escoamento superficial - bacia do rio itabapoana

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO ESPÍRITO SANTO

COORDENADORIA DE TRANSPORTES CURSO TÉCNICO INTEGRADO DE INFRA-ESTRUTURA DE

VIAS DE TRANSPORTES E ESTRADAS

ALBERTO FREDERICO SALUME COSTA BRIAN EGÍDIO SILVA TEIXEIRA

GEOVANI FIRME REIS RAFAEL GEGENHEIMER DE ALMEIDA

ESTUDO HIDROLÓGICO DA BACIA DO RIO ITABAPOANA COM FOZ NA CIDADE DE BOM JESUS

DO NORTE (ES)

VITÓRIA

JULHO, 2009

1

ALBERTO FREDERICO SALUME COSTA

BRIAN EGÍDIO TEIXEIRA SILVA GEOVANI FIRME REIS

RAFAEL GEGENHEIMER DE ALMEIDA

ESTUDO HIDROLÓGICO DA BACIA DO RIO ITABAPOANA COM FOZ NA CIDADE DE BOM JESUS

DO NORTE (ES)

VITÓRIA

JULHO, 2009

Trabalho de determinação do tempo de permanência na bacia e do coeficiente escoamento superficial da bacia do Rio Itabapoana, com foz na cidade de Bom Jesus do Norte (ES), apresentado ao professor Fábio Márcio Bisi Zorzal, da disciplina de Hidrologia do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo – IFES, para obtenção de pontos para aprovação no quinto semestre do Curso Técnico de Infra-Estrutura de Vias de Transportes e Estradas.

2

Sumário 1 Listas .................................................................................................................................... 4

1.1 Lista de Figuras .......................................................................................................... 4

1.2 Lista de Gráficos ......................................................................................................... 4

1.1 Lista de Tabelas ......................................................................................................... 5

2 Introdução ............................................................................................................................ 6

3 Revisão da literatura ........................................................................................................ 10

3.1 Sistema de Alerta e Prevenção contra Enchentes de Manaus ......................... 11

3.2 Sistema de Alerta e Prevenção contra Cheias do Rio Doce ............................. 13

3.3 Sistema “Alerta Rio” ................................................................................................. 13

3.4 Reservatórios de contenção ................................................................................... 15

3.5 Diques ou barragens ................................................................................................ 15

4 Metodologia do trabalho .................................................................................................. 17

4.1 Coleta de dados ........................................................................................................ 17

4.2 Tabulação dos dados ............................................................................................... 19

4.2.1 Estação nº 2041014 ........................................................................................ 20

4.2.2 Estação nº 2141014 ......................................................................................... 22

4.3 Confecção dos gráficos ........................................................................................... 24

4.4 Definições .................................................................................................................. 24

5 Resultado e suas análises .............................................................................................. 26

5.1 Estação pluviométrica nº 2041014 ........................................................................ 26

5.1.1 Série 26/10/1958 a 07/11/1958 ...................................................................... 26

5.1.2 Série 18/11/1959 a 26/11/1959 ...................................................................... 27

5.1.3 Série 6/12/1986 a 17/12/1986 ........................................................................ 28

5.1.4 Série 27/12/1995 a 05/01/1996 ...................................................................... 29

5.1.5 Primeiro comparativo parcial .......................................................................... 30

5.2 Estação pluviométrica nº 2141014 ........................................................................ 31

5.2.1 Série 01/02/1944 a 12/02/1944 ...................................................................... 31

5.2.2 Série 27/10/1958 a 09/11/1958 ...................................................................... 32

5.2.3 Série 17/11/1959 a 26/11/1959 ...................................................................... 34

5.2.4 Série 18/12/1995 a 25/12/1995 ...................................................................... 35

5.2.5 Segundo comparativo parcial ......................................................................... 36

5.3 Comparativo final ...................................................................................................... 37

5.3.1 Séries 26/10/1958 a 07/11/1958 e 27/10/1958 a 09/11/1958 ................... 37

3

5.3.2 Séries 17/11/1959 a 26/11/1959 e 18/11/1959 a 27/11/1959 ................... 39

5.3.3 Séries 18/12/1995 a 25/12/1995 e 27/12/1995 a 05/01/1996 ................... 40

6 Conclusão e considerações finais ................................................................................. 44

7 Referências ....................................................................................................................... 45

4

1 Listas

1.1 Lista de Figuras Figura 1 - Municípios que compõe a bacia do Rio Itabapoana. Fonte: Projeto Managé/UFF ------ 6

Figura 2 - Vista Geral do Rio Itabapoana Fonte: Projeto Managé/UFF ------------------------------------- 7

Figura 3 - Vista da cidade de Bom Jesus do Norte - ES, com detalhe para o Rio cruzando a cidade. Projeto Managé/UFF------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

Figura 4 - Efeito da chuva na cabeceira do rio Itabapoana sobre a cidade de Bom Jesus do Norte (ES). Fonte: Gazeta Online. ----------------------------------------------------------------------------------------- 9

Figura 7 - Resumo do ciclo hidrológico. Fonte: http://www.dpi.inpe.br/~camilo/hidro/apresentacoes/cbasicos/sld016.htm ------------------------------ 10

Figura 8 - Foto tirada dia 28/06/2008, durante uma enchente, no Porto de Manaus. A cota era de 28,02 metros. Fonte: CPRM ------------------------------------------------------------------------------------------- 11

Figura 9 - Foto tirada dia 15/06/2007, no Porto de Manaus durante o período de vazante. A cota era de 16,17 metros. Fonte: CPRM ------------------------------------------------------------------------------ 12

Figura 10 - Cotagrama de Manaus que compara chuva registrada até maio desse ano com 2008 e 1953. Fonte: CPRM ------------------------------------------------------------------------------------------------- 12

Figura 11 - Boletim de monitoramento de cheias da bacia do Rio Doce. Fonte: CPRM ----------- 13

Figura 12 - Pluviômetro automático do Sistema Alerta Rio. Fonte: GEORIO --------------------------- 14

Figura 13 - Boletim de condições de chuva na cidade às 15h00min do dia 30/06/2009. Fonte: GEORIO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14

Figura 14 - Reservatório construído em Santo André (SP) pelo Departamento de Águas e Energia Elétrica. Fonte: DAAE -------------------------------------------------------------------------------------------- 15

Figura 15 - Moradores levando sacos de areia para reforçar um dique na Louisiana (EUA). Fonte: Terra ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16

Figura 5 - Demarcação da área de estudo, com destaque para o município de Bom Jesus do Norte e estações pluviométricas e fluviométricas. ----------------------------------------------------------------- 17

Figura 6 - Detalhe do Rio Itabapoana, juntamente com os municípios localizados à sua margem e identificação das estações pluviométricas (verdes) e fluviométricas (vermelhas). ---------------- 18

1.2 Lista de Gráficos

Gráfico 1 - Estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto) - Série 26/10/1958 a 07/11/1958 ...... 26


Gráfico 3- Estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto) - Série 06/12/1986 a 17/12/1986 ....... 28


Gráfico 5 - Estação pluviométrica nº 2141014 (Ponte do Itabapoana) - Série 01/02/1944 a 12/02/1944 ................................................................................................................................................ 31




Gráfico 9 – Gráfico único estações da Ponte do Itabapoana e do Rio Preto -Intervalo 26/10/1958 a 09/11/1958 ........................................................................................................................ 38

Gráfico 10 - Série única de 17/11/1959 a 26/11/1959 das duas estações pluviométricas ........... 39

Gráfico 11 - Precipitação por Vazão da Estação Pluviométrica da Ponte do Itabapoana............ 40

Gráfico 12 - Precipitação por Vazão da Estação Pluviométrica do Rio Preto ................................ 40

5

Gráfico 13 - Comparação entre as estações pluviométricas no período de 18/12/1995 a 05/01/1996 ................................................................................................................................................ 42

1.1 Lista de Tabelas

Tabela 1 - Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 26/10/1958 a 07/11/1958 ........................................................................................................................ 20


Tabela 3- Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 6/12/1986 a 17/12/1986 .......................................................................................................................... 21


Tabela 5 Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 01/02/1944 a 12/02/1944 ........................................................................................................................ 22




Tabela 9 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência de cada série. .......................................................................................................................................................... 30

Tabela 10 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência de cada série. .......................................................................................................................................................... 36

Tabela 11 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência médios de cada estação pluviométrica .................................................................................................................... 37

Tabela 12 - Comparação entre as estações pluviométricas no período de 18/12/1195 a 05/01/1996 ................................................................................................................................................ 41

6

2 Introdução

O presente trabalho trata do estudo hidrológico das influências do Rio

Itabapoana sobre a cidade de Bom Jesus do Norte – ES, a partir da análise de

gráficos relacionando Chuva por Vazão e de dados de estações pluviométricas

e fluviométricas da região, a fim de propor soluções às freqüentes enchentes e

inundações bruscas na cidade.

