avaliaÇÃo do parÂmetro cn do mÉtodo de soil conservation service (scs… · 2017. 6. 21. ·...
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XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1
AVALIAÇÃO DO PARÂMETRO CN DO MÉTODO DE SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS) NAS BACIAS DO RIBEIRÃO DOS
MARINS E CÓRREGO BUSSOCABA – ESTADO DE SÃO PAULO
Paulo Takashi Nakayama1, João Batista Mendes2, Gré de Araújo Lobo3
& Gislaine Massuia da Silveira4
RESUMO --- A ausência de dados de vazão é a situação mais comum que os técnicos que militam na área de Hidráulica/Hidrologia deparam no momento de determinar a vazão de projeto, necessária para o dimensionamento de obras hidráulicas. Para estas situações, podem se empregar os métodos indiretos que consistem em transformar a chuva de projeto em vazão de projeto. Dentre os métodos indiretos, o método de Soil Conservation Service (SCS) é um dos mais utilizados, em virtude da facilidade de sua aplicação. A grande dificuldade que os técnicos da área deparam na aplicação deste método é a escolha do parâmetro CN (Número de Curva) que caracteriza o uso e a ocupação do solo. Visto que ainda não há valores de CN definidos para condições brasileiras, o valor de CN é estimado, na prática, com base nos dados apresentados em manuais e tabelas, obtidos em outro país, onde as condições climáticas e os solos são diferentes com os do nosso país. Apresenta-se neste artigo um estudo comparativo dos valores do parâmetro CN obtidos pela calibração do modelo chuva-vazão do SCS com os sugeridos na literatura. Selecionaram-se para tal estudo, duas pequenas bacias hidrográficas do Estado de São Paulo: Ribeirão dos Marins, com ocupação predominantemente rural, e Córrego Bussocaba, praticamente toda urbanizada.
ABSTRACT --- The lack of outflow data is the most common situation that the technicians of the Hydraulic and Hydrological area face at the moment to determine the design flow, necessary to dimension the hydraulic works. For these situations, the indirect methods that consist of transforming the design rainfall into design outflow can be used. Among the indirect methods, the method of Soil Conservation Service (SCS) is one of the most used, in virtue of the easiness of its application. The great difficulty that the technicians of the area face in the application of this method is the choice of parameter CN (Curve Number) that characterizes the soil use and the occupation. Since there are not values of CN defined for Brazilian conditions, the value of CN is estimated, in practice, based on the data presented in manuals and tables, obtained in another country, where the climatic conditions and the soil are different from those of our country. A comparative study of the values of parameter CN obtained from the calibration of the SCS model and the suggested values in the literature is presented in this article. Two small basins of the State of São Paulo were selected for such study: Ribeirão dos Marins, with predominantly agricultural occupation, and Córrego Bussocaba, practically all urbanized.
Palavras-chave: Número de Curva (CN), Soil Conservation Service, chuva efetiva.
1 Engenheiro do CTH/DAEE, Av. Prof. Lúcio Martins Rodrigues, 120. E-mail: paulo.nakayama2@@gmail.com 2 Tecnólogo do CTH/DAEE, Av. Prof. Lúcio Martins Rodrigues, 120. E-mail: [email protected] 3 Engenheiro do CTH/DAEE, Av. Prof. Lúcio Martins Rodrigues, 120. E-mail: [email protected] 4 Engenheira da SABESP. E-mail: [email protected]
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2
1 - INTRODUÇÃO
Para o dimensionamento de quaisquer obras hidráulicas, há necessidade de determinar a vazão
de projeto, associada a um período de retorno. Quando há disponibilidade de dados de vazão no
local ou nas proximidades, o cálculo da vazão de projeto pode ser feito pelo método direto, que
consiste em aplicar a distribuição de probabilidade à série histórica de vazões máximas (distribuição
log-normal, Gumbel, log-Pearson III, etc.). No entanto, a ausência de dados de vazão é a situação
mais comum que se depara no momento de realizar estudos hidrológicos, particularmente, em
pequenas bacias hidrográficas.
