, e com qualidade de vida relativamente satisfatria em funo disso. Nesse

    contexto a bacia do crrego botafogo tem grande importncia na existncia dessas reas

    verdes uma vez que a mesma da vida a uma quantidade significativa dos maiores parques da

    cidade como pode ser visto logo abaixo:

    2.3.1.1 Parque Jardim Botnico

    O Jardim Botnico (Figura 2.7) foi institudo em 1978, Durante o II Congresso

    Latino Americano de Botnica e o XXIX Congresso Nacional de Botnica, realizado em

    Goinia, no ano de 1978, apresenta uma rea aproximada de 1.000.000m (SEMMA, 2005).

    Limita-se ao sul com a Vila Santo Antnio, a noroeste com o Setor Pedro Ludovico e a leste

    com a Vila Redeno. Sua rea est dividida em dois espaos distintos separados pela

    Avenida 3 Radial.

    A nascente do Crrego Botafogo no pode ser vistoriada devido a mata fechada em

    seu entorno e a falta de trilhas que levam ao local, mas a gua que corre no primeiro trecho de

    seu curso limpa e livre de odores fortes como no restante de seu curso urbano, grande parte

    dele canalizado. O Crrego forma vrios lagos no interior do Jardim Botnico e a gua

    transferida de um para o outro por tubos de concreto, garantindo a vazo das guas

    principalmente nos perodos de chuva. Aps a Avenida 3 Radial, a gua volta a ficar corrente

    e segue atravessando a cidade (CAU/GO, 2013).

    FIGURA 2.7: Parque Jardim Botnico, onde se localizam as principais nascentes do crrego.

    Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2013.

  • 18

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.3.1.2 Bosque dos Buritis

    O Bosque dos Buritis (Figura 2.8) est situado no Setor Central e limitado pelos

    setores Oeste e Central. Foi proposto no Plano Original da cidade em 1933, com uma rea de

    40 hectares, restando hoje, uma rea aproximada de 124.800 m, que inclui a Assembleia

    Legislativa, o Museu de Arte de Goinia e o Centro Livre de Artes da Prefeitura. (CAU/GO,

    2013)

    As nascentes do Crrego dos Buritis concentram-se na regio dos Clubes da

    Engenharia e dos Oficiais (Setor Marista), nos pores do Tribunal de Justia (Setor Oeste) e

    dentro do prprio Bosque. Estas nascentes so canalizadas at os lagos existentes dentro deste

    complexo ecolgico. Aps o Parque, o crrego segue canalizado at despejar suas guas no

    Crrego Capim Puba.

    FIGURA 2.8: Bosque dos Buritis, um dos cates postais da capital.

    Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2013.

    2.3.1.3 Parque Lago das Rosas

    O Lago das Rosas (Figura 2.9) localiza-se na Regio Central da cidade de Goinia,

    entre a Avenida Anhanguera e a Alameda das Rosas e faz divisa com o Zoolgico de Goinia.

    Possui um traado que interliga lagos, caminhos e reas de permanncia e contemplao.

    uma rea situada na bacia de recarga do lenol fretico cortada pelo Crrego Capim Puba

    afluente do crrego Botafogo (CAU/GO, 2013).

    Na rea prxima Avenida Anhanguera existe uma caixa de coleta da gua que

    excede o nvel determinado para o lado. Ela canalizada e segue pelo subterrneo. No interior

    do Parque, nas reas que circundam o lago, foram construdas estruturas de coleta de gua

    pluvial para evitar que as guas do escoamento superficial cheguem direto no lago. Estas

  • 19

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    estruturas conduzem a gua pluvial at a rede de coleta urbana existente na Avenida

    Anhanguera.

    FIGURA 2.9: Lago das Rosas, banhado pelo Crrego Capim Puba afluente do Botafogo.

    Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2014.

    2.3.1.4 Parque Areio

    O Parque est localizado na regio Sul de Goinia, entre os Setores Marista e Pedro

    Ludovico, e contornado pelas Ruas 90, Alameda Americano do Brasil, Avenidas Edmundo

    Pinheiro de Abreu e Avenida Areio.

