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INSTITUTO UNIFICADO DE ENSINO SUPERIOR OBJETIVO
FACULDADES OBJETIVO
ENGENHARIA CIVIL
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RESUMO
Este trabalho refere-se ao estudo de caso sobre a estimação de vazão ...
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 5
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1 INTRODUÇÃO
Uma das grandes dificuldades nos projetos de estruturas hidrául...
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1.1 OBJETIVOS
Os objetivos deste trabalho é interagir os conhecimentos de hi...
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 BACIA HIDROGRÁFICA
Entende-se por bacia hidrográ...
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atende a demanda desses a serem construídos tendo como fonte de abasteciment...
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Nos condutos livres ou canais, a característica princip...
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estruturas conduzem a água pluvial até a rede de coleta urbana existente na...
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FIGURA 2.10: Nascente do Córrego Areião e ponte da Rua 90.
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2.4.3 Irregularidades
Canais com irregularidades no seu perímetro molhado e...
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2.4.5 Sedimentação e obstruções
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2.4.6 Fórmula de Manning
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FIGURA: 2.19: Tabela de rugosidade de Mannig.
Fonte: UFLA, 2014.
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Conhecendo os parâmetros do canal e combinado a Equação 2.8 com a Equação 2...
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3 METODOLOGIA
3.1 VISITA A ÁREA DO ESTUDO
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3.1.1 Geometria da seção
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3.1.2 Área molhada
A área molhada da seção trapezoidal foi obtida por cálcu...
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3.1.3 Velocidade superficial
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3.2 TRAÇADO DA BACIA HIDROGRÁFICA
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4.1 PARÂMETROS GEOMÉTICOS
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4.3.2 Cálculo da vazão máxima da seção (Qmáx)
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5 CONCLUSÕES
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6 REFERÊNCIAS
AVINO, R.S. da. Utilização de revestimentos flexíveis em canaliz...
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COSTA, T. da; LANÇA R. Condutos livres. Escola superior de tecnologia.Universi...
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SÃO PAULO, Prefeitura Municipal. Diretrizes de projeto para coeficiente de rug...
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Estudo de caso de uma seção canalizada da bacia do córrego botafogo na cidade de goiânia go

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

  1. 1. 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
  2. 2. i Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. RESUMO 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. O estudo consistiu na obtenção de dados do canal para que fosse possível a determinação analítica dos parâmetros geométricos do mesmo a partir dos quais e ainda de posse de dados hidrológicos da bacia hidrográfica, fosse possível a caracterização hidráulica. Para isso, procedeu-se uma visita á campo para coleta de dados e realização de testes para obtenção da velocidade superficial pelo método do flutuador a partir da qual foi aferido o resultado de vazão obtido por meio da Equação de Manning e área molhada Os resultados alcançados na seção escolhida mostram que o Córrego Botafogo possui vazão natural igual a 0,297 m³/s e que a seção tem uma capacidade máxima de vazão de 245,598 m³/s o que confere uma margem de segurança de 133,892 m³/s uma vez que a chuva máxima proporciona na bacia uma descarga total de 111,706 m³/s, ou seja, na possibilidade de chuva máxima o canal funcionará como conduto livre sem possibilidade de extravasamentos. O valor da vazão do córrego muito superior em relação à vazão máxima de chuva se deve ao fato de que o método de cálculo adotado para mesma levava em conta um período de retorno de apenas 5 anos o que resultou em uma vazão máxima abaixo do esperado. O resultado alcançado neste trabalho apresentou-se como uma estimativa satisfatória. Palavras–chave: Canal. Vazão. Chuva.
  3. 3. ii SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 5 1.1 OBJETIVOS.......................................................................................................................6 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 7 2.1 BACIA HIDROGRÁFICA.................................................................................................7 2.1.1 Tempo de concentração...............................................................................................8 2.1.2 Balanço hídrico ...........................................................................................................9 2.2 CONDUTOS LIVRES......................................................................................................11 2.2.1 Parâmetros geométricos dos canais..........................................................................11 2.2.2 Forma geométrica da seção ......................................................................................13 2.2.3 Vazão em condutos livres..........................................................................................15 2.3 BACIA DO CORRÉGO BOTAFOGO.............................................................................15 2.3.1 Parques da bacia do botafogo..................................................................................17 2.3.2 Histórico da construção ............................................................................................21 2.4 RUGOSIDADE EM CONDUTOS LIVRES....................................................................22 2.4.1 Rugosidade Superficial .............................................................................................23 2.4.2 Vegetação...................................................................................................................23 2.4.3 Irregularidades ..........................................................................................................24 2.4.4 Erosão ........................................................................................................................24 2.4.5 Sedimentação e obstruções........................................................................................25 2.4.6 Fórmula de Manning ................................................................................................26 2.5 MEDIÇÃO DE VELOCIDADES POR FLUTUADORES ..............................................27 2.5.1 Determinação da velocidade superficial (Vs)................................................................28 2.6 PRECIPITAÇÃO .............................................................................................................29 2.6.1 Chuva máxima...........................................................................................................29 2.6.2 Precipitação em Goiânia...........................................................................................30 