CURVA DE PERMANÊNCIA DAS VAZÕES DIÁRIAS DA BACIA
HIDROGRÁFICA CANCELA-TAMANDAÍ, SANTA MARIA-RS
Sizabeli dos Santos 1*; Glaucia Pivetta 2; Maria do Carmo Cauduro Gastaldini3
Resumo – Para o eficiente gerenciamento dos recursos hídricos de uma determinada bacia hidrográfica é fundamental o conhecimento da disponibilidade hídrica da mesma. Nesse sentido, a construção de curvas de permanência de vazões é muito utilizada para estimar as variações de vazões de uma bacia. As curvas de permanência fornecem a porcentagem de tempo em que uma dada vazão é igualada ou superada em um período histórico. O objetivo desse trabalho é construir a curva de permanência de vazões para a bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí, localizada em Santa Maria-RS, utilizando uma série de dados diários coletados no período de Janeiro de 2013 a Março de 2014. Para a construção da curva de permanência do arroio Cancela utilizou-se a estimativa de posição de plotagem de Weibull. A vazão de permanência igual a 90% do período foi de 0,0462 m³/s, e a vazão mediana foi de 0,0710 m³/s, ou seja, em 50% do tempo de monitoramento esta vazão é superada ou igualada.
Palavras-Chave – Bacia urbana, monitoramento, disponibilidade hídrica.
FLOW DURATION CURVE IN CANCELA-TAMANDAÍ WATERSHED,
SANTA MARIA-RS
Abstract – For the efficient management of a determined watershed is extremely important
the knowledge of water availability from the basin. In this way, the adjustment of flow duration curves is very used to estimative of flows in a river basin. The curves provide the time percentage of determined flow is equaled or exceeded in a historical period. The objective of this study was to adjust a flow duration curve for the Cancela-Tamandaí watershed, located in Santa Maria-RS, by using data series collected in a period range from January (2013) to March (2014). For adjustment of the flow duration curve of Cancela creek was used the estimate plot position of Weibull. The permanence flow equal to 90% for the period was 00462 m³/s, and the average flow rate was 0.0710 m³/s, so in 50% of the monitored period this flow was exceeded or equaled.
Keywords – urban watershed, monitoring, water availability.
1 Engenheira Ambiental - Mestre em Engenharia Civil/UFSM - sizabeli@gmail.com
2 Acadêmica do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental/UFSM - glaucia.pivetta@gmail.com 3
INTRODUÇÃO
A longa estiagem que assolou várias regiões do Brasil nos últimos meses e a consequente queda dos níveis dos reservatórios de abastecimento fortaleceram as discussões no que tangem a gestão e o planejamento dos recursos hídricos. O conhecimento da disponibilidade hídrica no âmbito de uma bacia hidrográfica é fundamental para o gerenciamento desse recurso.
Diante disso, ressalta-se a importância da curva de permanência de vazões, que é muito utilizada para ilustrar o padrão de variação de vazões, estimando assim a disponibilidade hídrica de uma bacia hidrográfica (CRUZ E TUCCI, 2008). Essas curvas são muito empregadas para o planejamento dos recursos hídricos, principalmente para o instrumento de outorga de direito de uso da água, para a determinação da vazão ecológica, assim como para outros interesses públicos como a estimativa preliminar do volume sazonal de um reservatório e a vazão mínima para diluição de poluentes, por exemplo.
A permanência de uma vazão representa a probabilidade de excedência dessa vazão no tempo, ou seja, é definida como a probabilidade de ocorrência da vazão média diária do rio ser maior ou igual a um determinado valor, no período de sua amostra. São curvas de frequência acumulada que descrevem de maneira quantitativa a vazão de um determinado sistema aquático (CUNHA, CALIJURI E MENDIONDO, 2012; CRUZ E TUCCI, 2008).
Desta forma, essas curvas fornecem a porcentagem de tempo em que uma dada vazão é igualada ou superada em um período histórico. Assim, a vazão correspondente à probabilidade de 90%, indica que em 90% do tempo a vazão do corpo hídrico é igualada ou excedida.
Diante do exposto, este trabalho tem por objetivo construir a curva de permanência de vazões para a bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí, localizada em Santa Maria-RS, utilizando uma série de dados diários coletados no período de Janeiro de 2013 a Março de 2014. Tal curva fornece uma simples e concisa visão gráfica do comportamento hidrológico da bacia, quanto à variabilidade das vazões ao longo do tempo.
MATERIAL E MÉTODOS
Área de estudo
A área de estudo do presente trabalho é a bacia hidrográfica do arroio Cancela-Tamandaí, localizada no município de Santa Maria, no estado do Rio Grande do Sul, ilustrada na figura 1. O município de Santa Maria-RS apresenta uma ocupação urbana acelerada e desordenada, cuja expansão, em alguns aspectos, desconsidera o meio físico e na maioria dos casos, há o uso indiscriminado de espaços como: encostas íngremes, topos de morros, faixas marginais de cursos
Figura 1 - Localização da bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí e estação de fluviométrica
Na tabela 1 constam os parâmetros da caracterização física da área da bacia Cancela-Tamandaí.