    A nascente do Crrego Areio (Figura 2.10) afluente do crrego botafogo, est

    cercada pela mata fechada e o acesso ao local bastante difcil. A gua escorre at o lago

    onde reservada e posteriormente volta a correr depois da Rua 90, por onde atravessa a cu

    aberto abaixo da ponte construda. O desnvel existente na topografia no Parque favorece o

    escoamento da gua da chuva de toda a regio para a rea lindeira a Rua 90. Para evitar

    alagamento foram construdas vrias estruturas de captao e conduo das guas.

  • 20

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 2.10: Nascente do Crrego Areio e ponte da Rua 90.

    Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2013.

    2.3.1.5 Parque Flamboyant

    .

    O Parque Municipal Flamboyant (Figura 2.11) localiza-se no setor Jardim Gois, na

    regio Sul de Goinia, entre as Ruas 46, 15, 12, 55, 56, 73, 58 A e avenida H, rea faz parte

    da antiga Fazenda Botafogo.

    A nascente do Crrego Sumidouro, afluente do Crrego Botafogo, um dos

    importantes elementos naturais que compem o Parque Flamboyant. Alm da nascente, existe

    no Parque uma rea de brejo que se encontra parcialmente preservada, onde h um pequeno

    lago com cerca de 2 mil m (CAU/GO,2013)

    FIGURA 2.11: Parque Flamboyant localizado na nascente do crrego sumidouro, um dos afluentes do Botafogo.

    Fonte: Adaptado ROSSI, 2014.

  • 21

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.3.1.6 Parque Botafogo

    Situa-se nos setores Central e Leste Vila Nova, dividido em duas reas pelo Crrego

    Botafogo e pela Av. Marginal: rea 1, com mata nativa e vrias nascentes. O Parque Botafogo

    (Figura 2.12) surgiu com a implantao de Goinia. Portanto, uma das reas verdes mais

    antigas, pois j estava previsto no plano original de 1933, do arquiteto Atlio Correa Lima

    (RIBEIRO, 2006).

    Foi revitalizado em 2004 e passou por um intenso processo recuperao florstica. O

    parque possui rea de 172.033m e fica prximo ao exutrio da bacia do botafogo.

    FIGURA 2.12: Lago do Parque Botafogo e ponte de ligao entre Setor Central e Vila Nova.

    Fonte: Adaptado de DE PAULA, 2010.

    2.3.2 Histrico da construo

    O Crrego Botafogo teve iniciado o seu processo de canalizao no final da dcada

    de 1980 e comeo da dcada de 90 quando ocorreu a construo da via Marginal Botafogo.

    Para tanto foi realizado um Estudo e Relatrio de Impacto Ambiental (EIA-RIMA), elaborado

    pela empresa TECNOSAN Engenharia s/c Ltda. (IPLAN, 1990).

    A interveno na bacia tratou-se de obras (Figura 2.13) de reurbanizao dos vales

    dos Crregos Botafogo e Capim-Puba, constitudas de servios preliminares, implantao de

    vias marginais, recuperao e canalizao do Crrego Botafogo e Capim-Puba. O projeto das

    vias marginais foi desenvolvido no intuito de desafogar o trnsito da cidade de Goinia

    propiciando a melhoria no fluxo de veculos e a recuperao dos vales degradados dos

    Crregos Botafogo e Capim-Puba (Relatrio Sinttico do Levantamento de Auditoria, 2004).

  • 22

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 2.13: Servios de terraplenagem executados entre a avenida independncia e Gois Norte e pontilho

    sobre o crrego capim puba p/ encaixe com a av. Gois norte, respectivamente.

    Fonte: Relatrio Sinttico do Levantamento de Auditoria, 2004.

    2.4 RUGOSIDADE EM CONDUTOS LIVRES

    A rugosidade tem grande importncia no clculo de capacidade de escoamento

    em canais e tubulaes, onde a sua minimizao proporciona a mxima descarga.

    Selecionar um valor de coeficiente de rugosidade significa estimar a resistncia ao

    escoamento exercida sobre o fluido (PREFEITURA MUNICIPAL DE SO PAULO,

    1999).