Nestes casos, a vazão de projeto pode ser estimada pelos métodos indiretos que consistem em
transformar a chuva de projeto em vazão de projeto. Dentre os métodos indiretos podem se destacar
Método Racional, Método do Hidrograma Unitário e Método de Soil Conservation Service (SCS).
Em virtude da simplicidade na aplicação e de não ser restritivo a pequenas áreas como o
Método Racional, o método de SCS tornou-se bastante popular entre os engenheiros
hidráulicos/hidrólogos, envolvidos no dimensionamento de obras hidráulicas. No entanto, a grande
dificuldade que os técnicos da área deparam na aplicação deste método é a escolha do parâmetro
CN (Número de Curva) que caracteriza o uso e a ocupação do solo. Como ainda não há valores de
CN definidos para condições brasileiras, o valor de CN é estimado, na prática, com base nos dados
apresentados em manuais e tabelas, obtidos em outro país, onde as condições climáticas e os solos
são diferentes com os do nosso país. As experiências de diversos projetistas e pesquisadores têm
mostrado que, adotando os CN’s apresentados na literatura, a vazão de pico costuma ser
superestimada, de cerca de 30 a 40%, quando comparada com outros métodos.
Apresenta-se neste artigo um estudo comparativo dos valores do parâmetro CN obtidos pela
calibração do modelo chuva-vazão do SCS com os sugeridos na literatura. Selecionaram-se para tal
estudo, duas pequenas bacias hidrográficas do Estado de São Paulo: Ribeirão dos Marins, com
ocupação predominantemente rural, e Córrego Bussocaba, praticamente toda urbanizada.
2 – MÉTODO DE SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS)
O método de Soil Conservation Service (SCS) foi desenvolvido, inicialmente, para estimar o
volume de “run off” em bacias hidrográficas rurais pelo Serviço de Conservação de Solos do
Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. Ao longo dos anos este método tornou-se a mais
popular ferramenta para cálculo de “run off”, devido à sua relativa facilidade de uso e, atualmente, é
utilizado também para bacias urbanas.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3
O método de SCS consiste em determinar a chuva efetiva (aquela que escoa superficialmente)
e transformar esta chuva em vazão, utilizando os conceitos básicos do hidrograma unitário.
Descreve-se, a seguir, o procedimento de cálculo adotado pelo método de SCS.
2.1 - Cálculo da chuva efetiva
A determinação da chuva efetiva (escoamento superficial direto) no método dá-se através da
equação abaixo:
( )
SP
SPP
ac
ac
ef⋅+
⋅−=
8,0
2,0 2
(1)
para Pac ≥ 0,2.S
onde: Pef é a chuva efetiva (escoamento superficial direto), em mm; Pac – chuva acumulada, em
mm; S é a retenção potencial do solo em mm, que depende do tipo de solo; 0,2.S é a estimativa das
perdas iniciais (interceptação e retenção).
A relação entre S e CN (número de curva) é dada por:
25425400
−=CN
S (2)
onde: CN é o parâmetro que depende de 3 fatores: umidade antecedente, tipo e ocupação do solo. O
seu valor varia entre 0 e 100. Quanto maior o valor do CN, menor é o potencial de retenção da
bacia, ou seja, a chuva que escoa superficialmente (efetiva) será maior.
2.2 - Cálculo da vazão a partir da chuva efetiva
Para efetuar a transformação de chuva em vazão, define-se, inicialmente, o hidrograma
unitário (HU) característico da bacia, que apresenta forma triangular, valendo a seguinte relação:
tb = 2,67.ta (3)
onde: tb é o tempo de base do hidrograma; ta é o tempo de ascensão do hidrograma, dado por
2
Dtt pa += (4)
onde: D é a duração da chuva efetiva unitária; tp é o tempo de retardamento da bacia, que é o
intervalo de tempo entre instante correspondente à metade da duração da chuva e o instante do pico
do hidrograma; o tp pode ser obtido da seguinte forma:
tp = 0,6.tc (5)
onde: tc é o tempo de concentração da bacia.