A bacia hidrográfica do Rio Itabapoana possui uma área de drenagem de 4.875

km² e inclui dezoito municípios nos estados do Espírito Santo, Minas Gerais e

Rio de Janeiro. Alguns municípios, entre eles Bom Jesus do Norte, estão

inseridos inteiramente dentro da área de drenagem da bacia. O mapa abaixo

mostra as cidades drenadas pela bacia:

Figura 1 - Municípios que compõe a bacia do Rio Itabapoana. Fonte: Projeto Managé/UFF

7

O rio Itabapoana é limitado ao norte pela bacia do Itapemirim, ao sul pela bacia

do Paraíba do Sul, a oeste pelas Serra do Caparaó e bacia do rio Doce e a

leste pelo Atlântico. Como pode ser visto no mapa, ele separa o Espírito Santo

e o Rio de Janeiro, possuindo 264 km de extensão. Nasce na Serra do

Caparaó, em Alto Caparaó (MG), inicialmente com o nome de rio Preto. Após

confluência com o rio Verde, ele passa a ser denominado Rio Itabapoana, que

deságua no Oceano Atlântico. Na zona de baixo curso, encontra-se uma

concentração de lagoas, muitas das quais já foram drenadas por proprietários

rurais da região. Há pouca documentação técnica sobre elas (ANA, 2001).

A população total dos dezoito municípios é de 628.919 habitantes, dos quais

248.147 residem no interior da bacia, ou seja, são diretamente afetadas pelo

rio.

Figura 2 - Vista Geral do Rio Itabapoana Fonte: Projeto Managé/UFF

O rio Itabapoana é de extrema importância para a região, já que suas águas

são usadas para abastecimento público, abastecimento de agroindústrias,

dessedentação de animais e irrigação. Entretanto, o rio também recebe

efluentes orgânicos das agroindústrias e esgoto sanitário sem qualquer

tratamento. Apenas 24% da população capixaba residente na região são

atendidas pelo sistema de tratamento de esgoto. Além disso, há extração de

areia e atividade mineradora no leito do rio. Pelo fato do rio possuir muitas

8

cachoeiras e corredeiras, há um grande poder de depuração desses problemas

ambientais em alguns trechos.

O município de Bom Jesus do Norte, objeto de estudo deste trabalho, possui

8.608 habitantes e uma área 89,34 km2, que é totalmente drenada pela bacia.

Figura 3 - Vista da cidade de Bom Jesus do Norte - ES, com detalhe para o Rio cruzando a cidade. Projeto Managé/UFF

Durante o curso do rio há algumas usinas hidrelétricas instaladas, devido ao

grande potencial da bacia. São elas: UHE Rosal, pertencente à CEMIG, possui

seis quilômetros de extensão e 128,5 hectares de área de inundação, totaliza

um volume acumulado de 10,9 X 106 metros cúbicos e gera 55 megawatts de

energia; e a UHE Franca Amaral. Também há Pequenas Hidrelétricas, que

geram menos de 30 megawatts, construídas e em projeto, como a PCH Nova

Franca Amaral.

Essa situação ambiental caótica e a falta de mecanismos eficientes de

drenagem de águas pluviais e as barragens e reservatórios de usinas

hidrelétricas nas cidades arredores ao Rio, com certa freqüência os habitantes

da bacia são atingidos por enchentes, como a que ocorreu no início de janeiro

deste ano. Segundo o site G11, o nível do Rio Itabapoana subiu mais de quatro

metros que o normal, afetando várias cidades, entre elas, Bom Jesus do Norte

e Apiacá (ES). O site Gazeta Online informa que dentro da cidade de Bom

Jesus do Norte a água atingiu meio metro de altura. A água teria vindo da

1 http://g1.globo.com/Noticias/Rio/0,,MUL944692-5606,00-ENCHENTES+VOLTAM+A+CASTIGAR+O+NORTE+E+NOROESTE+FLUMINENSE.html

9

cabeceira do rio, no Alto do Caparaó, segundo a Defesa Civil2. Para

moradores, foi a maior enchente dos últimos 30 anos: 90% da população foi

afetada e a entrada e saída para outros municípios foi impedida pela água3. Foi

declarada situação de calamidade pública4:

Figura 4 - Efeito da chuva na cabeceira do rio Itabapoana sobre a cidade de Bom Jesus do Norte (ES). Fonte: Gazeta Online.

Essa situação se repete todo ano, agravando os problemas de saúde pública e

as condições sócio-econômicas dos moradores, que pressionam às Prefeituras

a tomar medidas mitigatórias.

Apresenta-se o estudo hidrológico do Rio em função da cidade de Bom Jesus

do Norte para que sejam discutidas soluções estruturais, como diques de

contenção e reservatórios de retenção da água, bem como implantação de

mecanismo de alerta e prevenção de enchentes e deslizamentos, entre outros.

2 http://gazetaonline.globo.com/_conteudo/2009/04/73494-rio+itabapoana+sobe+e+comeca+alagar+bom+jesus+do+norte.html 3 http://gazetaonline.globo.com/_conteudo/2009/01/484022-bom+jesus+do+norte+vive+pior+enchente+dos+ultimos+30+anos.html 4 http://oglobo.globo.com/pais/mat/2009/01/12/espirito-santo-confirma-cinco-mortes-por-leptospirose-apos-as-chuvas-655822222.asp

10

3 Revisão da literatura

A utilização de modelos de chuva-vazão é bastante difundida no campo da

Engenharia Hidráulica e no estudo de Hidrologia e serve, entre outras coisas,

para prever fenômenos hidrológicos, como a vazão de um rio num determinado

dia.

Figura 5 - Resumo do ciclo hidrológico. Fonte: http://www.dpi.inpe.br/~camilo/hidro/apresentacoes/cbasicos/sld016.htm

A água quando se precipita da atmosfera, se acumula no solo e, dependendo

das características físico-químicas deste, inicia a infiltração para o subsolo,

onde alcança o lençol freático e o aqüífero, que é um reservatório subterrâneo

de água. Mas essa água, ao invés de penetrar no solo, pode escoar por efeito

da gravidade para algum rio. Ocorre que de alguma forma a água precipitada

irá para o rio, pois os aqüíferos servem para recarregar esses rios quando há

pouca precipitação. Basicamente, isso é o ciclo hidrológico.

Em certas ocasiões é necessário prever o comportamento de determinado rio.

Para isso, utiliza-se de variáveis de entrada como a quantidade de

precipitação, de vazão e de evapotranspiração durante um determinado

período de tempo. Com esses dados, é possível simular o comportamento da

variação de nível do referido rio, podendo prever catástrofes, como enchentes,

e servir de base para estudos hidrológicos, como este trabalho.

11

Já foram implementados diversos mecanismos de alerta e prevenção contra

enchentes. O Serviço Geológico do Brasil (CPRM) mantém, atualmente, três

sistemas desse tipo em Manaus, na Bacia do Rio Doce e no Pantanal.

3.1 Sistema de Alerta e Prevenção contra Enchentes de Manaus

As cheias na Amazônia geralmente são um fenômeno natural que fazem parte

da dinâmica dos rios da bacia. No caso das enchentes na orla de Manaus e em

seus entornos, elas são causadas em sua maior parte pelas contribuições do

Rio Solimões e de seus afluentes à margem direita e, em menor grau, aos

tributários da margem esquerda, entre eles o Rio Negro.