    De acordo com Suarez (2001), a utilizao de um valor incorreto pode ter

    grandes impactos na determinao da vazo e em consequncia no dimensionamento dos

    projetos de obras hidrulicas.

    A variao do coeficiente de rugosidade pode proporcionar grandes variaes,

    como o aumento ou diminuio da descarga a jusante, evitando problemas de

    inundaes, alterao da velocidade de escoamento, podendo evitar sedimentao de

    detritos ou o desgaste e eroso do canal; variao do nvel de escoamento de canais e

    alterao geomtrica da seo transversal. A rugosidade em um conduto livre pode ser

    influenciada por vrios fatores:

  • 23

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.4.1 Rugosidade Superficial

    A rugosidade representada pela forma e tamanho das irregularidades do material

    que forma o permetro molhado. Materiais grosseiros (Figura 2.14-A) aumentam a

    rugosidade. Materiais finos (figura 2,14-B) provocam um efeito menor, reduzindo o valor do

    coeficiente.

    FIGURA 2.14: Em A, revestimento simples com pedras e em B revestimento com concreto projetado.

    Fonte: Adaptado de AVINO, 2004.

    2.4.2 Vegetao

    A vegetao pode ser analisada como uma rugosidade superficial. Seu efeito

    depende principalmente, da sua altura, densidade, distribuio e espcie. Deve-se ter especial

    ateno para o crescimento da vegetao. Segundo estudos apresentados na literatura, o

    coeficiente de rugosidade pode variar de 2 a 3 vezes o seu valor original, devido ao

    desenvolvimento da vegetao. A Figura 2.15 mostra a vegetao presente nos taludes do

    crrego Pirajussara em So Paulo.

    FIGURA 2,15: Taludes do crrego Pirajussara coberto com vegetao densa.

    Fonte: Folha de So Paulo, 2014.

  • 24

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.4.3 Irregularidades

    Canais com irregularidades no seu permetro molhado e variaes na sua seo

    transversal ou curva ao longo do seu trajeto (Figura 2.16) sofrem acrscimo na

    rugosidade.

    FIGURA 2.16: Curva no Crrego Pirajussara, ZonaOeste So Paulo.

    Fonte: Universidade de So Paulo, 2004.

    2.4.4 Eroso

    A eroso (Figura 2.17) pode provocar irregularidades nas paredes e no fundo de

    canais naturais, aumentando coeficiente de rugosidade, alm disso, contribui com a

    sedimentao.

    FIGURA 2.17: Eroso do Crrego Cascavel em Goinia.

    Fonte: Castilho, 2012.

  • 25

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.4.5 Sedimentao e obstrues

    A sedimentao de material fino em canais irregulares pode at melhorar a superfcie

    do canal, reduzindo a sua rugosidade. No entanto a presena de troncos de rvores, pilares de

    pontes e outros materiais incrementam a rugosidade do canal, alm do efeito de reduo de

    seo como mostrado na Figura 2.18.

    FIGURA 2.18: Canalizao assoreada por sedimentos do Crrego Uberaba, So Paulo.

    Fonte: Universidade de So Paulo, 2004.

    Diversos fatores alm dos j citados influem na determinao da rugosidade real

    de um canal tais como: material de acabamento; mtodo construtivo; forma de

    acabamento; manuteno; etc.

    No dimensionamento hidrulico da estrutura, a seleo do coeficiente de

    rugosidade deve refletir o comportamento esperado da obra ao longo de sua vida til,

    garantindo que, durante este perodo, se tenha capacidade de escoamento igual ou maior

    ao do projeto (PREFEITURA MUNICIPAL DE SO PAULO, 1999).

  • 26

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.4.6 Frmula de Manning

    Para o caso de canais e tubulaes com presso atmosfrica, a frmula mais

    comumente empregada a de Manning (Equao 2.11), onde se observa a grande influncia

    da rugosidade:

    2.11

    Onde:

    n = coeficiente de rugosidade

    V = velocidade do escoamento

    Rh= raio hidrulico

    I0 = declividade longitudinal

    A equao 2.12 pode ser escrita em funo de n da seguinte forma:

    2.12

    A declividade de fundo ou longitudinal (I0) para um trecho determinado do canal

    em estudo pode ser determinada assim como mostrado na Equao 2.13. Em geral para

    pequenos trechos, os canais possuem baixa declividade.