3 METODOLOGIA 31 3.1 VISITA A ÁREA DO ESTUDO.......................................................................................31 3.1.1 Geometria da seção....................................................................................................32 3.1.2 Área molhada.............................................................................................................33 3.1.3 Velocidade superficial ...............................................................................................34 3.1.4 Revestimento e condições do canal...........................................................................35 3.2 TRAÇADO DA BACIA HIDROGRÁFICA....................................................................36 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 37 4.1 PARÂMETROS GEOMÉTICOS.....................................................................................38 4.1.1 Declividade (S) e tempo de concentração (Tc) da bacia hidrográfica.........................39 4.2 VAZÃO NATURAL (QNAT) ...........................................................................................39
  4. 4. 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 VERIFICAÇÃO DA VAZÃO..........................................................................................40 4.3.1 Cálculo da vazão máxima de escoamento de chuva (Qe) ........................................40 4.3.2 Cálculo da vazão máxima da seção (Qmáx).............................................................41 4.3.3 Cálculo da vazão admissível (Qadm)........................................................................41 5 CONCLUSÕES 42 6 REFERÊNCIAS 43
  5. 5. 5 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 1 INTRODUÇÃO Uma das grandes dificuldades nos projetos de estruturas hidráulicas é a determinação da vazão de dimensionamento porque está condicionada a uma série de variáveis. Diante do número de fatores que intervêm na realização de projetos de drenagem urbana e canalização de cursos d’água, dificilmente uma Equação simples para a determinação das vazões de máxima, mínima e média cheia, poderá expressar as variáveis necessárias para tal. De acordo com Cavalcante (2012), cada projeto de aproveitamento hídrico supõe um conjunto específico de condições, às quais deve ser condicionada, razão pela qual dificilmente podem ser aproveitados projetos padronizados que conduzam a soluções simples e estereotipadas. Ainda segundo o autor, as condições específicas de cada projeto devem ser satisfeitas através da aplicação integrada dos conhecimentos fundamentais de várias disciplinas. Diante disso, é de extrema importância na execução de qualquer projeto que envolva recursos hídricos, o conhecimento na área de hidrologia e Hidráulica. Para quase todos os projetos de aproveitamento dependem da resposta à pergunta: com quanta água 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 à utilização da água, o que importa é o volume escoado durante longos períodos de tempo. As respostas a essa pergunta são encontradas pela aplicação da Hidrologia, ou seja, o estudo da ocorrência e distribuição das águas naturais. Para Delgado (2008), os estudos hidrológicos têm como finalidade especificar parâmetros de modo a caracterizar a região em estudo e que na engenharia, a hidrologia vai desde uma simples obra até o alto porte da construção pesada, no transporte hidroviário, nas ferrovias, rodovias, preservação do lençol freático, etc. Dentro do campo de trabalho do engenheiro civil, a hidráulica encontra-se presente em praticamente todos os tipos de empreendimentos que possuem água como agente principal principalmente em obras de infraestrutura (bueiros, pontes, portos, hidrovias, etc.). Em saneamento básico, por exemplo, essa a área desempenha um papel importante. Encontra-se presente desde a captação, adução e distribuição de águas de abastecimento urbano e industrial, até os sistemas de controle e esgotamento sanitário e drenagem pluvial (GUEDES e SILVA, 2014). Desta forma, percebe-se que a hidráulica desempenha um papel fundamental em diversas modalidades de engenharia, integrando-se também em diversos outros campos profissionais.
  6. 6. 6 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 1.1 OBJETIVOS Os objetivos deste trabalho é interagir os conhecimentos de hidráulica dos condutos livres e hidrologia a um estudo de caso de uma seção canalizada da Bacia do Córrego Botafogo. Para cumprimento deste objetivo principal, será calculada a vazão natural do córrego na seção escolhida e será verificado para uma determinada chuva máxima se a seção funcionará como conduto livre.
  7. 7. 7 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 BACIA HIDROGRÁFICA Entende-se por bacia hidrográfica toda a área de captação natural da água da chuva que escoa superficialmente para um corpo de água ou seu contribuinte (SEMA-RS, 2010). Os limites da bacia hidrográfica são definidos pelo relevo, considerando-se como divisores de águas as áreas mais elevadas. O corpo de água principal, que dá o nome à bacia, recebe contribuição dos seus afluentes, sendo que cada um deles pode apresentar vários contribuintes menores, alimentados direta ou indiretamente por nascentes (Figura 2.1). FIGURA 2.1. Área de captação de uma bacia hidrográfica de contribuição. Fonte: Secretaria do meio ambiente- RS, 2010. A bacia hidrográfica geralmente apresenta grande extensão, por isso dificilmente se procede ao seu levantamento a campo. A área da bacia pode ser obtida por meio de carta topográfica do IBGE (exemplo na Figura 2.2), ou fotografias aéreas da região que será estudada, ou ainda, por meio de um levantamento planialtimétrico do perímetro da bacia (CARVALHO, 2008). A área de captação é um parâmetro fundamental a se saber, pois é necessário conhecer o volume de água produzido a fim de, por exemplo, dimensionar corretamente um canal na área urbana a fim de evitar possíveis inundações ou mesmo gastos desnecessários com obras vultosas ou no caso de açudes e barragens, verificar se o mesmo
  8. 8. 8 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. atende a demanda desses a serem construídos tendo como fonte de abastecimento a bacia em estudo. FIGURA 2.2: Exemplo da delimitação de uma bacia hidrográfica sobre um mapa topográfico. Fonte: Adaptada de COLLISCHONN e TASSI, 2008. No desenvolvimento de um projeto, além do conhecimento da área, são necessárias informações dos aspectos físicos e climatológicos tais como: localização, relevo (altitude e declividade), forma, rede de drenagem (caracterização dos regimes dos cursos d’água existentes), solo, cobertura vegetal, precipitação, umidade do solo etc. A classificação hidrológica das bacias hidrográficas constitui juntamente com a avaliação da superfície de drenagem e das precipitações, os três elementos fundamentais que permitem os cálculos dos volumes hídricos disponíveis e das vazões de pico das cheias (BUREAU OF RECLAMATION, 2002). 2.1.1 Tempo de concentração Refere-se ao tempo gasto por uma gota de água da chuva que cai na região mais remota da bacia até o momento em que atinge o exutório, sendo o tempo inicial considerado, o exato momento em que a mesma atinge o solo. Segundo Collischonn e Tassi (2008), a declividade média da bacia e do curso d’água principal também são características que afetam diretamente o tempo de viagem da água ao longo do sistema. Quanto maior a declividade da bacia menor será o tempo de concentração.
