15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
AVALIAÇÃO DA DRENAGEM URBANA DO MUNICÍPIO DE SÃO JOSÉ DO NORTE-RS
RODRIGUES, Andressa Nizolli
1; ARAUJO, Mélory Maria Fernandes
2; VASCONCELOS, Bruno Berny
3; SOUZA, Lucas Henrique
4; QUADRO, Maurizio Silveira
5; BARCELOS, Amauri Antunes
6.
Resumo – O presente trabalho tem como objetivo identificar a situação atual das bacias hidrográficas do município de São José do Norte - RS, analisando as suas características fisiográficas, realizando o diagnóstico da sua suscetibilidade a picos de cheia e analisando o seu comportamento hidrológico. Os métodos utilizados neste estudo foram o levantamento de dados gerais do município através de pesquisa e visitas ao município, o estudo da forma da bacia foi realizado através de cálculos de características fisiográficas das bacias da zona urbana do município e o estudo do comportamento das bacias hidrográficas através de cálculo de tempo de concentração e do estudo de mapas de declividade do terreno da cidade. Depois de analisados estes dados se chegou à conclusão de que as bacias hidrográficas estudadas apresentam mediana a grande vulnerabilidade aos picos de cheia devido a sua localidade, em relação à forma da bacia hidrográfica e também ao seu comportamento hidrológico.
Abstract – This study aims to identify the current situation of river basins of São José do Norte - RS, analyzing their physiographic characteristics, making the diagnosis of susceptibility to flood peaks and analyzing their hydrological behavior. The methods used in this study were raising general data of the municipality through research and visits to the city, the study of the shape of the basin was carried out by calculation of physiographic characteristics of the basins of the urban area and the study of the behavior of river basins through calculation time of concentration and slope maps. After analyzing these data, we concluded that the watersheds studied have medium to high vulnerability to flood peaks due to its location in relation to the shape of the basin and also to its hydrological behavior.
Palavras-Chave – Bacia hidrográfica, Drenagem urbana, Hidrologia.
1 Estudante, Universidade Federal de Pelotas, (53) 8134-2875, dessanizolli2@hotmail.com
2 Estudante, Universidade Federal de Pelotas, (53) 9172-1910, mmfa.eh@gmail.com
3 Estudante, Universidade Federal de Pelotas, (53) 9184-1686, brunobvasc@hotmail.com
4 Estudante, Universidade Federal de Pelotas, (53) 8108-7420, lucashenrique.souza@hotmail.com
1. INTRODUÇÃO
Com o crescimento acelerado das zonas urbanas no Brasil, está se tornando cada vez mais importante o planejamento da drenagem urbana nos municípios de pequeno porte, tratando de prevenir os problemas causados pelo abrupto aumento de população e de edificações nesses municípios. Principalmente quando os mesmos se encontram na eminência da instalação de um grande empreendimento como o Estaleiro EBR de São José do Norte, que já está em construção, e gerará cerca de 4 mil novos empregos na cidade e a migração de muitos novos habitantes para o município, causando diversos impactos que serão sentidos na bacia hidrográfica urbana do município.
A bacia hidrográfica é definida como uma área de captação natural da água da precipitação que faz convergir os escoamentos para um único ponto de saída, seu exutório. É composta basicamente de um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos d'água que confluem até resultar um leito único no exutório (Silveira, 2001).
Já uma bacia hidrográfica urbana não se define apenas por cursos d’água naturais e topografia, mas também por canais artificiais, pavimentação e impermeabilização do solo, tubulações de drenagem pluvial e muito outros fatores que não são encontrados na natureza.
O gerenciamento de drenagem nas cidades brasileiras, de maneira geral, é realizado pelas prefeituras municipais, uma prática adotada na maioria das cidades do mundo. Entretanto, inexiste entre nós uma visão global que integre esse gerenciamento ao planejamento urbano (Canholi, 2005).
2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ESTUDADA
2.1. Localização e características do município
O município de São José do Norte está localizado na planície Costeira do Estado do Rio Grande do Sul, com margens no Oceano Atlântico e na Laguna dos Patos, na Bacia do Litoral Médio. O mesmo se localiza entre o paralelo 32º00’53” de latitude sul e meridiano de 52º02’30” de longitude oeste (Figura 1), tendo como limites a Laguna dos Patos ao norte, noroeste e oeste, a nordeste o município e Tavares, a leste e sudeste o Oceano Atlântico, ao sul o Canal do Norte e Molhes da Barra, e a sudoeste o Estuário da Laguna dos Patos. E se encontra a 347 km de Porto Alegre (capital do Rio Grande do Sul).