    2.13

    Onde:

    z = diferena entre as cotas inicial final do trecho;

    l = comprimento horizontal do trecho em estudo.

    Na prtica quando da realizao de projetos em condutos livres no necessrio

    realizar clculos para obteno do coeficiente de rugosidade, pois o mesmo j largamente

    divulgado na literatura atravs de tabelas, por diversos autores. Essas tabelas como mostrado

    na Figura 2.19, informam o valor do coeficiente n em funo da natureza do material que

    reveste as paredes dos condutos.

  • 27

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA: 2.19: Tabela de rugosidade de Mannig.

    Fonte: UFLA, 2014.

    2.5 MEDIO DE VELOCIDADES POR FLUTUADORES

    Nesse mtodo utiliza-se um dispositivo (garrafa plstica, boia, rolha de cortia, etc.)

    que flutuar, adquirindo a mesma velocidade da gua. Atravs do flutuador determina-se a

    velocidade superficial do escoamento. Esta velocidade superficial , na maioria das vezes,

    superior a velocidade mdia do escoamento. A velocidade mdia corresponde de 80 a 90% da

    velocidade superficial (EVANGELISTA, 2014). Multiplicando-se a velocidade mdia pela

    rea molhada (rea da seo transversal por onde est ocorrendo o escoamento), obteremos a

    vazo.

  • 28

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    2.5.1 Determinao da velocidade superficial (Vs)

    Segundo Evangelista (2014), para determinar a velocidade superficial de

    escoamento (figura 2.20) deve-se escolher o trecho mais reto e uniforme possvel; efetuar a

    limpeza das margens e leito; marcar trecho para percurso de, no mnimo, 10 m; soltar o

    flutuador 5 m montante do incio do trecho; efetuar, no mnimo, trs determinaes de

    tempo gasto no percurso de valor j conhecido. Na obteno dos dados devem ser

    desconsideradas, as medies de tempo efetuadas quando o flutuador tocar as margens do

    curso dgua e valores discrepantes devendo considerar os trs valores mais homogneos para

    que seja efetuada uma mdia entre eles.

    O valor da velocidade superficial pode ser obtido pela relao mostrada na Equao

    2.14.

    2.14

    Onde:

    Vs = Velocidade superficial;

    s = Distncia percorrida pelo flutuador;

    t = Intervalo de tempo.

    Como a velocidade mdia de escoamento (V) varia de 80 a 90 % do valor da

    velocidade superficial, considera-se um valor mdio entre esses dois, ou seja, 85% da

    velocidade superficial do lquido que escoa pelo canal, assim:

    2.15

    FIGURA 2.20: esquema demonstrativo da medio de velocidade por meio de flutuador.

    Fonte: EVANGELISTA, 2014.

  • 29

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    Conhecendo os parmetros do canal e combinado a Equao 2.8 com a Equao 2.9,

    pode-se obter a velocidade em um canal que funciona como conduto livre de forma direta

    como mostrado na Equao 2.16:

    (

    ) 2.16

    2.6 PRECIPITAO

    A gua da atmosfera que atinge a superfcie na forma de chuva, granizo, neve,

    orvalho, neblina ou geada denominada precipitao. Na realidade brasileira a chuva a

    forma mais importante de precipitao e tambm a causa mais importante dos processos

    hidrolgicos de interesse da engenharia e caracterizada por uma grande aleatoriedade

    espacial e temporal. (COLLISCHONN e TASSI, 2008).

    O movimento ascendente de massas de ar mido est ligado com a formao das

    nuvens de chuva e a diferena dos principais tipos de chuva feito de acordo com a causa da

    ascenso do ar mido. As podem ser frontais, convectivas ou orogrficas.