O aspecto do hidrograma triangular unitário do SCS é mostrado na Figura 1 abaixo.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4
Figura 1 - Hidrograma triangular unitário do SCS.
Conhecida a área do triângulo, que corresponde ao volume d’água unitário precipitado sobre a
bacia (Pef x A.D.), e o tempo da base, pode-se determinar a vazão de pico.
O método consiste em gerar hidrogramas triangulares para cada chuva efetiva, com sua
correspondente vazão de pico, a partir do hidrograma unitário triangular. O hidrograma final é a
composição de todos os hidrogramas decorrentes de cada chuva efetiva. A Figura 2 abaixo ilustra a
metodologia aplicada para uma chuva discretizada em três intervalos de tempo (hietograma de três
blocos).
Figura 2 – Geração do hidrograma a partir da chuva.
3 - REVISÃO DA LITERATURA REFERENTE À DETERMINAÇÃO DO CN
Em virtude da facilidade de uso (requer somente quatro características da bacia) e ter sido
desenvolvido em renomada instituição, o método de Soil Conservation Service é, atualmente, uma
das ferramentas mais populares para o cálculo de escoamento superficial. Por conseguinte, o
método tornou-se objeto de diversos estudos e pesquisas, especialmente no que concerne à
determinação precisa do valor de CN, que é o principal parâmetro do método. Conforme citado no
item 1, na prática, estima-se o valor de CN com base nos dados apresentados em literaturas de
Hidrologia.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5
Apresentam-se a seguir algumas pesquisas e estudos voltados para a determinação e avaliação
do parâmetro CN. Germano e Tucci (1995) analisaram 33 eventos e determinaram o valor do
parâmetro CN em 24 bacias urbanas em Porto Alegre, Joinville, Curitiba, São Carlo e Rio de
Janeiro. Tassi et al. (2006) desenvolveram um trabalho descrevendo o processo empregado na
obtenção de CN para algumas sub-bacias urbanas da cidade de Porto Alegre-RS, expandindo o
trabalho de Germano e Tucci (1995). Vários pesquisadores brasileiros têm se empenhado no sentido
de adaptar a classificação dos solos proposta pelo SCS. Dentre os trabalhos desta natureza, pode-se
citar o desenvolvido por Sartori et al. (2005), no qual é proposta uma classificação hidrológica de
solos com base em propriedades de solos disponíveis nos boletins de levantamento e na
classificação dos solos. Silveira (2010) realizou um estudo de análise de sensibilidade dos
parâmetros do método de Soil Conservation Service, analisando a influência das seguintes variáveis
na determinação do hidrograma de cheia: valor do CN, área de drenagem, tempo de concentração,
duração da chuva e período de retorno.
4 – AVALIAÇÃO DOS VALORES DE CN COM BASE NOS DADOS DE CHUVA E VAZÃO OBSERVADOS
4.1 – Metodologia
Os valores de CN foram obtidos através de calibração dos modelos empregados no método do
Soil Conservation Service. A calibração dos modelos foi feita executando os seguintes passos:
- Passo 1: Determinou-se o tempo de concentração da bacia.
Para a bacia do Ribeirão dos Marins (predominantemente rural), utilizou-se a fórmula
empírica de Kirpich, dada por:
385,02
57
=
eq
cI
Lt (6)
onde: tc é o tempo de concentração, em minutos; L é o comprimento do talvegue principal, em km;
Ieq é a declividade equivalente, em m/km.
Para a bacia do Córrego Bussocaba (totalmente urbanizada), o tempo de concentração foi
estimado a partir da análise de hietogramas e hidrogramas observados.