As cheias em Manaus apresentam um longo tempo de percurso devido às

dimensões gigantescas da bacia e à baixa declividade nos principais corpos

d’água da bacia. Isso facilita a sua previsibilidade com vários dias de

antecedência. As cheias potencialmente danosas possuem um tempo de

recorrência de mais ou menos onze anos e sua magnitude é creditada

justamente às características da área da bacia.

O Sistema de Alerta de Manaus funciona desde 1989. Sua metodologia é,

através de cotas medidas por uma estação fluviométrica no Porto de Manaus,

estabelecer a relação entre as cotas de um determinado dia com um pico de

cheia. Com isso, é possível prever chuvas com até 75 dias de antecedência,

sendo que essas previsões são validadas todos os dias, pois quanto mais

próxima é a previsão, mais precisa ela é.

Figura 6 - Foto tirada dia 28/06/2008, durante uma enchente, no Porto de Manaus. A cota era de 28,02 metros. Fonte: CPRM

12

Figura 7 - Foto tirada dia 15/06/2007, no Porto de Manaus durante o período de vazante. A

cota era de 16,17 metros. Fonte: CPRM

No último dia 01/06/2009 foi emitido o terceiro alerta do ano. Em 31/05/2009, a

cota do Rio Negro foi de 29,14 metros, cujo pico de cheia ordinariamente

ocorre no mês de junho. O alerta previa uma cota entre 29,15 e 29,69 metros,

que é 0,75 metros maior que em 2008 e 0,32 metros menor que em 1953

(maior pico de vazão registrado desde então).

Em 24/06/2009, o rio atingiu 29,69 metros de profundidade e continuou subindo

dois centímetros por dia, quase igualando o recorde de 19535; é a maior

enchente dos últimos 50 anos.

Figura 8 - Cotagrama de Manaus que compara chuva registrada até maio desse ano com 2008 e 1953. Fonte: CPRM

5 http://www.estadao.com.br/noticias/geral,rio-atinge-nivel-de-maior-enchente-em-50-anos-no-

am,392549,0.htm

13

Em 24/06/2009, o rio atingiu 29,69 metros de profundidade e continuou subindo

dois centímetros por dia, quase igualando o recorde de 19536; é a maior

enchente dos últimos 50 anos.

3.2 Sistema de Alerta e Prevenção contra Cheias do Rio Doce

O Sistema de Alerta do Rio Doce é operado desde outubro de 1997 pelo

CPRM em pareceria a Agência Nacional de Águas e com o Instituto Mineiro de

Gestão de Águas (IGAM). Consiste em coleta e análise de dados de diversas

entidades, elaboração de previsão hidrológica e transmissão de informações

para a Polícia Militar, Corpo de Bombeiros, Defesa Civil e Prefeituras de

dezesseis municípios que margeiam os rios Piranga, Piracicaba e Doce.

Figura 9 - Boletim de monitoramento de cheias da bacia do Rio Doce. Fonte: CPRM

A figura acima é o Boletim de Monitoramento e Previsão retirado do sítio do

sistema na internet no dia 30/06/2009 às 16h14min.

3.3 Sistema “Alerta Rio”

O Sistema de Alerta contra Enchentes e Deslizamentos “Alerta Rio” é operado

pela Fundação Instituto de Geotécnica do Município do Rio de Janeiro. È

6 http://www.estadao.com.br/noticias/geral,rio-atinge-nivel-de-maior-enchente-em-50-anos-no-

am,392549,0.htm

14

composto por 32 estações, espalhadas pela capital fluminense. Essas estações

são constituídas de pluviômetros automáticos, uma CPU (unidade de

processamento), rádio UHF, antena, painel solar e bateria. As leituras são

feitas de forma automática pela CPU e transmitidas via rádio para a estação

central, dispensando operadores. O painel solar e a bateria garantem o

funcionamento ininterrupto do aparelho, que envia suas informações a cada

quinze minutos.

Figura 10 - Pluviômetro automático do Sistema Alerta Rio. Fonte: GEORIO

Os dados das estações são disponibilizados no sítio do sistema a cada quinze

minutos.

Figura 11 - Boletim de condições de chuva na cidade às 15h00min do dia 30/06/2009. Fonte: GEORIO

15

Sistemas de alerta e prevenção são soluções não estruturais para o problema

das enchentes. Dentre as medidas estruturais encontradas, destacam-se a

construção de diques de contenção e reservatórios que armazenam a água da

chuva e após a precipitação, são despejadas no rio de forma gradativa.

3.4 Reservatórios de contenção

A finalidade de um reservatório é amortecer o pico de cheia afluente de

determinado rio. É uma solução sustentável com manutenção menos custosa,

embora tenha que ser contínua. Podem ter usos múltiplos durante o período de

estiagem. Entretanto, nem sempre há espaço suficiente para construção de um

reservatório e, em caso de falha da operação, as conseqüências para a bacia

serão desastrosas.

Figura 12 - Reservatório construído em Santo André (SP) pelo Departamento de Águas e Energia Elétrica. Fonte: DAAE

3.5 Diques ou barragens

Os diques são utilizados para impedir a saída do excesso do volume de água

para a cidade. No Piauí, o Governo quer construir diques nas cidades que

sofrem constantemente com transbordamentos de rios, a fim de resolver o

problema definitivamente7. Já existe um dique construído em 2004 de forma

emergencial na Cidade de Poty Velho: ele tem 216 metros de extensão e custo

um milhão de reais. No município de Castelo do Piauí, o Governo quer

7 http://www.45graus.com.br/geral/39193/governo_construira_diques_em_cidades_ribeirinhas.html

16

construir uma barragem com capacidade armazenar 2,8 bilhões de metros

cúbicos de água.

Em junho de 2008, diques existentes conseguiram conter a pressão das águas

no Rio Mississipi, meio-oeste norte-americano, em meio às piores enchentes

dos últimos 15 anos. As tempestades torrenciais e tempestades mataram

dezenas de pessoas e causaram um prejuízo enorme, que poderiam ter sido

piores caso os diques não tivessem suportado8.

Figura 13 - Moradores levando sacos de areia para reforçar um dique na Louisiana (EUA). Fonte: Terra

8 http://noticias.terra.com.br/mundo/interna/0,,OI2967755-EI8141,00-

Diques+evitam+novas+enchentes+nos+Estados+Unidos.html

17

4 Metodologia do trabalho

Dividiu-se a confecção deste estudo em partes. Primeiramente, levantaram-se

os dados sobre a bacia e das séries históricas. Após isso, fez-se a tabulação

dos dados obtidos, resultando em gráficos e análises que serão apresentados

em Resultado e suas análises.

4.1 Coleta de dados

A pesquisa deste trabalho foi iniciada com a coleta de dados sobre o a bacia do

Rio Itabapoana, tais como área da superfície de drenagem e suas

características naturais, bem como situação ambiental atualmente. Para tanto,

foi utilizada a “SNIRH - Série Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos

– Bacias Hidrográficas do Atlântico Sul – Trecho Leste” da Agência Nacional de

Águas – ANA, sinopse sobre o Estado do Rio de Janeiro, item 3 - Planos e

Estudos de Bacia Hidrográfica, subitem IV – Caracterização das Bacias

Hidrográficas. Não foi utilizada a sinopse do Espírito Santo, pois as

informações sobre a bacia do Rio Itabapoana se encontram na sinopse do RJ,

já que se trata de uma bacia federal, ou seja, que está presente em mais de um

Estado da Federação;

Prosseguiu-se o trabalho demarcando a área de estudo através do gerador de

mapas do Sistema Nacional de Informações Hidrológicas Hidroweb da ANA.

Foram ativadas as seguintes camadas: Estados, Bacias, Hidrografia, Sedes

Municipais, Estações Pluviométricas e Estações Fluviométricas.

Figura 14 - Demarcação da área de estudo, com destaque para o município de Bom

Jesus do Norte e estações pluviométricas e fluviométricas.

18

Legenda: ícones cinza (sedes municipais), ícones verdes (estações

pluviométricas), ícones vermelhos (estações fluviométricas), traços azuis

(hidrografia) e traço vermelho espesso (bacia hidrográfica).