  9. 9. 9 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. O tempo de concentração pode ser obtido por diversas fórmulas que levam em consideração as características físicas da bacia. Cabe ao projetista a escolha do melhor método de cálculo para cada caso específico. Dentre as várias equações e métodos para cálculo de tempo de concentração existentes, entre os mais usuais estão o de Kirpich (para áreas menores que 0,5 Km²) e watt e Chow (para áreas de até 5840 Km²) como mostrado abaixo: Kirpich: ( ) 2.1 Watt e Chow: ( √ ) 2.2 Em que: tc = tempo de concentração (minutos); L = comprimento do talvegue (Km); Δz = diferença entre as cotas mais alta e mais baixa (m); S = declividade da superfície (m/m). A declividade da bacia pode ser determinada utilizando a seguinte relação: 2.3 2.1.2 Balanço hídrico O somatório da quantidade de água que entra e que sai de uma bacia hidrográfica é denominado balanço hídrico. A precipitação é a forma principal de entrada de água na bacia e a saída ocorre por evapotranspiração (evaporação e transpiração) e escoamento (superficial e subterrâneo). Estas variáveis podem ser medidas com diferentes graus de precisão. O balanço hídrico de uma bacia exige que seja satisfeita a Equação: 2.4 Onde: ΔV = variação do volume de água armazenado na bacia (m³); ΔT = intervalo de tempo considerado (s); P = precipitação (m³/s); E = evapotranspiração (m³/s);
  10. 10. 10 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. Qe = escoamento (m³/s). Ainda de acordo com Collischonn e Tassi (2008), em intervalos de tempo longos, como um ano ou mais, a variação de armazenamento pode ser desprezada na maior parte das bacias, e a equação 2.4 pode ser reescrita em unidades de mm.ano-1 , o que é feito dividindo os volumes pela área da bacia. 2.5 Onde: P = precipitação em mm.ano-1 ; E = evapotranspiração 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 é dado por: 2.6 O coeficiente de escoamento tem, teoricamente, valores entre 0 e 1. Na prática os valores vão de 0,05 a 0,5 para a maioria das bacias. Se toda a precipitação que ocorre em uma bacia hidrográfica chega ao seu exutório (uma área totalmente impermeabilizada, por exemplo) com evapotranspiração e armazenamento igual a zero, o escoamento nesse caso pode ser representado através do produto da precipitação pela área da bacia (Equação 2.7). 2.7
  11. 11. 11 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.2 CONDUTOS LIVRES Nos condutos livres ou canais, a característica principal é a presença da pressão atmosférica atuando sobre a superfície do líquido em uma seção aberta, como nos canais de irrigação e drenagem, ou fechada como nos condutos de esgoto e galerias de águas pluviais. Nesse caso, o escoamento se processa necessariamente por gravidade (PORTO, 2006). Apesar de haver uma hipotética semelhança entre os escoamentos livres e sob pressão, os livres são mais complexos e com resolução mais sofisticada, pois as variáveis são interdependentes com variação no tempo e espaço. Ainda de acordo com Porto (2006), os canais podem ser classificados como naturais (figura 2.3-A), que são os cursos d’ água existentes na natureza, como pequenas correntes, córregos, rios, estuários etc., ou artificiais (Figura 2.3-B), de seção aberta ou fechada, construídos pelo homem, como canais de irrigação, de navegação, arquedutos, galerias etc. FIGURA 2.3: Em A, canal natural de um rio e em B canal artificial Campos-Macaé- RJ. Fonte: Adaptado de Enciclopédia livre, 2014. 2.2.1 Parâmetros geométricos dos canais Os parâmetros geométricos da secção transversal (Figura 2.4) têm grande importância e são largamente usados nos cálculos dos canais.
  12. 12. 12 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 2.4: Seção transversal de um escoamento livre Fonte: Adaptado de FIALHO, 2006. Quando as secções têm forma geométrica definida (caso dos canais artificiais) podem ser matematicamente expressos pelas suas dimensões e profundidade da água. Para as secções irregulares, como a dos canais naturais, não é fácil o cálculo e usam-se curvas para representar as relações entre as dimensões dos canais e respectivas profundidades (COSTA e LANÇA 2001). Os parâmetros usualmente empregados na análise e tratamento dos escoamentos livres são: 2.2.1.1 Área molhada (Am) Área molhada (m) corresponde à área efetiva de escoamento é obtida de acordo com a forma geométrica da seção; 2.2.1.2 Perímetro molhado (Pm) Perímetro molhado é o comprimento da linha de contorno da área molhada (fundo e paredes laterais) sem a superfície livre (m). 2.2.1.3 Raio hidráulico (Rh) É o quociente entre área e perímetro molhados (m) como mostrado na Equação a seguir: 2.8
  13. 13. 13 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.2.1.4 Altura d’água (y) Altura ou tirante d’água corresponde a profundidade do escoamento determinado pela distância entre o ponto mais baixo da seção e a superfície livre (m). 2.2.1.5 Largura de topo(B) Corresponde ao comprimento superficial ou boca, é a distância horizontal da superfície livre do conduto (m); 2.2.1.6 Altura hidráulica ou altura média (Hm) É a relação entre área molhada e a largura de topo da seção na superfície livre (m). É a altura de um retângulo de área equivalente á área molhada. 2.9 2.2.1.7 Declividade de fundo (I0) É a declividade ou inclinação longitudinal do fundo canal. 2.2.2 Forma geométrica da seção Para cada tipo de seção é estabelecida uma fórmula para a determinação dos parâmetros do canal. As formas geométricas de seções mais usuais são: retangular, trapezoidal, triangular e circular parcialmente cheia. A Figura 2.5 abaixo mostra detalhadamente a determinação de cada parâmetro geométrico para cada tipo específico de seção:
  14. 14. 14 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 2.5: Parâmetros geométricos para cada tipo de seção. Fonte: Adaptado de EVANGELISTA, 2014.
  15. 15. 15 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.2.3 Vazão em condutos livres Considera-se que ocorre nos canais um movimento uniforme, ou seja, a velocidade média da água é constante ao longo do canal. A área que como vimos pode ser determinada geometricamente, também é contínua para um determinado trecho em estudo, dessa forma a vazão pode ser determinada usando a equação da continuidade: 2.10 Onde: Q = vazão (m³/s); A = Área da seção molhada (m²); V= velocidade de escoamento (m/s). A velocidade pode ser medida no local ou, na maioria dos casos, determinada através de equações. Há varias equações para o cálculo da velocidade média da água em um canal, porém as mais usadas são as de Manning, Chezy e Strickler. Neste caso, combinado a equação da continuidade com alguma dessas equações, a determinação da vazão pode ser feita com a aplicação direta. 2.3 BACIA DO CORRÉGO BOTAFOGO De acordo com o Diagnóstico Ambiental da Sub-bacia do Botafogo, realizado pela Prefeitura de Goiânia (2008) citado por Seibt, (2013), o córrego Botafogo está inserido na bacia do Rio Meia Ponte, afluente do Rio Paranaíba, e situa-se nas porções das regiões sul e central do município de Goiânia apresentando extensão 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 área urbana da cidade de Goiânia, passando pelos bairros: Jardim das Esmeraldas, Bairro Santo Antônio, Vila Maria José, Vila São João, Vila Redenção, Pedro Ludovico, Jardim Goiás, Setor Sul, Setor Central, Setor Leste Universitário, Setor Vila Nova, Setor Leste, Setor Norte Ferroviário, Setor Criméia Leste e Setor Criméia Oeste Seibt (2013) afirma ainda que as nascentes do córrego Botafogo encontram-se no bosque municipal Jardim Botânico, que drena uma área de 31,55 km², contribui com a drenagem da cidade nos sentido Sul/Norte, recebendo as vazões dos Córregos Areião e Capim Puba pela margem esquerda e pela margem direita o Córrego Sumidouro, desaguando no Ribeirão Anicuns pela margem direita como mostrado na Figura 2.6.