- Passo 2: Conhecido o tempo de concentração (tc) da bacia, determinou-se o hidrograma unitário
do SCS, conforme descrito no item 2.2;
- Passo 3: Atribuiu-se um valor para CN e determinou-se a chuva efetiva, conforme descrito no item
2.1;
- Passo 4: Determinada a chuva efetiva, calculou-se o hidrograma correspondente a esta chuva,
conforme descrito no item 2.2;
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6
- Passo 5: Repetiu-se o cálculo dos passos 3 e 4 até obter o ajuste entre as vazões de pico do
hidrograma fornecido pelo modelo e do hidrograma observado.
Adotou-se como CN da bacia o valor médio dos CN’s encontrados na calibração de cada
evento.
Para efetuar esta calibração, foi empregado o modelo ABC6 – Análise das Bacias Complexas,
desenvolvido pelo LabSid do Departamento de Engenharia Hidráulica da Escola Politécnica.
4.2 – Locais em estudo
Foram selecionadas para este estudo duas bacias hidrográficas do Estado de São Paulo, sendo
a primeira com a ocupação predominantemente rural (Ribeirão dos Marins) e a outra praticamente
toda urbanizada (Córrego Bussocaba).
4.2.1 Bacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins
A Bacia hidrográfica do Ribeirão dos Marins, afluente do Rio Piracicaba pela sua margem
esquerda, está localizada no município de Piracicaba, Estado de São Paulo, entre as coordenadas
22°41’ e 22° 51’ de latitude Sul e 47°40’ e 46°45’ de longitude Oeste. No posto fluviométrico de
Monjolinho, onde foram observadas as vazões utilizadas neste estudo, a área de drenagem é de
aproximadamente 21,85 km2. Atualmente, grande parte desta bacia é ocupada pela plantação de
cana-de-açúcar; as encostas que apresentam maior declividade são ocupadas com pastagens.
A Figura 4 da página seguinte mostra a localização de toda a bacia do Ribeirão dos Marins e a
sub-bacia controlada pelo posto Monjolinho (destacada em amarelo) e a Figura 3 abaixo mostra a
vista aérea da mesma bacia.
Figura 3 – Vista aérea da sub-bacia Monjolinho.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7
Figura 4 - Localização da bacia do Ribeirão dos Marins e a sub-bacia controlada pelo posto Monjjolinho (destacada em amarelo).
4.2.2 Córrego Bussocaba
O Córrego Bussocaba nasce no Parque Municipal Chico Mendes, em Osasco, e deságua no
Rio Tietê. Sua extensão total é cerca de 5,5 km e a área controlada pelo posto fluviométrico de
Bussocaba é da ordem de 9,36 km2. Nas cabeceiras do córrego ainda há áreas de reserva, porém a
jusante deste parque a bacia encontra-se altamente urbanizada, conforme pode se observar na Figura
5, na qual a bacia do Córrego Bussocaba é mostrada através de imagem de satélite.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8
Figura 5 – Bacia do Córrego Bussocaba vista pela imagem de satélite.
4.3 – Eventos utilizados no estudo
4.3.1 – Ribeirão dos Marins
A Tabela 1 apresenta o período de observação dos eventos chuvosos utilizados neste estudo
e a Figura 6 mostra o aspecto dos hietogramas e os correspondentes hidrogramas registrados em
cada um dos eventos.
Tabela 1 - Período de observação dos eventos de chuva utilizados para o Ribeirão dos Marins.
Início Fim Evento Hora Dia Hora Dia
1 17:50 13/01/1999 00:35 14/01/1999 2 23:50 14/01/1999 10:20 21/01/1999 3 21:10 26/01/1999 09:10 27/01/1999
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 9
Tabela 1 – Período de observação dos eventos de chuva utilizados para o Ribeirão dos Marins. (continuação).