Pela demarcação da área, escolheram-se as estações que serão utilizadas

neste trabalho, conforme disposição geográfica e disponibilidade de dados das

séries históricas. Considera-se o município de Bom Jesus do Norte como a foz

(ou ponto-problema) deste estudo, portanto, se faz necessário tomar estações

pluviométricas localizadas a montante da foz e próximas a nascente do Rio

Itabapoana, que é na Serra do Caparaó, e estações fluviométricas localizadas

na foz ou o mais próximo possível a jusante, para que se estabeleça o tempo

que uma chuva na nascente do rio leva para chegar à foz, fazendo o nível do

rio se elevar.

Abaixo, detalhe do Rio Itabapoana junto com alguns municípios adjacentes.

Nota-se a localização das estações, devidamente identificadas pelo seu

referido código:

Figura 15 - Detalhe do Rio Itabapoana, juntamente com os municípios localizados à sua

margem e identificação das estações pluviométricas (verdes) e fluviométricas

(vermelhas).

NASCENTE

19

Para elaboração dos gráficos de chuva-vazão, utilizar-se-á das seguintes

estações pluviométricas:

• Código 2041014 – Localizado no Rio Preto, afluente do Rio Itabapoana,

no município de Dores do Rio Preto (ES). É operada pelo Serviço

Geológico do Brasil – CPRM;

• Código 2141014 - Localizada na Ponte do Itabapoana, que cruza o rio,

em Mimoso do Sul (ES). É operada pelo Serviço Geológico do Brasil –

CPRM.

E a seguinte estação fluviométrica:

• Código 5783000 – Localizada no mesmo local que a estação nº

2141014. Também operada pelo Serviço Geológico do Brasil – CPRM

possui área de drenagem igual a 2.854 km².

4.2 Tabulação dos dados

Para confecção dos gráficos relacionando chuva e vazão, tabularam-se os

dados das séries históricas através da planilha eletrônica disponibilizada pelo

professor. Os dados restantes, como vazão do escoamento básico, vazão do

escoamento superficial, volume escoado e coeficiente de escoamento

superficial (coeficiente de Run-Off), foram gerados pela própria planilha. As

tabelas produzidas seguem abaixo.

20

4.2.1 Estação nº 2041014

Tabela 1 - Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 26/10/1958 a 07/11/1958

Área de drenagem (A) = 2854 km²

Dia Intervalo de tempo (h)

Altura de chuva h (mm)

Vazão do rio Q (m³/s)

Vazão do escoamento básico (m³/s)

Vazão do escoamento superficial

(m³/s)

Volume do escoamento

superficial (m³)

26/10/1958 24 0 20,60000038 20,60000038 0 0 27/10/1958 48 3,700000048 19,29999924 22,63333368 0 0 28/10/1958 72 8,600000381 32,59999847 24,66666698 7,93333149 2741759,363 29/10/1958 96 8,800000191 34,20000076 26,70000029 7,500000477 2592000,165 30/10/1958 120 0,300000012 33,40000153 28,73333359 4,666667938 1612800,439 31/10/1958 144 4,099999905 43,09999847 30,76666689 12,33333158 4262399,396 1/11/1958 168 10,30000019 68,09999847 32,80000019 35,29999828 12199679,41 2/11/1958 192 46,20000076 65,90000153 34,83333349 31,06666803 10736640,47 3/11/1958 216 45,40000153 90,19999695 36,86666679 53,33333015 18431998,9 4/11/1958 240 0 86,40000153 38,9000001 47,50000143 16416000,49 5/11/1958 264 0 75,19999695 40,9333334 34,26666355 11842558,92 6/11/1958 288 0 59,20000076 42,9666667 16,23333406 5610240,253 7/11/1958 312 0 45 45 0 0

Total = 127,400003 mm 86446077,81 Incremento = 2,033333302 Vescoado = 86446077,81 m³ Vprecipitado = 363599608,6 m³ Crunoff = 0,237750745








(m³/s)


superficial (m³)

18/11/1959 24 0 45 45 0 0 19/11/1959 48 13,19999981 70,5 50,64999962 19,85000038 6860160,132 20/11/1959 72 40,20000076 61,40000153 56,29999924 5,100002289 1762560,791 21/11/1959 96 4,800000191 95,5 61,94999886 33,55000114 11594880,4 22/11/1959 120 1,200000048 102 67,59999847 34,40000153 11888640,53 23/11/1959 144 70,80000305 112 73,24999809 38,75000191 13392000,66 24/11/1959 168 1,299999952 112 78,89999771 33,10000229 11439360,79 25/11/1959 192 1,100000024 106 84,54999733 21,45000267 7413120,923 26/11/1959 216 0 90,19999695 90,19999695 0 0

Total = 132,6000038 mm 64350724,22 Incremento = 5,649999619 Vescoado = 64350724,22 m³ Vprecipitado = 378440411 m³ Crunoff = 0,170041894

21

Tabela 3- Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 6/12/1986 a 17/12/1986







(m³/s)


superficial (m³)

6/12/1986 24 0 15,80000019 15,80000019 0 0 7/12/1986 48 76,19999695 22 18,31818199 3,681818008 1272436,304 8/12/1986 72 14,30000019 46,90000153 20,83636379 26,06363773 9007593,201 9/12/1986 96 33,20000076 58,59999847 23,35454559 35,24545288 12180828,52 10/12/1986 120 21,10000038 59,5 25,87272739 33,62727261 11621585,41 11/12/1986 144 29,39999962 191 28,39090919 162,6090908 56197701,78 12/12/1986 168 6,300000191 137 30,909091 106,090909 36665018,15 13/12/1986 192 10,10000038 69,40000153 33,4272728 35,97272873 12432175,05 14/12/1986 216 2 67,40000153 35,9454546 31,45454693 10870691,42 15/12/1986 240 1,200000048 77,90000153 38,4636364 39,43636513 13629207,79 16/12/1986 264 0 68,40000153 40,9818182 27,41818333 9475724,158 17/12/1986 288 0 43,5 43,5 0 0

Total = 193,7999985 mm 173352961,8 Incremento = 2,518181801 Vescoado = 173352961,8 m³ Vprecipitado = 553105195,8 m³ Crunoff = 0,313417706








(m³/s)


superficial (m³)

27/12/1995 24 0 118 118 0 0 28/12/1995 48 0 102 120,4444444 0 0 29/12/1995 72 20,20000076 110 122,8888889 0 0 30/12/1995 96 15,19999981 102 125,3333333 0 0 31/12/1995 120 20,20000076 98,90000153 127,7777778 0 0 1/1/1996 144 42,20000076 207 130,2222222 76,77777778 26534400 2/1/1996 168 16,20000076 312 132,6666667 179,3333333 61977600 3/1/1996 192 0 327 135,1111111 191,8888889 66316800 4/1/1996 216 0 216 137,5555556 78,44444444 27110400 5/1/1996 240 0 140 140 0 0

Total = 114,0000029 mm 181939200 Incremento = 2,444444444 Vescoado = 181939200 m³ Vprecipitado = 325356008,2 m³ Crunoff = 0,55920037

22

4.2.2 Estação nº 2141014

Tabela 5 Dados de Chuva e Vazão do Rio Itabapoana - EP: 2041014 - EF: 57830000 - 01/02/1944 a 12/02/1944


Dia

Intervalo de

tempo (h)



Vazão do escoamento

básico (m³/s)


(m³/s)

Volume do escoamento superficial

(m³)

1/2/1944 24 0 75,19999695 75,2 0 0 2/2/1944 48 0 62,5 81,90909 0 0 3/2/1944 72 13,60000038 90,19999695 88,61818 1,581818 546676,1719 4/2/1944 96 5,400000095 136 95,32727 40,67273 14056495,31 5/2/1944 120 9,100000381 157 102,0364 54,96364 18995433,4 6/2/1944 144 37,40000153 225 108,7455 116,2545 40177571,48 7/2/1944 168 34,59999847 217 115,4545 101,5455 35094109,57 8/2/1944 192 10,60000038 225 122,1636 102,8364 35540247,66 9/2/1944 216 22,39999962 183 128,8727 54,12727 18706385,74