  16. 16. 16 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 2.6: Mapa de localização da bacia do Córrego Botafogo em Goiânia- GO. Fonte: Adaptado de SEIBT, 2013. Segundo Silva e Araújo (2011), a microbacia do córrego Botafogo apresenta resumidamente as seguintes características físicas: possui uma área de aproximadamente 20 km²; perímetro de 23,5 km; comprimento do rio principal de 9,6 km; cota mais alta 842 m e cota mais baixa 713 m; desnível entre o exutório 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/km² e tempo de Concentração (tc) - Kirpich 119,2 min (1,9 hora).
  17. 17. 17 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.3.1 Parques da bacia do botafogo Goiânia é considerada uma das cidades mais arborizadas do país com a presença vários parques, e com qualidade de vida relativamente satisfatória em função disso. Nesse contexto a bacia do córrego botafogo tem grande importância na existência dessas áreas 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 Botânico O Jardim Botânico (Figura 2.7) foi instituído em 1978, Durante o II Congresso Latino Americano de Botânica e o XXIX Congresso Nacional de Botânica, realizado em Goiânia, no ano de 1978, apresenta uma área aproximada de 1.000.000m² (SEMMA, 2005). Limita-se ao sul com a Vila Santo Antônio, a noroeste com o Setor Pedro Ludovico e a leste com a Vila Redenção. Sua área está dividida em dois espaços distintos separados pela Avenida 3 ªRadial. A nascente do Córrego Botafogo não pode ser vistoriada devido a mata fechada em seu entorno e a falta de trilhas que levam ao local, mas a água que corre no primeiro trecho de seu curso é limpa e livre de odores fortes como no restante de seu curso urbano, grande parte dele canalizado. O Córrego forma vários lagos no interior do Jardim Botânico e a água é transferida de um para o outro por tubos de concreto, garantindo a vazão das águas principalmente nos períodos de chuva. Após a Avenida 3ª Radial, a água volta a ficar corrente e segue atravessando a cidade (CAU/GO, 2013). FIGURA 2.7: Parque Jardim Botânico, onde se localizam as principais nascentes do córrego. Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2013.
  18. 18. 18 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.3.1.2 Bosque dos Buritis O Bosque dos Buritis (Figura 2.8) está situado no Setor Central e é limitado pelos setores Oeste e Central. Foi proposto no Plano Original da cidade em 1933, com uma área de 40 hectares, restando hoje, uma área aproximada de 124.800 m², que inclui a Assembleia Legislativa, o Museu de Arte de Goiânia e o Centro Livre de Artes da Prefeitura. (CAU/GO, 2013) As nascentes do Córrego dos Buritis concentram-se na região dos Clubes da Engenharia e dos Oficiais (Setor Marista), nos porões do Tribunal de Justiça (Setor Oeste) e dentro do próprio Bosque. Estas nascentes são canalizadas até os lagos existentes dentro deste complexo ecológico. Após o Parque, o córrego segue canalizado até despejar suas águas no Córrego Capim Puba. FIGURA 2.8: Bosque dos Buritis, um dos catões 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 Região Central da cidade de Goiânia, entre a Avenida Anhanguera e a Alameda das Rosas e faz divisa com o Zoológico de Goiânia. Possui um traçado que interliga lagos, caminhos e áreas de permanência e contemplação. É uma área situada na bacia de recarga do lençol freático cortada pelo Córrego Capim Puba afluente do córrego Botafogo (CAU/GO, 2013). Na área próxima à Avenida Anhanguera existe uma caixa de coleta da água que excede o nível determinado para o lado. Ela é canalizada e segue pelo subterrâneo. No interior do Parque, nas áreas que circundam o lago, foram construídas estruturas de coleta de água pluvial para evitar que as águas do escoamento superficial cheguem direto no lago. Estas
  19. 19. 19 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. estruturas conduzem a água pluvial até a rede de coleta urbana existente na Avenida Anhanguera. FIGURA 2.9: Lago das Rosas, banhado pelo Córrego Capim Puba afluente do Botafogo. Fonte: Adaptado de CAU/GO, 2014. 2.3.1.4 Parque Areião O Parque está localizado na região Sul de Goiânia, entre os Setores Marista e Pedro Ludovico, e contornado pelas Ruas 90, Alameda Americano do Brasil, Avenidas Edmundo Pinheiro de Abreu e Avenida Areião. A nascente do Córrego Areião (Figura 2.10) afluente do córrego botafogo, está cercada pela mata fechada e o acesso ao local é bastante difícil. A água escorre até o lago onde é reservada e posteriormente volta a correr depois da Rua 90, por onde atravessa a céu aberto abaixo da ponte construída. O desnível existente na topografia no Parque favorece o escoamento da água da chuva de toda a região para a área lindeira a Rua 90. Para evitar alagamento foram construídas várias estruturas de captação e condução das águas.
  20. 20. 20 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 2.10: Nascente do Córrego Areião 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 Goiás, na região Sul de Goiânia, entre as Ruas 46, 15, 12, 55, 56, 73, 58 A e avenida H, área faz parte da antiga Fazenda Botafogo. A nascente do Córrego Sumidouro, afluente do Córrego Botafogo, é um dos importantes elementos naturais que compõem o Parque Flamboyant. Além da nascente, existe no Parque uma área de brejo que se encontra parcialmente preservada, onde há um pequeno lago com cerca de 2 mil m² (CAU/GO,2013) FIGURA 2.11: Parque Flamboyant localizado na nascente do córrego sumidouro, um dos afluentes do Botafogo. Fonte: Adaptado ROSSI, 2014.