4 23:30 11/02/1999 08:45 12/02/1999 5 06:05 11/03/1999 16:50 11/03/1999 6 17:05 13/12/1999 00:40 14/12/1999 7 17:25 13/12/1999 00:25 08/01/2000 8 11:10 13/02/2000 21:55 13/02/2000 9 19:20 26/03/2000 06:55 27/03/2000 10 15:55 15/09/2000 22:10 15/09/2000
Evento 1
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
uv
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25,0
Vazão
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Evento 2
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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30,0
Vazã
o (
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)
Evento 3
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0,2
0,4
0,6
0,8
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1,8
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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Vazão
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evento 4
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25,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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Evento 6
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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Evento 7
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9,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
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18,0
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9,0
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o (
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)
Figura 6 – Hietogramas e correspondentes hidrogramas observados no Ribeirão dos Marins.
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Evento 9
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0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
uv
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mm
)
0,0
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2,0
3,0
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7,0
8,0
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Vazã
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m3/s
)
Evento 10
0,0
2,0
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16,0
18,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Intervalo de tempo (15 min)
Ch
uv
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mm
)
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2,0
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4,0
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6,0
7,0
8,0
Vazã
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m3/s
)
Figura 6 – Hietogramas e correspondentes hidrogramas observados no Ribeirão dos Marins (continuação).
4.3.2 – Córrego Bussocaba
O período de observação dos eventos chuvosos utilizados neste trabalho está apresentado na
Tabela 2 e o aspecto dos hietogramas e os correspondentes hidrogramas registrados em cada um
dos eventos está mostrado na Figura 7.
Tabela 2 - Período de observação dos eventos de chuva utilizados para o Córrego Bussocaba.
Início Fim Evento Hora Dia Hora Dia
1 15:15 11/12/2010 17:05 11/12/2010 2 18:45 11/12/2010 21:55 11/12/2010 3 22:45 12/12/2010 03:25 13/12/2010 4 14:45 13/12/2010 19:55 13/12/2010 5 17:35 16/12/2010 21:55 16/12/2010 6 13:05 21/12/2010 17:15 21/12/2010 7 23:35 22/12/2010 03:25 23/12/2010 8 13:35 26/12/2010 15:25 26/12/2010 9 13:45 16/02/2011 17:45 16/02/2011 10 19:15 16/02/2011 21:55 16/02/2011 11 21:25 22/02/2011 23:05 22/02/2011 12 13:55 27/02/2011 17:15 27/02/2011 13 12:25 04/01/2011 14:25 04/01/2011 14 17:25 05/01/2011 20:25 05/01/2011 15 20:45 05/01/2011 01:55 06/01/2011 16 14:45 08/01/2011 17:25 08/01/2011 17 21:15 10/01/2011 00:45 11/01/2011 18 14:05 14/01/2011 17:05 14/01/2011 19 14:25 22/01/2011 15:25 22/01/2011 20 15:35 22/01/2011 17:25 22/01/2011 21 16:15 18/03/2011 19:55 18/03/2011
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Evento 1
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3,0
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Ch
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Evento 2
0
0,1
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0,4
0,5
0,6
0,7
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Intervalo de tempo (10 min)
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0,5
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1,5
2,0
2,5
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3,5
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m3/s
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Evento 3
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
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3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
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(m
m)
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20,0
25,0
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35,0
Vazão
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Evento 4
0,0
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2,0
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5,0
6,0
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Intervalo de tempo (10 min)
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40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 5
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Va
zão
(m
3/s
)
Evento 6
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 7
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva
(m
m)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 8
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva
(m
m)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 9
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Va
zão
(m
3/s
)
Evento 10
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Intervalo de tempo (mm)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
Vazão
(m
3/s
)
Figura 7 – Hietogramas e correspondentes hidrogramas observados no Córrego Bussocaba.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 12
Evento 11
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uv
a (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Vazã
o (
m3/s
)
Evento 12
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 13
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Intervalo de tempo (10 mun)
Ch
uva (
mm
)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 14
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 15
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 16
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uv
a (
mm
)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
Vazã
o (
m3/s
)
Evento 17
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva
(m
m)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
Vazão
(m
3/s
)
Evento 18
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
Va
zão
(m
3/s
)
Evento 19
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1 2 3 4 5 6 7
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Va
zão
(m
3/s
)
Evento 20
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uv
a (
mm
)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
Vazã
o (
m3/s
)
Figura 7 – Hietogramas e correspondentes hidrogramas observados no Córrego Bussocaba (continuação).