Figura 1. Localização e acesso do município de São José do Norte
Seu território tem 1.118,109 km² e sua altitude média mínima e máxima são, respectivamente, 3 e 5 metros acima do nível do mar. Tem como principais acessos, vindo da cidade de Tavares, a BR 101 que se encontra asfaltada e, vindo da cidade de Rio Grande através da Laguna dos Patos, o canal Miguel da Cunha, onde o acesso é feito por balsas e lanchas. Tem População de 25.503 habitantes (IBGE, 2010), densidade demográfica igual a 22,81 (hab/km²) e população estimada para 2014 de 26.853 habitantes.
O município de São José do Norte está dividido em três distritos: 1º Distrito (São José do Norte), 2º Distrito (Estreito) e 3º Distrito (Bujuru). E é dividido em nove bairros, que são os seguintes: Centro, Almirante Tamandaré, Guarida, Brasília, Comendador Carlos Santos, João de Magalhães, João Landel, Veneza e Humberto Ferrari. Além destas, fazem parte do perímetro urbano os bairros: Imperial Marinheiro Marcílio Dias, Praia do Mar Grosso e Gaspar Silveira Martins.
2.2. Caracterização climática
O clima do município de São José do Norte, que se caracteriza com temperaturas brandas, estações do ano razoavelmente bem definidas e chuvas bem distribuídas ao longo do ano, não havendo estação seca. A influência do mar funciona como regulador térmico, destacando-se alguns fenômenos típicos como as brisas, os nevoeiros e elevado grau de umidade. O clima é ameno, com temperaturas máximas em torno de 25 °C, e mínimas de aproximadamente 12°C, obtendo médias anuais em torno de 18 °C, nesta faixa do litoral. O vento Minuano sopra com bastante intensidade, principalmente no inverno (rebojo). Na maior parte do ano, registram-se temperaturas amenas, caindo bastante durante os meses de maio, junho, julho e agosto. Os verões não são muito quentes e, a partir da primavera, acentua-se a presença de um vento que sopra do nordeste, denominado “nordestão”. A formação de geadas ocorre de abril a outubro, com maior incidência nos meses de junho a agosto. Os ventos predominantes são de setembro a abril - Sudeste -, e de maio a agosto - Nordeste.
2.3. Estrutura atual do município
Sobre a estrutura atual do município foram levantadas in loco e contém mapas de pavimentação das ruas e de como estão alocadas as instalações do esgoto pluvial, informações sobre a situação do abastecimento de água no município, o esgotamento sanitário e o recolhimento de resíduos sólidos, todos esses pontos são parâmetros relevantes para a análise da drenagem urbana da cidade.
O sistema de abastecimento de água do município é operado pela Companhia Rio-grandense de Saneamento (CORSAN), e se baseia, principalmente, em retirada de água de poços artesianos. Nesse sistema estão registradas 4.749 ligações, sendo apenas 1.994 medidas com hidrômetro. A rede possui extensão de 23 km no total e seu reservatório tem volume de 300m³. O município não conta atualmente com estruturas e serviços de coleta e tratamento de esgotos sanitários, exceto por uma ETE (Estação de Tratamento de Esgoto) que coletaria o esgoto sanitário efluente do hospital da cidade, mas que no momento encontra-se fora de atividade.
Já os resíduos sólidos contam com recolhimento periódico e regular na área urbana do município de São José do Norte.
Segundo Fontes (2003) o processo de urbanização traz profundas modificações no uso do solo, que por sua vez causam marcas permanentes nas respostas hidrológicas das áreas urbanizadas, apresentando os efeitos mais notáveis no aumento do escoamento superficial e na diminuição da infiltração, o que tem como consequência direta a ocorrência de inundações urbanas.
Levando em conta toda a estrutura do município, foi feita a análise hidrológica de alguns parâmetros das bacias hidrográficas, onde se encontra a zona urbana da cidade, neste trabalho vão ser apresentadas as informações obtidas neste processo.
Este trabalho tem como objetivo identificar a situação atual das bacias hidrográficas do
município de São José do Norte – RS, analisando as suas características fisiográficas,
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Primeiramente, foram levantados os dados gerais do município através do site do IBGE e por informações fornecidas pela Prefeitura Municipal de São José do Norte, tais como foram apresentadas anteriormente na introdução deste trabalho.
Através de rotinas feitas em um software de SIG (Sistema de informações geográficas) Quantum Gis Wien versão 2.8.1, foram definidas as bacias e sub-bacias da área urbana do município, assim como mapas de acúmulo de fluxo, de declividade e de direção de vertentes das bacias localizadas dentro do limite urbano.
Depois de levantadas as principais informações das bacias hidrográficas da zona urbana do município (áreas, perímetros, comprimento do talvegue das bacias e rede hidrográfica das bacias com o acúmulo de fluxo das mesmas), foram feitos os cálculos de suas características físicas (coeficiente de compacidade, tempo de concentração, índice de conformação e declividade das bacias urbanas), detalhados a seguir.