  21. 21. 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 áreas pelo Córrego Botafogo e pela Av. Marginal: área 1, com mata nativa e várias nascentes. O Parque Botafogo (Figura 2.12) surgiu com a implantação de Goiânia. Portanto, é uma das áreas verdes mais antigas, pois já estava previsto no plano original de 1933, do arquiteto Atílio Correa Lima (RIBEIRO, 2006). Foi revitalizado em 2004 e passou por um intenso processo recuperação florística. O parque possui área de 172.033m² e fica próximo ao exutório da bacia do botafogo. FIGURA 2.12: Lago do Parque Botafogo e ponte de ligação entre Setor Central e Vila Nova. Fonte: Adaptado de DE PAULA, 2010. 2.3.2 Histórico da construção O Córrego Botafogo teve iniciado o seu processo de canalização no final da década de 1980 e começo da década de 90 quando ocorreu a construção da via Marginal Botafogo. Para tanto foi realizado um Estudo e Relatório de Impacto Ambiental (EIA-RIMA), elaborado pela empresa TECNOSAN Engenharia s/c Ltda. (IPLAN, 1990). A intervenção na bacia tratou-se de obras (Figura 2.13) de reurbanização dos vales dos Córregos Botafogo e Capim-Puba, constituídas de serviços preliminares, implantação de vias marginais, recuperação e canalização do Córrego Botafogo e Capim-Puba. O projeto das vias marginais foi desenvolvido no intuito de desafogar o trânsito da cidade de Goiânia propiciando a melhoria no fluxo de veículos e a recuperação dos vales degradados dos Córregos Botafogo e Capim-Puba (Relatório Sintético do Levantamento de Auditoria, 2004).
  22. 22. 22 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 2.13: Serviços de terraplenagem executados entre a avenida independência e Goiás Norte e pontilhão sobre o córrego capim puba p/ encaixe com a av. Goiás norte, respectivamente. Fonte: Relatório Sintético do Levantamento de Auditoria, 2004. 2.4 RUGOSIDADE EM CONDUTOS LIVRES A rugosidade tem grande importância no cálculo de capacidade de escoamento em canais e tubulações, onde a sua minimização proporciona a máxima descarga. Selecionar um valor de coeficiente de rugosidade significa estimar a resistência ao escoamento exercida sobre o fluido (PREFEITURA MUNICIPAL DE SÃO PAULO, 1999). De acordo com Suarez (2001), a utilização de um valor incorreto pode ter grandes impactos na determinação da vazão e em consequência no dimensionamento dos projetos de obras hidráulicas. A variação do coeficiente de rugosidade pode proporcionar grandes variações, como o aumento ou diminuição da descarga a jusante, evitando problemas de inundações, alteração da velocidade de escoamento, podendo evitar sedimentação de detritos ou o desgaste e erosão do canal; variação do nível de escoamento de canais e alteração geométrica da seção transversal. A rugosidade em um conduto livre pode ser influenciada por vários fatores:
  23. 23. 23 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.4.1 Rugosidade Superficial A rugosidade é representada pela forma e tamanho das irregularidades do material que forma o perímetro 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 Vegetação A vegetação pode ser analisada como uma rugosidade superficial. Seu efeito depende principalmente, da sua altura, densidade, distribuição e espécie. Deve-se ter especial atenção para o crescimento da vegetação. Segundo estudos apresentados na literatura, o coeficiente de rugosidade pode variar de 2 a 3 vezes o seu valor original, devido ao desenvolvimento da vegetação. A Figura 2.15 mostra a vegetação presente nos taludes do córrego Pirajussara em São Paulo. FIGURA 2,15: Taludes do córrego Pirajussara coberto com vegetação densa. Fonte: Folha de São Paulo, 2014.
  24. 24. 24 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.4.3 Irregularidades Canais com irregularidades no seu perímetro molhado e variações na sua seção transversal ou curva ao longo do seu trajeto (Figura 2.16) sofrem acréscimo na rugosidade. FIGURA 2.16: Curva no Córrego Pirajussara, ZonaOeste São Paulo. Fonte: Universidade de São Paulo, 2004. 2.4.4 Erosão A erosão (Figura 2.17) pode provocar irregularidades nas paredes e no fundo de canais naturais, aumentando coeficiente de rugosidade, além disso, contribui com a sedimentação. FIGURA 2.17: Erosão do Córrego Cascavel em Goiânia. Fonte: Castilho, 2012.
  25. 25. 25 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.4.5 Sedimentação e obstruções A sedimentação de material fino em canais irregulares pode até melhorar a superfície do canal, reduzindo a sua rugosidade. No entanto a presença de troncos de árvores, pilares de pontes e outros materiais incrementam a rugosidade do canal, além do efeito de redução de seção como mostrado na Figura 2.18. FIGURA 2.18: Canalização assoreada por sedimentos do Córrego Uberaba, São Paulo. Fonte: Universidade de São Paulo, 2004. Diversos fatores além dos já citados influem na determinação da rugosidade real de um canal tais como: material de acabamento; método construtivo; forma de acabamento; manutenção; etc. No dimensionamento hidráulico da estrutura, a seleção do coeficiente de rugosidade deve refletir o comportamento esperado da obra ao longo de sua vida útil, garantindo que, durante este período, se tenha capacidade de escoamento igual ou maior ao do projeto (PREFEITURA MUNICIPAL DE SÃO PAULO, 1999).
  26. 26. 26 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.4.6 Fórmula de Manning Para o caso de canais e tubulações com pressão atmosférica, a fórmula mais comumente empregada é a de Manning (Equação 2.11), onde se observa a grande influência da rugosidade: 2.11 Onde: n = coeficiente de rugosidade V = velocidade do escoamento Rh= raio hidráulico I0 = declividade longitudinal A equação 2.12 pode ser escrita em função 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 Equação 2.13. Em geral para pequenos trechos, os canais possuem baixa declividade. 2.13 Onde: Δz = diferença entre as cotas inicial final do trecho; Δl = comprimento horizontal do trecho em estudo. Na prática quando da realização de projetos em condutos livres não é necessário realizar cálculos para obtenção do coeficiente de rugosidade, pois o mesmo já é largamente divulgado na literatura através de tabelas, por diversos autores. Essas tabelas como mostrado na Figura 2.19, informam o valor do coeficiente n em função da natureza do material que reveste as paredes dos condutos.
  27. 27. 27 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA: 2.19: Tabela de rugosidade de Mannig. Fonte: UFLA, 2014. 2.5 MEDIÇÃO DE VELOCIDADES POR FLUTUADORES Nesse método utiliza-se um dispositivo (garrafa plástica, boia, rolha de cortiça, etc.) que flutuará, adquirindo a mesma velocidade da água. Através do flutuador determina-se a velocidade superficial do escoamento. Esta velocidade superficial é, na maioria das vezes, superior a velocidade média do escoamento. A velocidade média corresponde de 80 a 90% da velocidade superficial (EVANGELISTA, 2014). Multiplicando-se a velocidade média pela área molhada (área da seção transversal por onde está ocorrendo o escoamento), obteremos a vazão.