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 13
Evento 21
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Intervalo de tempo (10 min)
Ch
uva
(m
m)
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Vazão
(m
3/s
)
Figura 7 – Hietogramas e correspondentes hidrogramas observados no Córrego Bussocaba (continuação).
4.3 – Apresentação e discussão dos resultados
a) Ribeirão dos Marins
A Tabela 3 mostra os valores de CN que proporcionaram o melhor ajuste entre os picos dos
hidrogramas observados e calculados pelo modelo ABC6.
Tabela 3 - Valores de CN que forneceram o melhor ajuste entre os picos dos hidrogramas observados e calculados, para o Ribeirão dos Marins.
Evento CN Evento CN
1 > 99 6 73,3
2 89,7 7 85
3 98 8 91,6
4 85 9 98,6
5 86,3 10 79
Média = 87,4
Conforme descrito no item 4.2.1, grande parte da bacia do Ribeirão dos Marins é ocupada pela
plantação de cana-de-açúcar e pastagens. De acordo com os estudos já realizados na região,
predomina na bacia o solo tipo B, que é arenoso com baixo teor de argila, inferior a 15%. A Tabela
4 abaixo mostra a taxa de ocupação predominante na bacia e o correspondente valor do CN sugerido
pelo SCS (condição II de umidade antecedente).
Tabela 4 – Taxa de ocupação da bacia do Ribeirão dos Marins e os respectivos valores de CN.
Tipo de ocupação Valor do CN Taxa de ocupação (%)
Cultura em fileira, linha reta, condições boas
78 80
Pastos em condições médias
69 20
Fazendo-se a média ponderada, resulta o valor de CN representativo de toda a bacia do
Ribeirão dos Marins, que é igual a 77.
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 14
b) Córrego Bussocaba
Os valores de CN que proporcionaram o melhor ajuste entre os picos dos hidrogramas
observados e os calculados pelo modelo ABC6 estão mostrados na Tabela 5 abaixo.
Tabela 5 - Valores de CN que forneceram o melhor ajuste entre os picos dos hidrogramas observados e calculados, para o Córrego Bussocaba.
Evento CN Evento CN
1 98 12 96,3
2 97,4 13 93
3 92,7 14 85,3
4 87,4 15 81,1
5 91,2 16 93,8
6 84,1 17 82,7
7 95 18 89,4
8 97,2 19 99
9 93,4 20 95,4
10 93,7 21 85,7
11 94,5 Média = 91,7
A Tabela 6 abaixo mostra a taxa de ocupação predominante na bacia e o correspondente valor
do CN sugerido pelo SCS.
Tabela 6 – Taxa de ocupação da bacia do Córrego Bussocaba e os valores de CN.
Tipo de ocupação Valor do CN Taxa de ocupação (%)
Uso residencial (até 500 m2) 85 30
Áreas comerciais 92 30
Ruas e estradas, pavimenta-das com guias e drenagem
98 5
Estacionamentos pavimentados, telhados
98 5
Áreas abertas 69 30
Fazendo-se a média ponderada dos cinco valores, resultou o valor do CN representativo da
bacia do Córrego Bussocaba igual a 83,6.
4.3.3 – Discussão dos resultados
Ao contrário do que se esperava, para ambas as bacias, os valores calibrados com o modelo
ABC6 foram maiores do que os sugeridos pelo SCS, conforme pode se observar na Tabela 7 abaixo.
Tabela 7 - Valores de CN calibrados e sugeridos pelo SCS.
Valor do CN Bacia
Calibrado SCS
Ribeirão dos Marins 87,4 77
Córrego Bussocaba 91,7 83,6
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 15
Estes resultados vão de encontro àquilo que a maioria dos projetistas vem afirmando a
respeito dos valores de CN: “se adotar num projeto os valores sugeridos pelo SCS, o valor da vazão
máxima será sempre maior, resultando em obras superdimensionadas”.