10/2/1944 240 45,59999847 359 135,5818 223,4182 77213323,83 11/2/1944 264 2,900000095 164 142,2909 21,70909 7502661,914 12/2/1944 288 0 149 149 0 0

Total = 181,5999994 mm 247832905,08 Incremento = 6,709091187 Vescoado = 247832905,1 m³ Vprecipitado 518286398,4 m³ Crunoff = 0,478177521



Dia

Intervalo de

tempo (h)

Altura de chuva h

(mm)



básico (m³/s)


(m³/s)


(m³)

27/10/1958 24 0 19,29999924 19,3 0 0 28/10/1958 48 29,10000038 32,59999847 20,25385 12,34615 4266830,465 29/10/1958 72 5,099999905 34,20000076 21,20769 12,99231 4490141,985 30/10/1958 96 0,899999976 33,40000153 22,16154 11,23846 3884012,977 31/10/1958 120 11,80000019 43,09999847 23,11538 19,98461 6906682,651 1/11/1958 144 59,79999924 68,09999847 24,06923 44,03077 15217033,38 2/11/1958 168 16,20000076 65,90000153 25,02308 40,87692 14127065,16 3/11/1958 192 0,200000003 90,19999695 25,97692 64,22307 22195494,31 4/11/1958 216 0 86,40000153 26,93077 59,46923 20552566,62 5/11/1958 240 0,6 75,19999695 27,88462 47,31538 16352195,77 6/11/1958 264 1,6 59,20000076 28,83846 30,36154 10492947,81 7/11/1958 288 0 45 29,79231 15,20769 5255778,279 8/11/1958 312 0 37,70000076 30,74615 6,953846 2403249,271 9/11/1958 336 0 31,70000076 31,7 0 0

Total = 125,3000005 mm 123740749,4 Incremento = 0,953846271 Vescoado = 123740749,4 m³ Vprecipitado 357606201,3 m³ Crunoff = 0,346025178

23



Dia

Intervalo de

tempo (h)

Altura de chuva h

(mm)



básico (m³/s)


(m³/s)


(m³)

17/11/1959 24 0 51,90000153 51,9 0 0 18/11/1959 48 0 45 56,15556 0 0 19/11/1959 72 36,20000076 70,5 60,41111 10,08889 3486719,824 20/11/1959 96 6,199999809 61,40000153 64,66667 0 0 21/11/1959 120 3,900000095 95,5 68,92222 26,57778 9185280,176 22/11/1959 144 7,199999809 102 73,17778 28,82222 9960960,352 23/11/1959 168 9,399999619 112 77,43333 34,56667 11946240,53 24/11/1959 192 0 112 81,68889 30,31111 10475520,7 25/11/1959 216 0 106 85,94444 20,05556 6931200,879 26/11/1959 240 0 90,19999695 90,2 0 0

Total = 62,9000001 mm 45054721,58 Incremento = 4,255555047 Vescoado = 45054721,58 m³ Vprecipitado 179516600,3 m³

Crunoff = 0,250978024



Dia

Intervalo de

tempo (h)

Altura de chuva h

(mm)


Vazão do escoament

o básico (m³/s)


(m³/s)


(m³)

18/12/1995 24 0 124 124 0 0 19/12/1995 48 2,200000048 111 126,7143 0 0 20/12/1995 72 6,300000191 95,5 129,4286 0 0 21/12/1995 96 17,79999924 154 132,1429 21,85714 7553828,571 22/12/1995 120 9,300000191 218 134,8571 83,14286 28734171,43 23/12/1995 144 4,5 202 137,5714 64,42857 22266514,29 24/12/1995 168 15,30000019 167 140,2857 26,71429 9232457,143 25/12/1995 192 0 143 143 0 0

Total = 55,39999986 mm 67786971,43 Incremento = 2,714285714 Vescoado = 67786971,43 m³ Vprecipitado 158111599,5 m³

Crunoff = 0,428728642

24

4.3 Confecção dos gráficos

Com as tabelas devidamente preenchidas, os gráficos eram gerados

automaticamente. Foram feitos todos os ajustes necessários caso houvesse

algum erro na geração dos gráficos. Ocorreu de o Volume do Escoamento

Superficial ficar com valores negativos. Nessa situação, a célula foi zerada,

para facilitar a análise.

Após elaboração dos gráficos individuais de cada série, elaboraram-se gráficos

comparando séries que tivessem períodos iguais e fossem de estações

pluviométricas diferentes. Tiraram-se as curvas de Escoamento Superficial e de

Escoamento Básico, pois neste caso eles não foram necessários para a análise

feita.

4.4 Definições

Das fases do ciclo hidrológico, a mais importante para a Engenharia é o

Escoamento Superficial, que é a fase que trata da ocorrência e do transporte

d’água pela superfície terrestre, já que a maioria dos estudos hidrológicos trata

do aproveitamento d’água e à proteção contra os fenômenos do seu

deslocamento, que é o escopo deste trabalho.

O escoamento superficial abrange desde o excesso de precipitação causado

por uma chuva intensa e se desloca pelo terreno até o escoamento de um rio,

que pode ser alimentado tanto pelo excesso de chuva quanto pelas águas

subterrâneas que compõe o Escoamento Básico.

Fatores climáticos como intensidade e duração da chuva influenciam

diretamente Escoamento Superficial, pois quanto maior a intensidade, mais

rápido o solo atinge sua capacidade de infiltração, ou seja, aumenta sua

saturação até um ponto em que a água passa a escoar superficialmente. Outro

fator importante são as chuvas antecedentes, pois uma precipitação que ocorre

quando o solo está úmido devido a uma chuva anterior, terá maior facilidade de

escoamento. Há também fatores fisiográficos da bacia, entre eles sua forma,

sua permeabilidade, sua capacidade de infiltração e sua topografia.

As obras hidráulicas, como as propostas especificadas na Revisão da

Literatura, também influenciam o Escoamento Superficial, pois uma barragem

25

que acumula água num reservatório reduz as vazões máximas do escoamento

superficial, retardando sua propagação.

Os gráficos do modelo curva-vazão utilizados neste trabalho são compostos

por:

• Precipitação e vazão medidas por estações hidrometereológicas;

• Curva de escoamento superficial direto;

• Curva de escoamento básico, que é a contribuição do lençol freático

para manter o rio “em funcionamento”.

26

5 Resultado e suas análises

Procedeu-se com a elaboração dos gráficos a partir dos dados coletados de

estações pluviométricas e fluviométricas pertencentes á rede

hidrometereológica da Agência Nacional de Águas (ANA) aplicando o método

escolhido para este estudo e que foi explicado no capítulo Metodologia do

Trabalho. Os gráficos obtidos e suas análises para cada situação seguem

abaixo.

5.1 Estação pluviométrica nº 2041014

5.1.1 Série 26/10/1958 a 07/11/1958

O período estudado totaliza 312 horas ou 13 dias. Com a tabulação dos dados

das séries históricas das estações pluviométrica e fluviométrica, obteve-se um

Coeficiente de Escoamento Superficial igual a 23,77% e o seguinte gráfico:

Gráfico 1 - Estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto) - Série 26/10/1958 a 07/11/1958

Do dia 20/10/1958 até 26/10/1958 os pluviômetros não registraram chuvas, ou

seja, a precipitação foi igual a zero, então foram 6 dias de estiagem seguidos.

A vazão medida em 26/10 foi de 20,6 m³/s e no dia seguinte 19,29 m³/s e a

precipitação foi 0 mm e 3,7 mm, respectivamente, ou seja, o rio estava se

“esvaziando” sob efeito da evaporação e do reabastecimento do aqüífero

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)



Vazão do escoamento superficial (m³/s)Vazão do escoamento básico (m³/s)

27

ocorridos devido ao aumento da vazão em função das precipitações ocorridas

nos dias 17/10 e 19/10, que foram iguais a 22,7 mm e 21,29 mm. Essas

precipitações não foram incluídas nesta análise, pois nos dias 15, 16 e 18

desse mês as precipitações registradas foram iguais a 0 mm.