  28. 28. 28 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 2.5.1 Determinação 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 possível; efetuar a limpeza das margens e leito; marcar trecho para percurso de, no mínimo, 10 m; soltar o flutuador 5 m à montante do início do trecho; efetuar, no mínimo, três determinações de tempo gasto no percurso de valor já conhecido. Na obtenção dos dados devem ser desconsideradas, as medições de tempo efetuadas quando o flutuador tocar as margens do curso d’água e valores discrepantes devendo considerar os três valores mais homogêneos para que seja efetuada uma média entre eles. O valor da velocidade superficial pode ser obtido pela relação mostrada na Equação 2.14. 2.14 Onde: Vs = Velocidade superficial; Δs = Distância percorrida pelo flutuador; Δt = Intervalo de tempo. Como a velocidade média de escoamento (V) varia de 80 a 90 % do valor da velocidade superficial, considera-se um valor médio entre esses dois, ou seja, 85% da velocidade superficial do líquido que escoa pelo canal, assim: 2.15 FIGURA 2.20: esquema demonstrativo da medição de velocidade por meio de flutuador. Fonte: EVANGELISTA, 2014.
  29. 29. 29 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. Conhecendo os parâmetros do canal e combinado a Equação 2.8 com a Equação 2.9, pode-se obter a velocidade em um canal que funciona como conduto livre de forma direta como mostrado na Equação 2.16: ( ) 2.16 2.6 PRECIPITAÇÃO A água da atmosfera que atinge a superfície na forma de chuva, granizo, neve, orvalho, neblina ou geada é denominada precipitação. Na realidade brasileira a chuva é a forma mais importante de precipitação e também a causa mais importante dos processos hidrológicos de interesse da engenharia e é caracterizada por uma grande aleatoriedade espacial e temporal. (COLLISCHONN e TASSI, 2008). O movimento ascendente de massas de ar úmido está ligado com a formação das nuvens de chuva e a diferença dos principais tipos de chuva é feito de acordo com a causa da ascensão do ar úmido. As podem ser frontais, convectivas ou orográficas. No Brasil há uma predominância de chuvas convectivas, especialmente nas regiões tropicais. Nesse tipo de formação ocorre o aquecimento de massas de ar em contato com a superfície quente, o ar aquecido é menos denso fazendo com que o mesmo suba para locais mais elevados onde sofrem condensação quando encontram correntes mais frias. As principais características das chuvas convectivas são a alta intensidade e curta duração em pequenas áreas, o que em muitos casos proporcionam inundações. 2.6.1 Chuva máxima Uma das dificuldades apresentadas no projeto de obras de drenagem vem ser a determinação da precipitação intensa máxima provável 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 dispõe de dados pluviométricos analisados, esta dificuldade se ameniza.
  30. 30. 30 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. De acordo com Costa e Prado (2003), a espacialização de chuvas intensas para o Estado de Goiás e o sul de Tocantins de posse dos dados pluviométricos da região de interesse, pode se estimada através da Equação 2.17 a seguir: ( ) ( ) 2.17 Onde: i = intensidade pluviométrica (mm/mim); T = período de retorno (anos); t = duração da precipitação (min). 2.6.2 Precipitação em Goiânia Segundo estudo realizado por Cardoso et.al. (2011), o mapeamento da precipitação pluviométrica na região metropolitana de Goiânia e seu entorno utilizando dados de 21 estações pluviométricas com um período de retorno de 35 anos demonstrou que a região tem uma variação de chuvas anuais entre 1200 mm e 2100 mm levando em consideração a média anual da precipitação para o período analisado. Na região do município de Goiânia a precipitação fica entre 1400 mm e 1600 mm.
  31. 31. 31 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 3 METODOLOGIA 3.1 VISITA A ÁREA DO ESTUDO Para realização de estudos de vazão como esse, é necessário inicialmente colher uma série de dados que permita por meio de metodologias realizar os cálculos essenciais para obtenção dos parâmetros geométricos da seção e por meio de teste, a observação da velocidade de escoamento. Para execução desse trabalho, foi escolhido um ponto ao longo do percurso do córrego botafogo (Figura 3.1) e no mesmo obtido os dados da seção do canal. O ponto escolhido foi admitido como exutório da bacia hidrográfica. A localização detalhada pode ser consultada no Anexo I. FIGURA 3.1: localização do ponto escolhido como exutório. Fonte: Adaptado de GOOGLE MAPS, 2014.
  32. 32. 32 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 3.1.1 Geometria da seção A geometria da seção do canal como observado na Figura 3.2 e 3.3 é predominantemente retangular, no entanto a parte por onde o líquido efetivamente escoa considerando a vazão natural do córrego é trapezoidal. Portanto a seção em estudo possui uma geometria mista (trapezoidal+ retangular). FIGURA 3.2: Geometria do canal do córrego Botafogo. Fonte: Autor, 2014. FIGURA 3.3: Esquema demonstrativo da seção composta do córrego. Fonte: Elaborada pelo autor, 2014.
  33. 33. 33 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 3.1.2 Área molhada A área molhada da seção trapezoidal foi obtida por cálculos. A altura y da água, as faces laterais e largura da seção retangular foram obtidas por medição direta como mostrado nas Figuras 3.4 e 3.5. FIGURA 3.4: Determinação do comprimento das faces do canal. Fonte: Autor, 2014. FIGURA 3.5: Determinação da altura (Y) da água. Fonte: Autor, 2014.
  34. 34. 34 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 3.1.3 Velocidade superficial Para obtenção da velocidade superficial foi necessária a realização do teste de medição de velocidades pelo método do flutuador (Figuras 3.6 ; 3.7 e 3.8). FIGURA 3.6: materiais utilizados para obtenção da velocidade superficial Fonte: Autor, 2014. FIGURA 3.7: Delimitação do espaço (Δl) a ser percorrido pelo flutuador Fonte: Autor, 2014.
  35. 35. 35 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. FIGURA 3.8: Execução do método do flutuador para obtenção da velocidade superficial. Fonte: Autor, 2014. 3.1.4 Revestimento e condições do canal O revestimento do canal é constituído por Gabião nas laterais, e concreto no fundo (Figura 3.9) as condições de conservação da canalização são boas e a presença de vegetação e ocorrência de sedimentação são discretas. FIGURA 3.9: Revestimento das paredes e do fundo do canal Botafogo. Fonte: Autor, 2014.