    No Brasil h uma predominncia de chuvas convectivas, especialmente nas regies

    tropicais. Nesse tipo de formao ocorre o aquecimento de massas de ar em contato com a

    superfcie quente, o ar aquecido menos denso fazendo com que o mesmo suba para locais

    mais elevados onde sofrem condensao quando encontram correntes mais frias. As principais

    caractersticas das chuvas convectivas so a alta intensidade e curta durao em pequenas

    reas, o que em muitos casos proporcionam inundaes.

    2.6.1 Chuva mxima

    Uma das dificuldades apresentadas no projeto de obras de drenagem vem ser a

    determinao da precipitao intensa mxima provvel que deve ser utilizada. O

    conhecimento do comportamento dos picos das chuvas torna-se importante no projeto e

    planejamento do sistema de drenagem urbana. Em localidades que dispe de dados

    pluviomtricos analisados, esta dificuldade se ameniza.

  • 30

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    De acordo com Costa e Prado (2003), a espacializao de chuvas intensas para o

    Estado de Gois e o sul de Tocantins de posse dos dados pluviomtricos da regio de

    interesse, pode se estimada atravs da Equao 2.17 a seguir:

    (

    )

    ( ) 2.17

    Onde:

    i = intensidade pluviomtrica (mm/mim);

    T = perodo de retorno (anos);

    t = durao da precipitao (min).

    2.6.2 Precipitao em Goinia

    Segundo estudo realizado por Cardoso et.al. (2011), o mapeamento da precipitao

    pluviomtrica na regio metropolitana de Goinia e seu entorno utilizando dados de 21

    estaes pluviomtricas com um perodo de retorno de 35 anos demonstrou que a regio tem

    uma variao de chuvas anuais entre 1200 mm e 2100 mm levando em considerao a mdia

    anual da precipitao para o perodo analisado. Na regio do municpio de Goinia a

    precipitao fica entre 1400 mm e 1600 mm.

  • 31

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    3 METODOLOGIA

    3.1 VISITA A REA DO ESTUDO

    Para realizao de estudos de vazo como esse, necessrio inicialmente colher uma

    srie de dados que permita por meio de metodologias realizar os clculos essenciais para

    obteno dos parmetros geomtricos da seo e por meio de teste, a observao da

    velocidade de escoamento.

    Para execuo desse trabalho, foi escolhido um ponto ao longo do percurso do

    crrego botafogo (Figura 3.1) e no mesmo obtido os dados da seo do canal. O ponto

    escolhido foi admitido como exutrio da bacia hidrogrfica. A localizao detalhada pode ser

    consultada no Anexo I.

    FIGURA 3.1: localizao do ponto escolhido como exutrio.

    Fonte: Adaptado de GOOGLE MAPS, 2014.

  • 32

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    3.1.1 Geometria da seo

    A geometria da seo do canal como observado na Figura 3.2 e 3.3

    predominantemente retangular, no entanto a parte por onde o lquido efetivamente escoa

    considerando a vazo natural do crrego trapezoidal. Portanto a seo em estudo possui uma

    geometria mista (trapezoidal+ retangular).

    FIGURA 3.2: Geometria do canal do crrego Botafogo.

    Fonte: Autor, 2014.

    FIGURA 3.3: Esquema demonstrativo da seo composta do crrego.

    Fonte: Elaborada pelo autor, 2014.

  • 33

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    3.1.2 rea molhada

    A rea molhada da seo trapezoidal foi obtida por clculos. A altura y da gua, as

    faces laterais e largura da seo retangular foram obtidas por medio direta como mostrado

    nas Figuras 3.4 e 3.5.

    FIGURA 3.4: Determinao do comprimento das faces do canal.

    Fonte: Autor, 2014.

    FIGURA 3.5: Determinao da altura (Y) da gua.

    Fonte: Autor, 2014.

  • 34

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    3.1.3 Velocidade superficial

    Para obteno da velocidade superficial foi necessria a realizao do teste de

    medio de velocidades pelo mtodo do flutuador (Figuras 3.6 ; 3.7 e 3.8).

    FIGURA 3.6: materiais utilizados para obteno da velocidade superficial

    Fonte: Autor, 2014.

    FIGURA 3.7: Delimitao do espao (l) a ser percorrido pelo flutuador

    Fonte: Autor, 2014.