A curva de escoamento básico está um pouco alta devido à vazão de 7/11 não

ser igual ou próxima a vazão registrada no primeiro dia da série. A curva de

vazão e a curva de altura de chuva se correspondem nos dois primeiros picos.

Não houve um 3º pico de chuva, somente de vazão. Aparentemente, o 3º pico

de vazão com tempo igual a 216 horas ocorreu também em função de outra

chuva. Considerando isso e o fato da estação pluviométrica estar localizada a

certa distância da fluviométrica, para cálculo do tempo de manutenção subtrai-

se o tempo do 3º pico de vazão (216 horas) pela precipitação que antecede o

pico de chuva (168), obtendo 48 horas, ou 2 dias.

5.1.2 Série 18/11/1959 a 26/11/1959

Totalizam-se 216 horas ou 9 dias de estudo e um Coeficiente de Escoamento

Superficial igual a 17,0%, com o seguinte gráfico:


0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)




28

Num primeiro momento, há um pico de chuva após o primeiro pico de vazão.

Quando o pico de chuva ocorre em tempo igual a 72 horas (3 dias), a curva da

vazão decai um pouco. Após isso, a chuva cessa e a vazão se eleva de forma

distribuída, ou seja, sem grandes picos. No segundo pico de chuva em tempo

igual a 144 horas (6 dias), a vazão continua subindo levemente. Mesmo após

nova cessão da chuva, a vazão decai de forma gradativa. Conclui-se que essa

vazão não foi influenciada somente pela chuva representada.

Para efeito de cálculo do tempo de permanência, considera-se que a vazão em

tempo igual a 96 horas (4 dias) como pico de vazão correspondente ao pico de

chuva em tempo igual a 6 dias. Efetua-se a subtração entre tais picos para

obter o tempo de manutenção (ou permanência) na bacia igual a 48 horas ou 2

dias.

5.1.3 Série 6/12/1986 a 17/12/1986

Nesta série estudam-se 288 horas ou 12 dias de precipitação e vazão. Obteve-

se um Coeficiente de Escoamento Superficial igual a 31,34%. O gráfico abaixo

representa a comparação ente a precipitação e vazão medidas no período:

Gráfico 3- Estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto) - Série 06/12/1986 a 17/12/1986

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250 300 350

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)




29

Ocorre um primeiro pico de chuva em tempo igual a 48 horas, sucedido pelo

aumento da vazão de forma gradativa. Segue com precipitações oscilando

entre 10 e 40 mm. O pico de vazão ocorre em tempo igual a 144 horas ou 6

dias. Ressalva-se que tal pico de vazão pode ter sido em função de outras

chuvas não medidas por essa estação, visto que a série se encontra no mês de

dezembro, que é tipicamente o mês de alta da vazão média do rio, devido ao

fato do ciclo hidrológico ser mais acelerado no verão. Entretanto, para efeito de

cálculo, considera-se o maior pico de vazão como correspondente ao maior

pico de chuva. Efetua-se a subtração entre eles, obtendo tempo de

manutenção igual a 96 horas ou 4 dias.

5.1.4 Série 27/12/1995 a 05/01/1996

São 240 horas ou 10 dias de estudo neste período e o Coeficiente de

Escoamento Superficial igual a 55,9%. De acordo com a tabulação de dados

apresentada em Metodologia do Trabalho, obtém-se o gráfico representado

abaixo:


0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)



Vazão do escoamento superficial (m³/s)


30

O período desta série, notoriamente no início do ano, é quando costuma

ocorrer enchentes na cidade de Bom Jesus do Norte. Nota-se aqui o maior pico

de vazão alcançando 327 m³/s. No caminho oposto, a precipitação medida

apresenta-se muita baixa, inferior a 50 mm. Conclui-se que essa vazão não é

fruto somente da chuva aqui representada. Entretanto, considera-se o pico de

chuva desta amostra de 42,2 mm ocorrido em tempo igual a 144 horas ou 6

dias, correspondente ao pico de vazão ocorrido em tempo igual a 192 horas ou

8 dias. Efetua-se o cálculo, encontrando um tempo de permanência igual a 48

horas ou 2 dias.

5.1.5 Primeiro comparativo parcial

Para relacionar a chuva e a vazão até aqui, utilizou-se da estação fluviométrica

nº 57830000 localizada na Ponte do Itabapoana, em Mimoso do Sul (ES) e a

estação pluviométrica nº 2041014 localizada no Rio Preto, afluente do Rio

Itabapoana, no município de Dores do Rio Preto (ES). Segue abaixo, tabela

comparativa entre os valores do Coeficiente de Escoamento Superficial e do

Tempo de Permanência obtidos pelos dados das referidas estações:

Tabela 9 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência de cada série.

Série

Coeficiente de

Escoamento

Superficial (%)

Tempo de

permanência em dias

26/10/1958 a 07/11/1958 23,77 2

18/11/1959 a 26/11/1959 17,00 2

6/12/1986 a 17/12/1986 31,34 4

27/12/1995 a 05/01/1996 55,90 2

Média entre as séries 32,00 2,5

Nota-se que os Coeficientes obtidos são bastante diferentes entre si e que no

período de 6/12/1986 a 17/12/1986 obteve-se um tempo de permanência

discrepante em relação às outras séries.

Considerando-se somente os dias e meses das séries, o intervalo desta

comparação foi de 26/10 a 05/01, ou seja, a passagem da primavera para o

31

verão, quando o ciclo hidrológico ocorre de forma mais intensa devido ao

aumento da temperatura que faz a evaporação se acelerar e por conseqüência

a precipitação. Percebe-se de modo geral, o aumento gradual da vazão

máxima registrada de série pra série, bem como a precipitação, exceto na

última amostra, onde a precipitação na estação estudada não foi a única a

influir no aumento da vazão do rio. Como relatado na Introdução, o aumento do

nível do rio no início do ano está geralmente associado a chuvas intensas em

sua cabeceira no Alto do Caparaó.

5.2 Estação pluviométrica nº 2141014

5.2.1 Série 01/02/1944 a 12/02/1944

O período estudado totaliza 288 horas ou 12 dias. Obteve-se um Coeficiente de

Escoamento Superficial igual a 47,81% e o seguinte gráfico:

Gráfico 5 - Estação pluviométrica nº 2141014 (Ponte do Itabapoana) - Série 01/02/1944 a 12/02/1944

Trata-se do mês de fevereiro, onde ainda há um intenso ciclo hidrológico. A

vazão de 359 m³/s no 10º dia da série evidencia isso, sendo o pico de vazão

neste gráfico.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300

Tempo (h)

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)



Vazão do escoamentosuperficial (m³/s)

Vazão do escoamentobásico (m³/s)

'

32

Ocorreu que a precipitação máxima no período foi de 45,59 mm. Não se pode

afirmar que o aumento da vazão foi somente em função da chuva aqui

representada. Justamente por se tratar de um período com precipitações

intensas, essa vazão provavelmente ocorreu em função de chuvas em outros

pontos da bacia de drenagem do rio.

Como nesta série, as estações utilizadas estão no mesmo local e tanto o pico

de chuva quanto o de vazão foram no 10º dia, considera-se o tempo de

permanência na bacia menor que 24 horas. Também não há dados em

intervalos menores que 24 horas, portanto, o tempo de permanência nesse

caso é igual a 24 horas ou 1 dia.

5.2.2 Série 27/10/1958 a 09/11/1958

Trata-se de um total de 336 horas ou 14 dias estudados, encontrando um

Coeficiente de Escoamento Superficial igual a 34,60% e o seguinte gráfico:


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)




'

33

Este gráfico ilustra a vazão do rio em função da precipitação, medidas no

mesmo local. No início da série, a vazão estava em torno de 20 m³/s, nível bem

baixo. Inicia-se a precipitação, saindo de 0 mm até 29,10 mm, de um dia para o

outro. Entretanto, a vazão não acompanhou o pico de chuva, mas estava se

elevando de forma gradativa, provavelmente houve uma recarga no aqüífero. A

chuva cessou e a vazão declinou em consequência disso, para depois ambas

se elevarem em pico, obtendo 59,80 mm e 68,09 m³/s.

