61 Tabela 11 – Chuva de projeto com intensidade variável a partir da curva IDF (tempo de retorno = 2 anos). 62 Tabela 12 – Chuva de projeto com intensidade variável a partir da curva IDF (tempo de retorno = 5 anos).
OBJETIVOS
Geral
Diante do exposto, é necessário realizar estudos sobre o grau de impacto causado por um processo de urbanização em uma bacia hidrográfica, a fim de avaliar e fornecer subsídios que possam levar à harmonia entre esse tipo de empreendimento e o meio ambiente. Conforme mencionado anteriormente, a implantação de áreas edificadas, vias de acesso e todo tipo de estrutura urbana provoca alterações no escoamento superficial, que devem ser avaliadas para melhor propor medidas de proteção contra enchentes e inundações.
Específicos
ESTRUTURA DO TRABALHO
URBANIZAÇÃO E DRENAGEM URBANA
Arapiraca: desenvolvimento urbano e os impactos ambientais
Em termos hidrográficos, a área urbana do município de Arapiraca possui duas bacias hidrográficas: a bacia do rio Perucaba, apresentada na Figura 4, que drena os bairros. Um modelo de negócio evidente no município de Arapiraca são os condomínios residenciais privados.
SISTEMA DE GESTÃO DE DRENAGEM URBANA
Em seguida, será feita uma revisão do estudo do sistema de drenagem urbana, pois este estudo torna-se fundamental para a compreensão das relações existentes entre a urbanização e os impactos ambientais relacionados. A política de águas pluviais de um município deve incluir os princípios e objetivos do controle de águas pluviais em áreas urbanas e estratégias para desenvolver e articular o PDAP com outros planos setoriais. Com base em cenários de diagnóstico e prognóstico do funcionamento dos sistemas de drenagem, são propostas alternativas de controle ou medidas estruturais e não estruturais [..] O desenvolvimento do PDAP deve incluir a geração de produtos, como planos de ação, manuais de drenagem, regulamentos. e planos de gestão de drenagem urbana [..] A elaboração e atualização de um PDAP estão diretamente relacionadas ao grau de precisão e disponibilidade de informações na região.
Nesse sentido, atualmente o grau de precisão e disponibilidade das informações de uma região pode ser associado a técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto, que podem e devem ser inseridas para pré-analisar uma determinada área em relação aos seus recursos hídricos e chegar a uma solução mais assertiva o desenvolvimento de projetos civis para prevenir futuros problemas de drenagem urbana. Portanto, a seção a seguir fornecerá uma breve visão geral dos conceitos e definições relacionados ao geoprocessamento, sensoriamento remoto e possíveis aplicações na gestão de esgotos urbanos.
GEOPROCESSAMENTO E SENSORIAMENTO REMOTO
É importante ressaltar que várias disciplinas trabalham juntas para o desenvolvimento do SIG, entre as quais se destacam a cartografia, estatística, informática e sensoriamento remoto. O termo sensoriamento remoto originou-se da tradução do termo "sensoriamento remoto" (SR), que se refere a uma ciência que resume amplamente o desejo do homem de expandir seus limites (JACINTHO, 2003). No entanto, se quisermos interpretar o termo de forma mais literal, os humanos usam o sensoriamento remoto desde o início, pois os olhos podem ser considerados nas definições acima como sensores remotos operando na faixa de comprimento de onda visível.
Desde a disponibilização dessa tecnologia para o público em geral, a aquisição de imagens de sensoriamento remoto tornou-se uma forma rápida de obter informações sobre uma determinada região. Essa tecnologia é resultado de um programa de cooperação tecnológica entre Brasil e China, cujo objetivo é o desenvolvimento e operação de satélites de sensoriamento remoto em órbita (INPE, 2019). Produtos derivados de ferramentas de sensoriamento remoto e geoprocessamento representam hoje grandes aliados no desenvolvimento de novas metodologias necessárias para monitoramento de recursos hídricos e gestão de bacias hidrográficas.
Dados esses conceitos e dado o contexto atual de aumento da demanda hídrica, torna-se fundamental analisar a distribuição espacial dos componentes do ciclo hidrológico na bacia, bem como o uso do solo, captação e produtividade hídrica em diferentes períodos espaciais e temporais. escalas, sendo o sensoriamento remoto uma ferramenta fundamental.