  • 35

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    FIGURA 3.8: Execuo do mtodo do flutuador para obteno da velocidade superficial.

    Fonte: Autor, 2014.

    3.1.4 Revestimento e condies do canal

    O revestimento do canal constitudo por Gabio nas laterais, e concreto no fundo

    (Figura 3.9) as condies de conservao da canalizao so boas e a presena de vegetao e

    ocorrncia de sedimentao so discretas.

    FIGURA 3.9: Revestimento das paredes e do fundo do canal Botafogo.

    Fonte: Autor, 2014.

  • 36

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    3.2 TRAADO DA BACIA HIDROGRFICA

    O traado manual da bacia hidrogrfica (por meio mapa) foi feito em primeiro

    instante a partir da localizao dos corpos dgua maiores, nesse caso, observou-se a presena

    do rio Meia Ponte com a consequente localizao do crrego Botafogo uma vez que o mesmo

    desgua no citado rio. Em seguida subiu-se no mapa at que fosse encontrada a nascente do

    crrego. Em um segundo momento atravs da interpretao das curvas de nvel das diferentes

    altitudes, foi possvel perceber a presena de divisores (pontos mais altos do relevo) das

    bacias presentes no mapa, observando tambm, que os cursos dgua presentes voltavam-se

    para o interior de um mesmo ponto. A partir dessas informaes foram traadas linhas ligando

    os divisores e delimitando a bacia hidrogrfica.

    Atravs do uso de um mapa digital e do programa Auto CAD foi feito tambm um

    traado digital da bacia como mostrado. Nesse caso foram observadas as mesmas

    caractersticas da regio de interesse para proceder delimitao.

    As ferramentas CAD so mais prticas e precisas em relao ao procedimento

    realizado manualmente e por isso, optou-se ainda que o comprimento principal do crrego, a

    rea da bacia e a diferena de cota entre a nascente e o exutrio fossem determinados atravs

    do uso do uso das mesmas. Esses valores sero mostrados mais adiante nos resultados do

    trabalho.

  • 37

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

    Os dados do teste para obteno da velocidade superficial esto apresentados a seguir

    na Tabela 4.1:

    TABELA 4.1- Dados obtidos campo para determinao da velocidade superficial.

    Dados obtidos em campo * Medies

    M1 M2 M3

    l (m) 20,00 20,00 20,00

    s (m) 20,00 20,00 20,00

    t (s) 36,00 37,00 35,00

    (*) l = comprimento do percurso de teste; s = distncia percorrida pelo flutuador; t = tempo gasto pelo

    flutuador.

    Os valores da seo analisada do crrego Botafogo (seo composta) esto dispostos na

    Tabela 4.2 abaixo:

    Dados obtidos em campo * Medidas (metros)

    L 12,00

    H 3,30

    x 0,43

    yretangular 0,33

    y real 0,05

    (*) L = largura do canal; H = altura da lateral da seo retangular; x= distncia horizontal entre a parede lateral

    da seo retangular (H) e o incio do fundo da seo trapezoidal; yretangular= altura total da seo retangular;

    yreal = altura real da lmina dgua na seo trapezoidal.

    Os demais dados necessrios para determinao dos parmetros foram adquiridos atravs do

    mapa digital usando o Auto CAD como mostrados a seguir na Tabela 4.3:

    TABELA 4.3- Dados obtidos por meio de mapa digital com o Auto CAD.

    Dados obtidos pelo Auto CAD* Medidas

    LR (km) 9,11

    zB (m) 120,00

    reaB (Km) 19,63

    H (m) 0,06

    (*) LR = comprimento do curso dgua (talvegue) principal; zB = diferena de cotas do curso dgua ( da

    nascente ao exutrio); reaB = rea total da bacia hidrogrfica ; H = diferena de cotas entre o incio e o fim do

    percurso escolhido para medio da velocidade superficial.