Após isso, a chuva cessou e assim permaneceu até o fim da série com

precipitações pequenas. A vazão deu uma leve declinada e voltou a subir,

alcançando 90,20 m³/s, maior valor dessa série. Para o tempo de permanência

desta situação, fazem-se duas análises:

• Como as estações fluviométrica e pluviométrica estão no mesmo local,

provavelmente, o tempo de permanência é igual ou menor que 24 horas.

• O último e 2º pico de chuva ocorrido no 6º dia da série “causou” o maior

pico de vazão no 8º dia, obtendo-se assim um tempo de permanência

igual a 48 horas ou 2 dias.

A primeira análise é a mais correta para esta série, embora não se disponha de

dados medidos em intervalos menores que 24 horas. Opta-se pela média

aritmética das duas análises, encontrando um tempo de permanência igual a

36 horas ou 1,5 dia.

34

5.2.3 Série 17/11/1959 a 26/11/1959

Nesta série, estudam-se 240 horas ou 10 dias. Calculou-se através da

tabulação dos dados das estações o Coeficiente de Escoamento Superficial

igual a 25,09% e o seguinte gráfico:


Inicia-se a série com a vazão declinando nos dois primeiros dias, enquanto a

precipitação se manteve zero. No 3º dia a precipitação alcançou cerca de 40

mm, sendo o pico de chuva desta série, acompanhado pelo aumento da vazão

que de 45 m³/s foi para 70,5 m³/s no mesmo dia. Após isso, a chuva declinou e

não chegou a mais que 10 mm nos dias seguintes, cessando definitivamente

no 8º dia, embora a vazão continuasse se elevando e terminou esta série com

90,20 m³/s, quase o dobro do início da amostragem. Provavelmente o rio se

manteve cheio em função de outras chuvas, o que justifica a curva de

escoamento básico bastante acentuada. Considera-se o tempo de

permanência novamente igual a 24 horas ou 1 dia.

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)




'

35

5.2.4 Série 18/12/1995 a 25/12/1995

Nesta série, estudam-se 192 horas ou 8 dias. Obteve-se o Coeficiente de

Escoamento Superficial igual a 42,87% e o seguinte gráfico:


Por a série ser no mês de dezembro, espera-se uma quantidade de chuva

relativamente alta. Não foi o caso, pois no total foram 55 mm e,por exemplo, a

primeira amostra desta estação pluviométrica chegou a 181 mm no total.

A série inicia com uma razoável declividade da curva de vazão enquanto a

curva de chuva sobe gradativamente. O maior pico de chuva ocorreu no 4º dia

com cerca de 20 mm e a vazão máxima foi de 218 m³/s no 5º dia. A maior

chuva desse mês, conforme dados da estação, ocorreu no dia 05/12 com 40

mm. Nos dias 03 e 04, a precipitação foi igual a zero e no dia 06, igual a 0,8

mm. O pico de vazão no 5º dia foi em função de uma chuva que ocorreu em

outro local, mas nota-se que a vazão voltou a subir no 4º dia (154 m³/s) em

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)



Vazão do escoamento superficial (m³/s)


36

função do pico de chuva no mesmo dia. Obtém-se, então, um tempo de

concentração igual a 24 horas ou 1 dia.

5.2.5 Segundo comparativo parcial

Para relacionar a chuva e a vazão das últimas séries, utilizou-se da estação

fluviométrica nº 57830000 localizada na Ponte do Itabapoana, em Mimoso do

Sul (ES) e a estação pluviométrica nº 2141014 localizada no mesmo local.

Segue abaixo, tabela comparativa entre os valores do Coeficiente de

Escoamento Superficial e do Tempo de Permanência obtidos pelos dados das

referidas estações:

Tabela 10 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência de cada série.

Série

Coeficiente de

Escoamento

Superficial (%)

Tempo de

permanência em dias

01/02/1944 a 12/02/1944 47,81 1

27/10/1958 a 09/11/1958 34,60 1,5

17/11/1959 a 26/11/1959 25,09 1

18/12/1995 a 25/12/1995 42,87 1

Média entre as séries 37,59 1,1

Nota-se que os Coeficientes obtidos permanecem pouco regulares.

Considerando-se somente os dias e meses das séries, o intervalo desta

comparação foi de 27/10 a 12/02, ou seja, a passagem da primavera para o

verão, quando o ciclo hidrológico ocorre de forma mais intensa devido ao

aumento da temperatura que faz a evaporação se acelerar e por conseqüência

a precipitação.

Nota-se que o tempo de permanência se manteve praticamente constante em

um dia devido ao fato das estações estarem localizadas no mesmo local.

Presumivelmente, esse tempo de permanência é menor que 24 horas, mas não

há dados medidos em intervalos menores.

37

5.3 Comparativo final

Este trabalho consiste em relacionar precipitação e vazão do Rio Itabapoana,

com foz na cidade de Bom Jesus do Norte, utilizando-se de duas estações

pluviométricas e uma fluviométrica. Levando em conta o primeiro e o segundo

comparativo parcial, segue tabela com a média entre as estações:

Tabela 11 - Comparativo entre o Coeficiente de Run-Off e o tempo de permanência médios de cada estação pluviométrica

Estação Pluviométrica

Coeficiente de

Escoamento

Superficial Médio

(%)

Tempo de

permanência médio

(em dias)

2041014 (Dores do Rio

Preto)

32,00 2,5

2141014 (Ponte do

Itabapoana)

37,59 1,1

Média entre as estações 34,8 1,8

Ou seja, tomando como base a estação fluviométrica nº 57830000, que é a

mais próxima da cidade-foz, o tempo de permanência médio é de 1,8 dia ou 43

horas e o Coeficiente de Escoamento Superficial (ou Run-Off) é 34,8%.

Ressalva-se que somente as estações utilizadas não são precisas o suficiente

para estabelecer o tempo de permanência na bacia. O coeficiente de

escoamento superficial das duas estações pluviométricas apresenta-se

coerente, com média igual a 34,8%.

Algumas séries apresentam semelhança de data entre si, melhorando a

análise, pois são duas estações pluviométricas influenciando uma mesma

estação fluviométrica num mesmo período e, com alguma chance, na mesma

chuva.

5.3.1 Séries 26/10/1958 a 07/11/1958 e 27/10/1958 a 09/11/1958

A série de 26/10/1958 a 07/11/1958 refere-se à estação pluviométrica nº

2041014 (Rio Preto) e a de 27/10/1958 a 09/11/1958 refere-se à estação

pluviométrica nº 2141014 (Ponte do Itabapoana). Como elas estão

38

praticamente no mesmo período de tempo,faz-se um gráfico único com

intervalo entre 26/10/1958 e 09/11/1958:

Gráfico 9 – Gráfico único estações da Ponte do Itabapoana e do Rio Preto -Intervalo 26/10/1958 a 09/11/1958

Nesta situação, a precipitação na Estação da Ponte do Itabapoana foi mais

intensa, embora os picos de chuva das estações se assemelhem. Pelo

contexto, a vazão acompanhou a precipitação nas duas estações, perfazendo a

mesma oscilação, ou seja, quando as precipitações medidas caíram, a vazão

acompanhou. O pico máximo de vazão, por volta 90 m³/s ocorreu em função do

somatório das duas chuvas, preferivelmente, já que nas análises individuais

constatou-se que a vazão atingida (o pico de vazão foi o mesmo nas duas

séries) não era somente em função de uma estação.

Considerando os picos de chuva como um só, para efeito de cálculo do tempo

de permanência, faz-se a média aritmética entre os mesmos. O pico de chuva

da estação da Ponte do Itabapoana ocorreu em tempo igual a 168 horas e do

Rio Preto em 192 horas, tirando a média, encontra-se 180 horas ou 7,5 dias. O

pico de vazão ocorreu em tempo igual a 216, efetua-se a subtração, obtendo o

tempo de permanência igual a 36 horas ou 1,5 dia.