MODELAGEM HIDROLÓGICA
Modelo chuva-vazão utilizando o hidrograma unitário
- Chuva de projeto e curva Intensidade-Duração-Frequência (IDF)
- Determinação da chuva efetiva utilizando o Método SCS
- Hidrograma de projeto a partir do hidrograma unitário
Assume-se que uma chuva com tempo de retorno de T anos resulta em uma vazão máxima de tempo de retorno de T anos. Em hidrologia, a frequência de uma chuva pode ser denotada pelo seu tempo de retorno, definido como o intervalo de tempo médio estimado do evento a ser igualado ou superado (BATISTA, 2017). Assim, para desenvolver projetos de drenagem urbana, é necessário ter conhecimento do tempo de retorno mais adequado para um determinado tipo de obra.
Onde: a duração da chuva (h); tc é o tempo de concentração da captação (h); t p é o tempo de pico de HU (h); tbé o tempo base HU (duração do escoamento – h) ; Qpé é a vazão máxima do HUS (m³/s) e A é a área da bacia (km²). O tempo de concentração é um parâmetro hidrológico derivado da hipótese de que a bacia hidrográfica responde como um sistema linear ao escoamento superficial direto. Definição do intervalo de tempo de cálculo (d) para cálculos de convolução com o hidrograma unitário.
Com base na curva IDF, determina-se a precipitação de projeto, com duraçãoDde aproximadamente 60% maior que o tempo de concentração da bacia;.
REVISÃO DA LITERATURA
PESQUISA E OBTENÇÃO DE DADOS SECUNDÁRIOS
Para o ano de 2013, foi escolhida a imagem fornecida pelo software Google Earth com resolução de 16 metros da superfície do programa Landsat-8, pois para aquele ano era a imagem de melhor qualidade disponível para uma classificação mais assertiva para aquele período . Para o ano de 2021, optou-se pela utilização de imagens do satélite CBERS 04A com resolução de 2 metros da superfície, disponível no catálogo do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), devido a sua melhor resolução e qualidade de imagem. e , que possibilitaram uma boa classificação das imagens investigadas. Classificação do uso da terra na sub-bacia nos cenários estabelecidos: a classificação da terra foi realizada usando o plugin de classificação semi-automática (SCP) no software Qgis, que permite a classificação supervisionada com base na coleta de amostras nos diferentes tipos de terra cover, assim o plugin calcula automaticamente toda a área pré-classificada.
Cinco classificações foram escolhidas para determinar o uso e cobertura do solo, a saber: vegetação, água (lago apenas no entorno da região), pastagens, solos expostos e áreas impermeáveis. O tamanho amostral total e o número de pontos para cada estrato são calculados com base na parcela da área de cada estrato no mapa, que é calculada automaticamente pelo AcATAMA (FERREIRA, 2020). Assim, após a realização desses procedimentos, foi possível produzir mapas temáticos da região de interesse, com ênfase na classificação do uso e cobertura do solo na análise.
Esta classificação é necessária para obter um valor médio de NC para cada um dos anos analisados no método SCS.
MODELAGEM HIDROLÓGICA
Para essas análises, o tempo de retorno, tempo médio durante o qual um determinado evento é igualado ou superado pelo menos uma vez, foi definido com base nas informações da Tabela 5 e levando em consideração que a Bacia do Rio Perucaba está localizada em uma área urbana localizada. região. Defina o intervalo de tempo de cálculo (d) para cálculos de convolução com o hidrograma unitário. O valor de d deve ser cerca de 5 a 10 vezes menor que o tempo de concentração para descrever adequadamente a subida e descida do hidrograma.
Com base nas características da bacia (área e tempo de concentração), e assumindo o valor do intervalo de tempo de cálculo (d) como a duração da chuva, define-se o hidrograma unitário sintético. Com base na curva IDF, define-se a chuva de projeto, com duração (D) aproximadamente 60% maior que o tempo de concentração na bacia. A intensidade da precipitação deve ser considerada variável, em intervalos de tempo de magnitude d, e organizada em blocos alternados, ou metodologia similar.