  • 38

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    4.1 PARMETROS GEOMTICOS

    Como dito antes, a seo do crrego apresenta duas sees com geometrias diferentes

    sendo que em termos de vazo natural, a gua que escoa no chega a ocupar a parte retangular

    da canalizao, sendo assim, o lquido flui apenas na seo trapezoidal. No entanto como a

    gua no chega a ocupar plenamente a seo em formato de trapzio foi necessrio considerar

    a rea molhada como outra seo tambm em trapzio que aqui trataremos como seo efetiva

    de escoamento.

    Para obteno da seo efetiva de escoamento foi necessrio primeiramente encontrar

    o ngulo de inclinao do talude utilizando as medidas da seo trapezoidal total (y retangular e

    x). A partir disso, adotando os valores presentes na Tabela 4.2, as relaes matemticas

    presentes na Figura 2.5 e usando a Equao 2.8, foi possvel chegar aos resultados. Assim

    como a seo efetiva de escoamento, a trapezoidal total, a seo retangular foi calculada

    tambm empregando as relaes da Figura 2.5 e a equao 2.8. A Figura 4.1 mostra mais

    claramente as medidas calculadas:

    Figura 4.1: medidas calculadas das sees do crrego Botafogo.

    Fonte: Elaborada pelo autor, 2014.

  • 39

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    Os resultados dos clculos dos parmetros geomtricos de todas as sees esto

    presentes na tabela 4.4.

    TABELA 4.4 Parmetros calculados a partir dos dados de campo.

    Parmetros calculados * Sees

    Trapezoidal total Efetiva de escoamento Retangular

    Am (m) 3,818 0,560 39,600

    Pm (m) 12,220 11,300 6,600

    Rh (m) 0,312 0,050 6,000

    (*) Am = rea molhada; Pm = permetro molhado; Rh = raio hidrulico

    4.1.1 Declividade (S) e tempo de concentrao (Tc) da bacia hidrogrfica

    A declividade da Bacia do Crrego botafogo foi calculada conforme a Equao 2.3.

    Considerando os valores de LR e zB (Tabela 4.3 ) em metros, chega-se a um declive de

    talvegue de 0,013 m/m.

    Entrando com essa declividade na Equao 2.2 (Watt e Chow) e utilizando o

    comprimento do talvegue LR em Km, o tempo de concentrao para bacia igual a 244,62

    minutos.

    4.2 VAZO NATURAL (Qnat)

    A vazo natural do crrego foi calculada de duas maneiras: uma atravs frmula de

    Manning para velocidade em canais, Equao 2.11 e outra adotando a velocidade mdia a

    partir da velocidade superficial.

    4.2.1 Velocidade superficial

    A partir da dos dados da tabela 4.1 usando o valor mdio para o tempo gasto pelo

    flutuador (t) de valor igual 36 segundos e aplicando a equao 2.14 chega-se no valor de

    velocidade superficial de escoamento de 0,556 m/s. Usando a Equao 2.15, o valor da

    velocidade mdia igual a 0,472 m/s.

    4.2.2 Coeficiente de rugosidade (n)

    Considerando as condies do canal como boas e o revestimento do mesmo como

    mostrado na Figura 3.8 e ainda analisando as informaes contidas na Figura 2.9 (coeficientes

    de rugosidade de Manning em funo da natureza das paredes), chega-se a concluso que

  • 40

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    devem ser usados dois valores de rugosidade: um para a parte retangular com laterais

    revestidas de gabio (n = 0,030),e outro para a parte trapezoidal que nesse caso foi revestida

    de concreto (n = 0,014)

    4.2.3 Declividade de fundo I0

    Da tabela 4.3 retira-se o valor da diferena de cotas entre o incio e o fim do percurso

    escolhido para medio da velocidade superficial (H) igual a 0,06 metros. Atravs da

    equao 2.13 e utilizando o valor de s da mesma tabela encontra-se a declividade de fundo I0

    igual a 0,003 m/m.

    A vazo natural aquela que passa na seo efetiva de escoamento com n = 0,014, I0

    = 0,003 assim, adotando o raio hidrulico e a rea molhada da seo da Tabela 4.4 e ainda a

    Equao 2.11 de Manning, calcula-se um valor de 0,297 m/s.