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)

Altura de chuva h (mm) - Est. Rio PretoVazão do rio Q (m³/s)

Altura de chuva h (mm) - Est. Ponte Itabapoana

'

39

5.3.2 Séries 17/11/1959 a 26/11/1959 e 18/11/1959 a 27/11/1959


2141014 (Ponte do Itabapoana) e a de 18/11/1959 a 27/11/1959 refere-se à

estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto). Elas estão no mesmo período de

tempo, embora a segunda inicie e termine um dia depois. Faz-se um único

gráfico comparando as duas séries, com um intervalo de tempo entre

17/11/1959 a 27/11/1959:

Gráfico 10 - Série única de 17/11/1959 a 26/11/1959 das duas estações pluviométricas

Percebe-se semelhança entre o primeiro pico de chuva de cada estação

pluviométrica. Depois há o maior pico de chuva da série, medido pela estação

do Rio Preto e nota-se que a vazão após oscilar bastante (declina no início,

eleva-se, declina novamente), entre em trajetória de elevação, em função das

duas chuvas medidas e principalmente do pico de chuva na estação do Rio

Preto.

Comparando-se o maior pico de chuva e o maior pico de vazão, encontra-se

um tempo de permanência igual ou menor a 24 horas, recorrendo ao problema

de não se terem medições em intervalos menores que um dia.

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250 300

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)

Altura de chuva h (mm) - Est. Rio PretoVazão do rio Q (m³/s)

Altura de chuva h (mm) - Est. Ponte Itabapoana

'

40

5.3.3 Séries 18/12/1995 a 25/12/1995 e 27/12/1995 a 05/01/1996


2141014 (Ponte do Itabapoana) e a de 27/12/1995 a 05/01/1996 refere-se à

estação pluviométrica nº 2041014 (Rio Preto). Entre elas há dois dias que não

foram analisados. Abaixo, os gráficos obtidos com cada uma:

Gráfico 11 - Precipitação por Vazão da Estação Pluviométrica da Ponte do Itabapoana

Gráfico 12 - Precipitação por Vazão da Estação Pluviométrica do Rio Preto

Nota-se certa semelhança entre as curvas de chuva e vazão, embora haja uma

diferença de dois dias entre elas. O primeiro gráfico mostra o início da

precipitação no intervalo total e termina com a vazão em torno de 150 m³/s. Já

no segundo gráfico, a precipitação se mantêm similar ao gráfico anterior, com

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)

Altura de chuva h (mm)Vazão do rio Q (m³/s)

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)



41

chuvas abaixo de 50 mm, embora do primeiro para o segundo se nota um

aumento da quantidade de chuva. Já a vazão no segundo gráfico, está mais

baixa que a última vazão do período anterior, talvez pela baixa precipitação

neste intervalo de tempo e pela recarga de aqüíferos. Neste caso, são dois

picos de vazão que provavelmente ocorreram em função de outras chuvas que

não foram medidas pelas estações pluviométricas. É importante ressaltar que

se trata de um período chuvoso, pois a vazão atingiu um nível tão alto de

quase 350 m³/s, no início do ano de 1996.

Como se trata do período em que costumam ocorrer as maiores enchentes faz-

se um gráfico único, para efeito de uma análise mais apurada do tempo de

permanência, a partir da seguinte tabulação de dados:

Dia Tempo (h) Altura de chuva h (mm) - Ponte do

Itabapoana

Altura de chuva h

(mm) - Est. Rio Preto


18/12/1995 24 0 0 124

19/12/1995 48 2,200000048 0 111

20/12/1995 72 6,300000191 58,40000153 95,5

21/12/1995 96 17,79999924 72,19999695 154 22/12/1995 120 9,300000191 0 218

23/12/1995 144 4,5 0 202

24/12/1995 168 15,30000019 0 167

25/12/1995 192 0 10 143

26/12/1995 216 21,29999924 5,199999809 173

27/12/1995 240 0 0 118 28/12/1995 264 0 0 102

29/12/1995 288 8,800000191 20,20000076 110

30/12/1995 312 0,5 15,19999981 102

31/12/1995 336 2,200000048 20,20000076 98,90000153

1/1/1996 360 81,40000153 42,20000076 207

2/1/1996 384 16,79999924 16,20000076 312 3/1/1996 408 0 0 327

4/1/1996 432 0 0 216

5/1/1996 456 0 0 140 Tabela 12 - Comparação entre as estações pluviométricas no período de 18/12/1195 a 05/01/1996

42

Obteve-se o gráfico abaixo:

Gráfico 13 - Comparação entre as estações pluviométricas no período de 18/12/1995 a 05/01/1996

Analisando conjuntamente o efeito das chuvas medidas nas duas estações sob

a vazão, obtém-se uma melhor precisão na análise. Foram dois grandes picos

de chuvas com cerca de 80 mm, um em cada estação: o primeiro no Rio Preto

e o segundo na Ponte do Itabapoana. Há também dois grandes picos de vazão

que acompanham os picos de chuva, bem como suas oscilações.

O pico de chuva do Rio Preto no 4º dia relaciona-se com o primeiro pico de

vazão no 5º dia; portanto, um tempo de permanência igual a 24 horas, talvez

menos, já que não há dados em intervalos menores e também, há certa

distância geográfica entre a estação do Rio Preto e a fluviométrica que fica em

Mimoso do Sul.

Já o segundo pico de vazão no 17º dia, que foi o maior da série, com 327 m³/s,

relaciona-se com o maior pico de chuva no 15º dia de 81 mm medido pela

estação da Ponte do Itabapoana e também com outro pico de chuva na mesma

data, medido pela outra estação, com 42 mm. Para esta situação, encontra-se

0

50

100

150

200

250

300

350

0 100 200 300 400 500

Pre

cip

itaç

ão (

mm

) e

Vaz

ão (

m³/

s)

Tempo (h)

Altura de chuva h (mm) - Est. Rio Preto


Altura de chuva h (mm) - Ponte do Itabapoana

'

43

um tempo de permanência igual a 48 horas, maior que o tempo de

permanência encontrado anteriormente (24 horas), o que é incoerente, pois

naquela situação, trata-se de uma estação com maior distância geográfica.

Como não há outro pico de chuva que possa se relacionar com a maior vazão,

provavelmente esta foi em função de outras chuvas também, ou seja, o nível

do rio aumentou em função das chuvas medidas pelas estações no Rio Preto e

na Ponte do Itabapoana, mas também foi influenciado por alguma outra chuva

de grande intensidade que pode ter ocorrido na cabeceira do rio. Talvez

tenham ocorridos enchentes nesse período, justamente pela elevada vazão em

função de várias chuvas no percurso do rio.

44

6 Conclusão e considerações finais

As estações utilizadas não foram suficientes para determinar o Coeficiente de

Escoamento Superficial e o Tempo de Permanência na bacia, pois em alguns

casos descritos no capítulo anterior, o pico de vazão não correspondeu ao pico

de chuva, ou seja, as chuvas medidas não influenciaram sozinhas àquela

vazão. Principalmente quando se trata de intervalos entre o dezembro e

janeiro, que são os mais chuvosos e quando o rio apresenta maior nível, em

função de chuvas em sua cabeceira, no Alto do Caparaó (MG). Durante a

coleta de dados, escolheu-se uma estação localizada no Caparaó, mas não foi

possível adotá-la, pois ela é operada pelo Instituto Nacional de Metereologia

(INMET) e sua série histórica só pode ser obtida via correspondência oficial

com o Instituto, o que foi feito pelo Núcleo Pedagógico do IFES e até a

presente data não se obteve resposta.

Necessita-se também de dados de estações fluviométricas a montante da foz

para elaboração de curva-chave do rio, o que não foi possível, pois a única

disponível nestas condições pertence à UHE Rosal, da CEMIG, e seus dados

não estão disponíveis no Hidroweb da ANA.

Procurou-se destacar as condições ambientais da região do Rio Itabapoana,

que se encontra assoreado e recebe esgoto sanitário sem qualquer tratamento.

Este trabalho propôs soluções estruturais e não-estruturais para prevenção de

enchentes na cidade de Bom Jesus do Norte, entretanto, deve-se pensar na

situação ambiental do Rio, o que não era o escopo deste trabalho.

45

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escoamento superficial - bacia do rio itabapoana

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