3.1. Coeficiente de compacidade (Kc)
O Coeficiente de Compacidade da bacia hidrográfica é a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. Esse coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia independente do seu tamanho, assim quanto mais irregular ela for, maior será o coeficiente de compacidade, ou seja, quanto mais próxima da unidade, mais circular será a bacia e será mais sujeita a enchentes (Villela & Mattos, 1975).
Para as bacias hidrográficas de São José do Norte foi feito o cálculo do coeficiente de compacidade para cada sub-bacia, utilizando a equação 1.
(1) onde, P é o perímetro e A é a área da bacia hidrográfica.
Se os resultados encontrados forem em uma faixa de 1,00 a 1,25 existe alta propensão a grandes enchentes, se forem de 1,25 a 1,50 esta tendência é mediana e se forem maiores que 1,50 a bacia não é propensa a grandes enchentes.
3.2. Tempo de concentração (tc)
O tempo de concentração, calculado através da equação de Kirpich (Kirpich,1940), é definido como sendo o tempo, a partir do início da precipitação, necessário para que toda a bacia contribua com a vazão na seção de controle. Para as bacias de São José do Norte utilizamos a equação 2 para calcular o tempo de concentração delas, pois nenhuma superava a área de 1000 ha.
(2) onde, L é o comprimento do talvegue principal em km e H é o desnível entre a cabeceira e o exutório da bacia hidrográfica em m.
3.3. Índice de conformação (Ic)
O índice de conformação representa a relação entre a área da bacia e um quadrado de lado
igual ao comprimento axial da bacia. Este índice pode ser calculado utilizando a equação 3.
(3) onde, ABH é a área da bacia hidrográfica em km² e Lax é o comprimento axial do curso d’água principal em km.
Este índice também expressa a capacidade da bacia em gerar enchentes. Quando menor que 1 menor propensão a enchentes na bacia e quando maior que 1 mais propensa a picos de cheia é essa bacia, pois a mesma fica cada vez mais próxima de um quadrado e com maior concentração de fluxo. No caso de uma bacia estreita e longa, a possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo, ao mesmo tempo, toda sua extensão, é menor do que em bacias largas e curtas.
3.4. Declividade da bacia
A declividade da bacia é um fator de extrema importância, pois influencia diretamente a velocidade do escoamento superficial que determina o tempo de concentração da bacia e define a magnitude dos picos de enchente. Para se determinar a declividade é observado o distanciamento entre curvas de nível de diferentes cotas. "Declividade" do terreno é o grau de variação da altimetria.
Por isso foi criado um mapa da declividade das bacias hidrográficas de São José do Norte para que possamos analisar onde são os pontos mais baixos das bacias. Com isso poderemos criar bacias de retenção que são reservatório de superfície que sempre contém um volume de água para servir de finalidades recreativas, paisagistas ou até para abastecimento de água.
A declividade de uma vertente é o grau de inclinação que esta tem em relação a um eixo horizontal. Ou seja, vertentes mais inclinadas possuem uma maior declividade. Quanto mais inclinada uma vertente, maiores são os riscos de processos erosivos se acentuarem.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Bacias hidrográficas
O município de São José do Norte foi dividido em três bacias principais que foram subdivididas, segue abaixo a divisão e as áreas das bacias nas Tabelas 1, 2 e 3.
Tabela 1. Área da Bacia 1 sub dividida e área total.
Bacia 1 Áreas (km²)
Bacia 1.1 0,338
Bacia 1.2 0,099
Bacia 1.3 Bacia 1.4 Bacia 1.5
0,039 0,034 0,063
Área Total 0,574
Tabela 2. Área da Bacia 2 sub dividida e área total.
Bacia 2 Áreas (km²)
Bacia 2.1 0,326
Bacia 2.2 0,642
Área Total 0,969
Tabela 3. Área da Bacia 3 sub dividida e área total.
Esses dados foram utilizados no cálculo das características fisiográficas de cada uma das bacias hidrográficas do município.
Na Figura 2 se apresenta uma imagem com informações da divisão das bacias:
Figura 2. Bacias Urbanas de São José do Norte.
Rede de drenagem ou rede hidrográfica designa os sistemas naturais ou artificiais capazes de drenar água superficial, em geral proveniente das chuvas; são compostos de canais conectados entre si, e a este conjunto de canais conectados dá-se o nome de rede de drenagem.
Em São José do Norte apresenta a seguinte rede de drenagem apresentada na Figura 3, conforme a divisão das bacias hidrográficas do município.
Figura 3. Rede de drenagem com o acúmulo do fluxo.