    A vazo calculada a partir da velocidade superficial igual ao produto da velocidade

    mdia obtida pela Equao 2.15 pela rea molhada da seo efetiva de escoamento, portanto

    igual a 0,264 m/s, um valor bem prximo do calculado anteriormente o que evidencia que a

    vazo natural do crrego est correta, sendo a diferena de apenas 0,033 m/s ou 33 litros/s.

    4.3 VERIFICAO DA VAZO

    Foi considerado nesse caso, que toda a precipitao que incide na bacia contnua e

    que gera vazo de escoamento, sendo a evapotranspirao e o armazenamento iguais zero.

    Dessa forma a vazo representada pela Equao 2.7.

    4.3.1 Clculo da vazo mxima de escoamento da chuva (Qe)

    A vazo mxima de escoamento aquela proporcionada pela chuva mxima.

    Utilizando a Equao 2.17 e considerando um perodo de retorno de 5 anos e ainda usando o

    tempo de retorno (durao da precipitao) calculado anteriormente, a chuva mxima que

    pode ocorrer igual a 0,341434mm/min.

    Transformando esse valor para m/s, fazendo uso da Equao 2.7 e ainda o valor da

    rea da bacia hidrogrfica (reaB da Tabela 4.3) em m , chega-se na vazo mxima que pode

    ocorrer na bacia Qe, igual a 111,706m/s.

  • 41

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    4.3.2 Clculo da vazo mxima da seo (Qmx)

    Como o crrego possui uma seo composta, a vazo mxima soma da vazo de

    cada seo. Dessa maneira necessrio calcular a vazo das sees trapezoidal total e

    retangular (Figura 4.2).

    FIGURA 4.2: Esquema demonstrativo das duas sees a serem calculadas.

    Fonte: Elaborada Pelo autor, 2014.

    A velocidade em cada seo foi calculada pela frmula de Manning (Equao 2.11),

    com inclinao de fundo I0 = 0, 003, e rugosidades n = 0,014 para seo trapezoidal, e n =

    0,030 para parte retangular, e multiplicada pela sua respectiva rea molhada constante na

    Tabela 4.4. Assim a vazo para seo em trapzio foi igual a 6,871 m/s e para a seo

    retangular igual a 238,727m/s. A soma das vazes que corresponde a vazo mxima Qmx

    igual a 245,598 m/s.

    4.3.3 Clculo da vazo admissvel (Qadm)

    Para que no haja transbordamento, a vazo admissvel deve ser maior que a mxima

    descarga de chuva (Qe), que possa chegar ao exutrio da bacia, para o perodo de retorno

    considerado descontada ainda, a vazo natural do crrego. A vazo admissvel para o crrego

    Botafogo a diferena Qmx Qnat (245,598 - 0,297) m/s que resulta em 245,301 m/s.

    Esse valor bem superior a vazo mxima de chuva (111,706 m/s) e portanto a seo

    funcionar como conduto livre e no haver extravasamento.

  • 42

    Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

    5 CONCLUSES

    A execuo desse trabalho proporcionou a interao de uma srie de conhecimentos,

    sobretudo os das reas de hidrologia e hidrulica. Foi possvel por meio do mesmo, estimar de

    forma satisfatria a vazo natural do crrego Botafogo para uma seo escolhida ao longo do

    seu percurso, e a verificao da sua capacidade de escoamento funcionando como conduto

    livre para uma determinada chuva mxima.

    Atravs do clculo da velocidade superficial foi possvel comparar a medio

    da vazo do canal entre dois mtodos, os valores se comportaram de forma aceitvel

    uma vez que no houve uma diferena significativa e assim demonstrando que os

    valores de vazo encontrados so reais.

    Em funo da metodologia adotada para o clculo de chuva mxima com baixo

    perodo de retorno, a capacidade de escoamento da seo em estudo apresentou um valor

    muito superior vazo mxima de chuva o que gera uma margem de segurana bem

    acima que se observa na literatura.

    Para estudos futuros, sugere-se continuar este projeto coma adoo de um

    mtodo de clculo que possa utilizar um perodo de retorno maior o que possibilitar

    valores mais prximos da realidade para vazo mxima de chuva.

  • Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S.

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