No entanto, os resultados obtidos pela calibração do modelo ABC6 devem ser analisados com
cautela, pois foram obtidos com pequeno número de evento de chuva, sendo a maioria de baixa
intensidade.
Além disso, deve-se levar em consideração a fixação do parâmetro “tempo de concentração
(tc)” no modelo ABC6. A determinação do tc é feita, em geral, com base nos gráficos de
hidrograma e hietograma ou nas fórmulas empíricas, visto que não há forma para “medir”
diretamente o tc em uma bacia hidrográfica. Na calibração do modelo ABC6, uma pequena variação
no tc pode acarretar grandes diferenças nos valores de CN.
6 - CONCLUSÃO
Este trabalho teve como objetivo a determinação do valor do parâmetro CN de duas pequenas
bacias, através da calibração do modelo de transformação chuva-vazão do SCS com dados de chuva
e vazão observados, e o cotejo destes valores com os sugeridos na literatura.
Ao contrário do que se esperavam, os valores de CN obtidos pela calibração do modelo ABC6
foram maiores do que os sugeridos pelo SCS. Estes resultados vão de encontro com o que a maioria
dos projetistas “acreditavam” em relação aos valores de CN: “os valores sugeridos pelo SCS vão
sempre fornecer a vazão máxima superestimada de tal forma que seja a favor da segurança”.
Cabe ressaltar que o presente trabalho teve como objetivo tão-somente a obtenção dos valores
de CN através de calibração do modelo empregado pelo método de SCS e comparar os resultados
com os CNs sugeridos na literatura. Embora os valores de CN obtidos pela calibração fossem
maiores do que os da literatura, com estes resultados não se pode chegar a nenhuma conclusão, pois
foram obtidos com pequeno número de evento de chuva, sendo a maioria de baixa intensidade.
Além disso, os resultados da calibração são referentes a apenas duas pequenas bacias hidrográficas
do Estado de São Paulo.
Para a avaliação dos valores de CN através de calibração do modelo ABC6, deve-se levar em
consideração também a fixação do parâmetro “tempo de concentração (tc)”, pois uma pequena
variação no tc pode acarretar grandes diferenças nos valores de CN.
BIBLIOGRAFIA
GERMANO, A. & TUCCI, C.E.;M. (1995). Variabilidade do parâmetro CN em bacias urbanas brasileiras. In: Volume III dos anais do XI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos e II Simpósio
XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 16
de Hidráulica de países de língua oficial portuguesa, ABRH-APHR, Recife, nov/1995. pg. 140-181.
PORTO, R.L.L., ZAHED FILHO, K.; GIKAS, A. ABC3 – Análise de Cheias em Bacias Complexas – Manual do usuário, Labsid/Epusp.
SARTORI, A. (2010). Desenvolvimento de critérios para classificação hidrológica de solos e determinação de valores de referência para o parâmetro CN. Tese de doutorado apresentada à Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP, 2010.
SARTORI et al. (2005). Classificação hidrológica de solos brasileiros para a estimativa da chuva excedente com o método de Serviço de Conservação do Solo dos Estados Unidos. Parte 1: Classificação. In: Revista Brasileira de Recursos Hídricos.RBRH. Voilume 10, n.4. 13p.
SILVEIRA, G.M. da (2010). Análise de sensibilidade de hidrogramas de projeto aos parâmetros de sua definição indireta. Dissertação de mestrado apresentada à Escola Politécnica da USP, 2010.
TASSI, R. et. al. (2006). Determinação do parâmetro CN para sub-bacias urbanas do Arroio Dilúvio-Porto Alegre/RS. I Simpósio de Recursos Hídricos do Sul-Sudeste, nov/2006.
TUCCI, C.E.M. (organizador) (1993). Hidrologia - Ciência e Aplicação. ABRH, 943 p.