Bacia 3.1 0,906
Bacia 3.2 0,909
Área Total 1,815
4.2. Coeficiente de compacidade (Kc)
Obteve-se a seguinte tabela nos cálculos do coeficiente de compacidade de cada uma das sub-bacias hidrográficas do município de São José do Norte - RS:
Tabela 4. Coeficiente de compacidade de cada sub-bacia.
Bacias Kc
Bacia 1.1 1,35
Bacia 1.2 1,18
Bacia 1.3 1,32
Bacia 1.4 1,18
Bacia 1.5 1,08
Bacia 2.1 1,16
Bacia 2.2 1,25
Bacia 3.1 1,90
Bacia 3.2 1,54
Os resultados apresentados na Tabela 4 mostram que na bacia 3 não há muita chance de grandes enchentes, isso se deve por ser uma área com pontos mais elevados, onde não tem como acumular água. Já na bacia 1, a sub-bacia 1.5 apresentou o menor coeficiente de compacidade por estar mais próxima a costa do município possuindo uma chance alta de grandes enchentes, a bacia 1 como um todo apresentou coeficientes muito baixos, exceto a sub bacia 1.1 e 1.3 que possuem uma tendência mediana a grandes enchentes. A bacia 2 também apresentou coeficientes baixos, confirmando o elevado risco a enchentes nessa área. Este coeficiente não leva em consideração as declividades da bacia hidrográfica, apenas analisa a forma da bacia hidrográfica no plano.
Mesmo que o coeficiente de compacidade indique que a bacia é propensa a grandes cheias, a constatação desta afirmativa ainda depende de outros fatores, como o tempo de concentração e a drenagem urbana existente no local em questão.
4.3. Tempo de concentração (tc)
Obteve-se a seguinte tabela nos cálculos do tempo de concentração de cada uma das sub- bacias hidrográficas do município de São José do Norte - RS:
Tabela 5. Tempo de concentração de cada sub-bacia.
Bacias Tc (min)
Bacia 1.1 17,81
Bacia 1.2 11,63
Bacia 1.3 7,54
Bacia 1.4 6,63
Bacia 1.5 5,22
Bacia 2.1 14,20
Bacia 2.2 32,03
Bacia 3.1 6,88
Bacia 3.2 4,61
O tempo de concentração nada mais é que o tempo que leva para que a água que choveu no
ponto da bacia hidrográfica mais distante do exutório possa chegar até o mesmo. Portanto através
da Tabela 5 podemos perceber que os maiores tempo de concentração são da bacia 1 e da bacia
2. Já na sub-bacia 2.2 é onde foi encontrado o maior tempo de concentração, portanto, é a bacia
que apresenta um maior tempo de percurso da água, indicando uma menor susceptibilidade a
picos de cheia. Quanto maior o tempo de concentração maior a capacidade da bacia hidrográfica
4.4. Índice de conformação (Ic)
Obteve-se a seguinte tabela nos cálculos do índice de conformação de cada uma das sub- bacias hidrográficas do município de São José do Norte - RS:
Tabela 6. Índice de conformação de cada sub-bacia.
Bacia Ic
Bacia 1.1 1,34
Bacia 1.2 1,18
Bacia 1.3 1,32
Bacia 1.4 1,17
Bacia 1.5 1,08
Bacia 2.1 1,16
Bacia 2.2 1,25
Bacia 3.1 1,54
Bacia 3.2 2,10
Pela análise dos dados calculados na Tabela 6, podemos inferir que como todos os valores encontrados foram maiores que 1, indicando que as bacias são largas e curtas se aproximando da forma de um quadrado, então as bacias hidrográficas em questão seriam mais vulneráveis a enchentes do que uma bacia com a mesma área, só que mais longa e estreita. Este índice não leva em consideração as declividades da bacia hidrográfica, apenas analisa a forma da bacia hidrográfica no plano.
Mesmo que o índice de conformação indique que a bacia é vulnerável a cheias, a constatação dessa vulnerabilidade ainda depende de outros fatores, como o tempo de concentração e a drenagem urbana existente no local em questão.
4.5. Declividade da bacia
A declividade da bacia é um fator de extrema relevância no diagnóstico das bacias hidrográficas em questão, pois influencia diretamente a velocidade do escoamento superficial que determina o tempo de concentração da bacia e define a magnitude dos picos de cheia. Para se determinar a declividade é observado o distanciamento entre curvas de nível de diferentes cotas.
A "Declividade" do terreno é o grau de variação da altimetria.
Por isso foi criado um mapa da declividade (Figura 4) das bacias hidrográficas de São José do Norte para que possamos analisar onde são os pontos mais baixos das bacias. Com isso poderemos criar bacias de retenção que são reservatório de superfície que sempre contem um volume de água para servir de finalidades recreativas, paisagistas ou até para abastecimento de água.
Figura 4. Declividade das Bacias Urbanas de São José do Norte.