  36. 36. 36 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 3.2 TRAÇADO DA BACIA HIDROGRÁFICA O traçado manual da bacia hidrográfica (por meio mapa) foi feito em primeiro instante a partir da localização dos corpos d’água maiores, nesse caso, observou-se a presença do rio Meia Ponte com a consequente localização do córrego Botafogo uma vez que o mesmo deságua no citado rio. Em seguida subiu-se no mapa até que fosse encontrada a nascente do córrego. Em um segundo momento através da interpretação das curvas de nível das diferentes altitudes, foi possível perceber a presença de divisores (pontos mais altos do relevo) das bacias presentes no mapa, observando também, que os cursos d´água presentes voltavam-se para o interior de um mesmo ponto. A partir dessas informações foram traçadas linhas ligando os divisores e delimitando a bacia hidrográfica. Através do uso de um mapa digital e do programa Auto CAD foi feito também um traçado digital da bacia como mostrado. Nesse caso foram observadas as mesmas características da região de interesse para proceder à delimitação. As ferramentas CAD são mais práticas e precisas em relação ao procedimento realizado manualmente e por isso, optou-se ainda que o comprimento principal do córrego, a área da bacia e a diferença de cota entre a nascente e o exutório fossem determinados através do uso do uso das mesmas. Esses valores serão mostrados mais adiante nos resultados do trabalho.
  37. 37. 37 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Os dados do teste para obtenção da velocidade superficial estão apresentados a seguir na Tabela 4.1: TABELA 4.1- Dados obtidos á campo para determinação da velocidade superficial. Dados obtidos em campo * Medições M1 M2 M3 Δl (m) 20,00 20,00 20,00 Δs (m) 20,00 20,00 20,00 Δt (s) 36,00 37,00 35,00 (*) Δl = comprimento do percurso de teste; Δs = distância percorrida pelo flutuador; Δt = tempo gasto pelo flutuador. Os valores da seção analisada do córrego Botafogo (seção composta) estão dispostos na Tabela 4.2 abaixo: Dados obtidos em campo * Medidas (metros) L 12,00 H 3,30 Δx 0,43 yretangular 0,33 y real 0,05 (*) L = largura do canal; H = altura da lateral da seção retangular; Δx= distância horizontal entre a parede lateral da seção retangular (H) e o início do fundo da seção trapezoidal; yretangular= altura total da seção retangular; yreal = altura real da lâmina d’água na seção trapezoidal. Os demais dados necessários para determinação dos parâmetros foram adquiridos através 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 ΔzB (m) 120,00 ÁreaB (Km²) 19,63 ΔH (m) 0,06 (*) LR = comprimento do curso d’água (talvegue) principal; ΔzB = diferença de cotas do curso d’água ( da nascente ao exutório); ÁreaB = área total da bacia hidrográfica ; ΔH = diferença de cotas entre o início e o fim do percurso escolhido para medição da velocidade superficial.
  38. 38. 38 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 4.1 PARÂMETROS GEOMÉTICOS Como dito antes, a seção do córrego apresenta duas seções com geometrias diferentes sendo que em termos de vazão natural, a água que escoa não chega a ocupar a parte retangular da canalização, sendo assim, o líquido flui apenas na seção trapezoidal. No entanto como a água não chega a ocupar plenamente a seção em formato de trapézio foi necessário considerar a área molhada como outra seção também em trapézio que aqui trataremos como seção efetiva de escoamento. Para obtenção da seção efetiva de escoamento foi necessário primeiramente encontrar o ângulo de inclinação do talude utilizando as medidas da seção trapezoidal total (y retangular e Δx). A partir disso, adotando os valores presentes na Tabela 4.2, as relações matemáticas presentes na Figura 2.5 e usando a Equação 2.8, foi possível chegar aos resultados. Assim como a seção efetiva de escoamento, a trapezoidal total, a seção retangular foi calculada também empregando as relações da Figura 2.5 e a equação 2.8. A Figura 4.1 mostra mais claramente as medidas calculadas: Figura 4.1: medidas calculadas das seções do córrego Botafogo. Fonte: Elaborada pelo autor, 2014.
  39. 39. 39 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. Os resultados dos cálculos dos parâmetros geométricos de todas as seções estão presentes na tabela 4.4. TABELA 4.4 – Parâmetros calculados a partir dos dados de campo. Parâmetros calculados * Seções Trapezoidal total Efetiva de escoamento Retangular Am (m²) 3,818 0,560 39,600 Pm (m) 12,220 11,300 6,600 Rh (m) 0,312 0,050 6,000 (*) Am = área molhada; Pm = perímetro molhado; Rh = raio hidráulico 4.1.1 Declividade (S) e tempo de concentração (Tc) da bacia hidrográfica A declividade da Bacia do Córrego botafogo foi calculada conforme a Equação 2.3. Considerando os valores de LR e ΔzB (Tabela 4.3 ) em metros, chega-se a um declive de talvegue de 0,013 m/m. Entrando com essa declividade na Equação 2.2 (Watt e Chow) e utilizando o comprimento do talvegue LR em Km, o tempo de concentração para bacia é igual a 244,62 minutos. 4.2 VAZÃO NATURAL (Qnat) A vazão natural do córrego foi calculada de duas maneiras: uma através fórmula de Manning para velocidade em canais, Equação 2.11 e outra adotando a velocidade média a partir da velocidade superficial. 4.2.1 Velocidade superficial A partir da dos dados da tabela 4.1 usando o valor médio para o tempo gasto pelo flutuador (Δt) de valor igual 36 segundos e aplicando a equação 2.14 chega-se no valor de velocidade superficial de escoamento de 0,556 m/s. Usando a Equação 2.15, o valor da velocidade média é igual a 0,472 m/s. 4.2.2 Coeficiente de rugosidade (n) Considerando as condições do canal como boas e o revestimento do mesmo como mostrado na Figura 3.8 e ainda analisando as informações contidas na Figura 2.9 (coeficientes de rugosidade de Manning em função da natureza das paredes), chega-se a conclusão que
  40. 40. 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 gabião (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 diferença de cotas entre o início e o fim do percurso escolhido para medição da velocidade superficial (ΔH) igual a 0,06 metros. Através da equação 2.13 e utilizando o valor de Δs da mesma tabela encontra-se a declividade de fundo I0 igual a 0,003 m/m. A vazão natural é aquela que passa na seção efetiva de escoamento com n = 0,014, I0 = 0,003 assim, adotando o raio hidráulico e a área molhada da seção da Tabela 4.4 e ainda a Equação 2.11 de Manning, calcula-se um valor de 0,297 m³/s. A vazão calculada a partir da velocidade superficial é igual ao produto da velocidade média obtida pela Equação 2.15 pela área molhada da seção efetiva de escoamento, portanto igual a 0,264 m³/s, um valor bem próximo do calculado anteriormente o que evidencia que a vazão natural do córrego está correta, sendo a diferença de apenas 0,033 m³/s ou 33 litros/s. 4.3 VERIFICAÇÃO DA VAZÃO Foi considerado nesse caso, que toda a precipitação que incide na bacia é contínua e que gera vazão de escoamento, sendo a evapotranspiração e o armazenamento iguais à zero. Dessa forma a vazão é representada pela Equação 2.7. 4.3.1 Cálculo da vazão máxima de escoamento da chuva (Qe) A vazão máxima de escoamento é aquela proporcionada pela chuva máxima. Utilizando a Equação 2.17 e considerando um período de retorno de 5 anos e ainda usando o tempo de retorno (duração da precipitação) calculado anteriormente, a chuva máxima que pode ocorrer é igual a 0,341434mm/min. Transformando esse valor para m/s, fazendo uso da Equação 2.7 ´e ainda o valor da área da bacia hidrográfica (ÁreaB da Tabela 4.3) em m² , chega-se na vazão máxima que pode ocorrer na bacia Qe, igual a 111,706m³/s.