Tabela 1- Características físicas da bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí – Adaptado de Santos (2014)
Parâmetro Bacia hidrográfica
Cancela-Tamandaí
Área de drenagem (A) 2,7 Km²
Perímetro da bacia (P) 7,65 Km
Comprimento do rio principal (L) 2,38 Km
Coeficiente de compacidade (Kc) 1,30
Fator de forma (Kf) 0,65
Elevação mínima 85 m
Elevação máxima 210 m
Declividade do Rio principal (S) 0,027 m/m
Declividade média da Bacia (Sm) 0,062 m/m
Tempo de concentração (TC) 29 min
Em relação ao uso e ocupação do solo na bacia evidenciaram-se seis usos do solo, sendo eles: campos, ruas, solos expostos, áreas impermeáveis (telhados, calçadas), terrenos/jardins e vegetação arbórea. A figura 2 ilustra o uso e ocupação de cada uso do solo, no ano de 2014, na
Figura 2 - Uso do solo da bacia do Arroio Cancela-Tamandaí no ano de 2014 – Fonte: Santos (2014)
Observou-se que há predomínio de ruas (15,37%) e telhados/calçadas (35,37%) na bacia Cancela-Tamandaí, sendo aproximadamente 51% da área total da bacia composta de áreas impermeáveis. Em relação aos outros usos e ocupações observadas obteve-se 2,04%, 6,48%, 17,22% e 23,52%, respectivamente, solo exposto, campo, terreno/jardim e vegetação arbórea.
Monitoramento quantitativo
O regime de distribuição das chuvas, no período estudado foi relativamente uniforme, com desvio de precipitação no mês de novembro (310 mm). A precipitação máxima registrada ocorreu no mês de novembro (310 mm) e a precipitação mínima registrada foi de 43 mm no mês janeiro.
A partir das medições dos perfis de velocidade na seção de monitoramento, totalizando vinte e uma medições a vau, determinaram-se as descargas líquidas, por meio do software Hidromolinete (BACK, 2006). Após a determinação das vazões por meio das medições a vau juntamente com o monitoramento diário de cotas, por meio de linígrafo instalado na margem direita da sessão, obteve-se a curva-chave que auxiliou na determinação das vazões diárias.
Para a construção da curva de permanência do Arroio Cancela utilizou-se a estimativa de posição de plotagem de Weibull, que expressa as permanências de acordo com a equação 1.
Em que:
P=probabilidade;
i=número de ordem das vazões; n=número total de dados utilizados
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A curva de permanência permite visualizar de imediato a potencialidade natural do rio, destacando a vazão mínima e o grau de permanência das diferentes magnitudes de vazão (EUCLYDES et al., 2001). Na figura 3 é apresentada a curva de permanência de vazões para a bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí.
Figura 3 – Curva de permanência das vazões diárias no Arroio Cancela-Tamandaí
É possível observar que o Arroio Cancela não apresenta grandes variabilidades das vazões ao longo do tempo, apresentando as altas vazões somente durante os eventos chuvosos. Diante isto, constata-se que as vazões permanecem ao longo do tempo mais próximas a vazão mediana.
A partir da interpolação dos dados observa-se que a vazão de permanência igual a 90% do período é de 0,0462 m³/s, constata-se também que a vazão mediana é de 0,0710 m³/s, em 50% do tempo de monitoramento esta vazão é superada ou igualada.
Para melhor representação de sazonalidade, pode-se determinar a curva para cada mês do ano. Assim a vazão de permanência 90%, por exemplo, não será necessariamente igual para todos os meses do ano. Isso ressalta que a curva de permanência é dependente do período de dados utilizados (CRUZ E TUCCI, 2008).
Silveira et al. (2003) avaliaram a permanência das vazões na bacia do Campus, também localizada no município de Santa Maria, RS. A área de drenagem da bacia é de 9,7 Km², área essa superior a da bacia Cancela-Tamandaí, mas ambas as bacias apresentam precipitação média anual e relevo semelhantes. Foram monitorados dois pontos da bacia do Campus, a calha da Gráfica e a calha dos Pains, obtendo-se a vazões de permanência 90% de 0,018 e 0,046 m³/s, respectivamente.
Silva (2003) analisou as características de vazão da bacia do córrego Capetinga-DF, com área de 9,624 Km², área também superior à bacia Cancela-Tamandaí, além do regime hidrológico diferente, e encontrou valores de vazão igual a 0,034 m³/s para a permanência de 95%, significando que em 95% do tempo se espera encontrar uma vazão igual ou superior a mencionada.
Por meio da construção de curvas de probabilidade dos parâmetros de qualidade da água, Santos et al. (2014) verificaram que a bacia hidrográfica Cancela-Tamandaí apresenta alto grau de comprometimento da qualidade da água, onde são veiculados altos índices de poluentes. Ainda no mesmo estudo, os autores afirmam que o trecho do arroio Cancela analisado não se classificou em nenhuma classe de qualidade, conforme estabelecido na Resolução CONAMA nº 357/05. Sendo assim, a vazão remanescente na bacia possui apenas a função de diluição dos poluentes que ali são lançados.
Diante do exposto constata-se que a curva de permanência é útil para diferenciar o comportamento de rios e para avaliar os efeitos de uso do solo. O Arroio Cancela apresenta os picos de vazões somente na ocorrência de eventos devido à alta impermeabilidade do solo. E com isso há um grande volume escoado superficialmente que é drenado para o corpo hídrico durante as chuvas.
CONCLUSÃO
Através da curva de permanência verifica-se que as vazões diárias no Arroio Cancela não apresentam grandes variações ao longo do tempo, apresentando altas vazões somente durante os eventos chuvosos.
O uso do solo na bacia Cancela-Tamandaí influencia diretamente o pico das vazões diárias, uma vez que aproximadamente 51% da área total da bacia composta de áreas impermeáveis.
Quanto à permanência de vazões, ao longo do tempo as vazões diárias permanecem
próximas à vazão mediana (Q50%=0,0710 m³/s). A vazão de 0,0462 m³/s é superada ou igualada em
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FINEP pelo financiamento à pesquisa; a CAPES e ao CNPq pelas bolsas de mestrado, de iniciação científica e de pesquisa concedidas aos autores do trabalho; ao Técnico Alcides Sartori, pelo auxílio nos trabalhos de campo.
REFERÊNCIAS
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