Cada um dos blocos de chuva projetados deve ser multiplicado pelo fator de redução de área, de acordo com a área da bacia e a duração total da chuva.
ANÁLISE DOS RESULTADOS
No entanto, este não será utilizado para este estudo, pois o tamanho da área de estudo na região torna este fator muito próximo de 1 e, portanto, este procedimento é desnecessário. Com base na chuva de projeto corrigida da etapa anterior e usando uma metodologia de separação de escoamento, como o método SCS baseado no coeficiente CN, a chuva efetiva incremental para cada um dos N blocos de chuva é calculada. Com base nos valores de N da precipitação efetiva incremental e do hidrograma uniforme, é realizada a convolução para gerar o hidrograma de projeto.
CLIMA, HIDROGRAFIA E GEOMORFOLOGIA DO MUNICÍPIO DA
Na área urbana, as principais bacias hidrográficas do município são o Rio Piauí e o Rio Perucaba, que também são utilizados como destinos de esgoto. Este rio nasce a 14 km de Arapiraca, entre as serras do Alecrim e da Mata D'Água, numa altitude de 300 metros. Sobre o lago, que está localizado no entorno da área de estudo, ainda segundo o PMSB (2014), apesar da irregularidade das bacias da região, ele retém permanentemente uma quantidade de água e isso se deve principalmente ao lançamento de águas residuais e escoamento pluvial da área urbana de Arapirac.
Sobre a geomorfologia e relevo do município, Mascarenhaset al.(2005) descreve que o município de Arapirac faz parte da unidade dos Tabuleiros Costeiros, que geralmente são solos profundos e de baixa fertilidade natural. Em relação ao solo, segundo Jacomine et al.(1975), a ocorrência mais importante na área estudada é o tipo de solo Lvd Associação de Latossolo Vermelho Amarelo Distrofia coesa pdozoliccom.
MODELAGEM HIDROLÓGICA DE UMA SUB BACIA DO RIO PERUCABA 52
Hidrograma unitário da sub-bacia
Determinação das chuvas de projeto
Então a Tabela 7 mostra os valores obtidos, que são necessários para determinar a quantidade de projeto de precipitação.
CÁLCULO DAS CHUVAS EFETIVAS - Métodos SCS
Cálculo do CN a partir da classificação de imagens de satélite
Utilizando o programa QGis 3.16, em conjunto com os plugins SCP e AcATaMa, foi possível desenvolver mapas temáticos para os três cenários em estudo, com foco no uso e cobertura do solo ilustrados por cinco classificações com margem de acerto de aproximadamente 75%, como pode ser a seguir nas Figuras 19 e 20. O resultado, que contempla a classificação do uso e ocupação do solo em toda a sub-bacia estudada, é apresentado na Tabela 8. Uma vez determinado o NC para cada cenário, foi então possível calcular a precipitação efetiva para cada tempo de retorno e cenário proposto.
O destaque foi o grande aumento da vazão desde o primeiro período analisado até o final, pois em 2013 a vazão só começa a aparecer a partir de tempos de retorno mais longos (25 anos), antes disso o solo era perfeitamente permeável ao nível de precipitação no região, porém, após o processo de urbanização da região percebe-se imediatamente o excesso de escoamento superficial. Abaixo, na Tabela 17 e Figura 35, temos as vazões de ponta de cada cenário e tempo de retorno estudado, com destaque para as vazões nulas nos três primeiros tempos de retorno de 2013, mostrando que não houve excesso de escoamento neste período. Na Figura 36 temos um gráfico que ilustra a diferença da vazão de pico dos horários de retorno em função dos períodos estudados.
Assim, como mostra a Tabela 2, que mostra que os projetos de macrodrenagem em áreas comerciais e urbanas utilizam tempos de retorno de 50 a 100 anos, o projeto de drenagem do local de estudo deve ser projetado para cobrir um pico de vazão de aproximadamente 120 a 100 anos. 151 m³/seg. Obtidas as vazões, comprovou-se que com a impermeabilização do solo causada pela urbanização, há um aumento da vazão da bacia levando ao excesso de água superficial no solo. Avaliação da classificação hidrológica do solo para determinar o excesso de chuva usando o método do United States Soil Conservation Service.