  41. 41. 41 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 4.3.2 Cálculo da vazão máxima da seção (Qmáx) Como o córrego possui uma seção composta, a vazão máxima é soma da vazão de cada seção. Dessa maneira é necessário calcular a vazão das seções trapezoidal total e retangular (Figura 4.2). FIGURA 4.2: Esquema demonstrativo das duas seções a serem calculadas. Fonte: Elaborada Pelo autor, 2014. A velocidade em cada seção foi calculada pela fórmula de Manning (Equação 2.11), com inclinação de fundo I0 = 0, 003, e rugosidades n = 0,014 para seção trapezoidal, e n = 0,030 para parte retangular, e multiplicada pela sua respectiva área molhada constante na Tabela 4.4. Assim a vazão para seção em trapézio foi igual a 6,871 m³/s e para a seção retangular igual a 238,727m³/s. A soma das vazões que corresponde a vazão máxima Qmáx é igual a 245,598 m³/s. 4.3.3 Cálculo da vazão admissível (Qadm) Para que não haja transbordamento, a vazão admissível deve ser maior que a máxima descarga de chuva (Qe), que possa chegar ao exutório da bacia, para o período de retorno considerado descontada ainda, a vazão natural do córrego. A vazão admissível para o córrego Botafogo é a diferença Qmáx – Qnat (245,598 - 0,297) m³/s que resulta em 245,301 m³/s. Esse valor é bem superior a vazão máxima de chuva (111,706 m³/s) e portanto a seção funcionará como conduto livre e não haverá extravasamento.
  42. 42. 42 Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 5 CONCLUSÕES A execução desse trabalho proporcionou a interação de uma série de conhecimentos, sobretudo os das áreas de hidrologia e hidráulica. Foi possível por meio do mesmo, estimar de forma satisfatória a vazão natural do córrego Botafogo para uma seção escolhida ao longo do seu percurso, e a verificação da sua capacidade de escoamento funcionando como conduto livre para uma determinada chuva máxima. Através do cálculo da velocidade superficial foi possível comparar a medição da vazão do canal entre dois métodos, os valores se comportaram de forma aceitável uma vez que não houve uma diferença significativa e assim demonstrando que os valores de vazão encontrados são reais. Em função da metodologia adotada para o cálculo de chuva máxima com baixo período de retorno, a capacidade de escoamento da seção em estudo apresentou um valor muito superior á vazão máxima de chuva o que gera uma margem de segurança bem acima que se observa na literatura. Para estudos futuros, sugere-se continuar este projeto coma adoção de um método de cálculo que possa utilizar um período de retorno maior o que possibilitará valores mais próximos da realidade para vazão máxima de chuva.
  43. 43. Ferreira, A. S; Pimenta, G. R; Viana, E. S. 6 REFERÊNCIAS AVINO, R.S. da. Utilização de revestimentos flexíveis em canalizações de córregos e canais. Trabalho de conclusão de curso. Universidade Anhembi. São Paulo, 2004. BAPTISTA, M. B; COELHO, M. M. L. P. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. 2. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2010. BUREAU OF RECLAMATION BRASIL. Manual de irrigação- Avaliação de pequenas barragens. Brasília, 2002. CARDOSO, M. R. D; MARCUZZO, F. F. N; MELO, D. C. R. Mapeamento temporal e espacial da precipitação pluviométrica da região metropolitana de Goiânia. In: XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto – SBSR, INPE. P.4594. Curitiba, 2011. CARVALHO, J. de A. Dimensionamento de pequenas barragens para irrigação. Ed. UFLA. Lavras, P.14-30, Set. 2008. CASTILHO, C.H. Córregos assoreados devido construção civil em Goiânia. Avenida Goiânia. Disponível em: http://avenidagoiania.blogspot.com.br/2012/05/corregos-assoreados- devido-construcao.html.Acesso em: 04 Out.2014. CAVALCANTE, E. Blog da engenharia- Fundamentos de Hidrologia. Disponível em:< http://blogdaengenharia.com/fundamentos-da-hidrologia/>. Acesso em: 10. Nov.2014. COLISCHONN, W; TASSI, R. Introduzindo Hidrologia. Iph - UFRGS. Porto Alegre, 2008.151p. CONSELHO DE ARQUITETURA E URBANISMO DE GOIÁS – CAU/GO. Parques urbanos de Goiânia. Relatório 2- Bosque dos Buritis. Goiânia, 2013. CONSELHO DE ARQUITETURA E URBANISMO DE GOIÁS – CAU/GO. Parques urbanos de Goiânia. Relatório 4- Parque Flamboyant. Goiânia, 2013. CONSELHO DE ARQUITETURA E URBANISMO DE GOIÁS – CAU/GO. Parques urbanos de Goiânia. Relatório 6- Lago das Rosas. Goiânia, 2013. CONSELHO DE ARQUITETURA E URBANISMO DE GOIÁS – CAU/GO. Parques urbanos de Goiânia. Relatório 5- Jardim Botânico. Goiânia, 2013. CONSELHO DE ARQUITETURA E URBANISMO DE GOIÁS – CAU/GO. Parques urbanos de Goiânia. Relatório1- Parque Areião. Goiânia, 2013. COSTA, A. R. da; PRADO, L. A. Espacialização de chuvas intensas para o Estado de Goiás e o sul de Tocantins. Revista Engenharia Agrícola, Jaboticabal, São Paulo, v.23, n.2, p.268‐276, 2003.
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