GRAZIELA CAVALLI PALOSCHI, Escoamento superficial na microbacia do Córrego Central em Guarantã do Norte – MT

Escoamento superficial na microbacia do Córrego Central em Guarantã do Norte - MT

Surface flow in the microbasin of the Central Stream in Guarantã do Norte - MT

Graziela Cavalli Paloschi1_{, Cézar Claudio Granetto}2

Resumo: Com o crescimento e desenvolvimento das cidades há a abertura de novos loteamentos, construção de edificações e pavimentação. Esse processo traz consigo a retirada de vegetação e impermeabilização do solo que acarreta aumento do escoamento superficial e consequentemente da vazão, isto deve ser cuidadosamente trabalhado afim de evitar alagamentos e inundações que podem causar danos à população. Este trabalho traz uma análise da microbacia do Córrego Central no Município de Guarantã do Norte. Aplicando o Método Racional e dados pluviométricos da região observou-se que para a não ocorrência de alagamentos no exutório deste Córrego, mantendo sua seção atual é necessário uma área permeável de aproximadamente 38,8% da área da microbacia. Os loteamentos representam 85% da área, com a pavimentação e consequente estímulo a construções a vazão pode ultrapassar a máxima que o córrego comporta. Desta forma, nota-se a importância da manutenção da Área de Preservação Permanete e não ocupação da margem do Córrego que está sujeita a alagamentos. Também realizou-se um comparativo entre a utilização de calçadas impermeáveis e calçadas ecológicas, verificando que as calçadas com área verde proporcionariam redução de 2,01% da máxima vazão que a microbacia poderá atingir. Palavras-chave: impermeabilização; calçadas; escoamento; vazão.

Abstract: With the growth and development of cities there are the opening of new allotments, buildings and paving constructions. This process brings the removal of vegetation and waterproofing of the soil that causes an increase in the surface flow and consequently of the outflow, this must be carefully worked in order to avoid floodings and inundations that can cause damages to the population. This work presents an analysis of the Central Stream microbasin in the Municipality of Guarantã do Norte. Applying the Rational Method and pluviometric data of the region, it was observed that for the non-occurrence of floods in the exhilarating of this Stream, maintaining the current section it requires a permeable area of approximately 38,8% of watershed area. The allotments represent 85% of the area, with the paving and consequent stimulation of constructions the flow can exceed the maximum that the stream supports. In this way, it is important to maintain the Permanent Preservation Area and not occupation of Stream bank that is subject to flooding. A comparative was also made between using impermeable sidewalks and ecological sidewalks, verifying that the green área sidewalks would provide a reduction of 2,01% of the maximum flow rate that the microbasin can reach.

Keywords: waterproofing; sidewalks; flow; outflow. 1 Introdução

De acordo com Martins (2012), as bacias hidrográficas são compostas por uma rede de drenagem que se formam de maneira natural e de acordo com as precipitações e características do terreno. Com a urbanização e introdução de novos elementos, esse sistema sofre grandes alterações.

Ainda conforme Martins (2012), a ocupação das áreas próximas as margens do cursos d’água, suprime as áreas de armazenamento e escoamento natural, assim os problemas de drenagem estão relacionados a problemas de alocação do espaço, em resumo ao uso equivocado do solo e desrespeito às dinâmicas fluviais. A impermeabilização do solo gera redução no tempo de concentração e aumento do escoamento superficial, junto com a falta de planejamento e presença de edificações em lugares inadequados, acarreta vários problemas urbanos, como enchentes, inundações e poluição das águas pelo despejo de resíduos sólidos e outros poluentes.

A capacidade de infiltração do solo varia de um local para outro, pois depende de vários fatores, como a granulometria e a presença ou não de cobertura vegetal. A cobertura vegetal dificulta o escoamento superficial, assim favorecendo a infiltração da água, dessa forma a utilização de calçadas com áreas verdes

pode constituir uma melhora nas condições de drenagem.

Com o processo de urbanização, há a abertura de novos loteamentos, crescente número de construções civis e pavimentação, todas essas obras resultam na retirada de vegetação e impermeabilização do solo, o que traz como consequência um significativo aumento do escoamento superficial das águas provenientes de precipitações e aumento da vazão final do exutório. O aumento do escoamento superficial e consequentemente da vazão, necessita de uma drenagem que seja dimensionada de forma correta, afim de trabalhar com eficiência e evitar o surgimento de alagamentos e inundações que podem trazer sérias consequências.

Guarantã do Norte localiza-se a 725 km ao Norte de Cuiabá, fazendo divisa com o estado do Pará. O processo de ocupação e colonização da região teve início na década de 70 quando ainda era mata e se acelerou após a abertura da rodovia BR 163, o que faltava para interligar Cuiabá-MT à Santarém-PA. Em 1979 teve início a implantação do Projeto de reforma agrária PAC de Peixoto de Azevedo criando a cidade denominada Cotrel, atualmente Bairro Cotrel. Guarantã do Norte tornou-se município em 13 de maio de 1986, Lima (2017).

No ano de 2010 a população era de 32.216 habitantes, com estimativa de 35.497 para 2018, IBGE (2017). A medida que há aumento populacional é natural ocorrer a abertura de novos loetamentos, desde o ano de 2015

1_{Graduanda em Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop, Brasil,}

grazi_paloschi@hotmail.com

houve a abertura de cinco novos loteamentos no município, conforme o Plano Diretor.

A pavimentação da área urbana além de valorizar os imóveis refletem uma melhora da qualidade de vida da população, visto que traz maior mobilidade e elimina o problema da poeira e lama nas ruas que causa transtornos e danos à saúde da população urbana. Este estudo refere-se à microbacia do Córrego Central em Guarantã do Norte - MT. A nascente do predito córrego está localizada no bairro Central da cidade e estende-se ao bairro Industrial, este último localizado à uma área periférica, ainda não pavimentada e onde está sendo inserida novas edificações.

2 Fundamentação Teórica

2.1Hidrologia

Hidrologia é a ciência que trata do estudo da água na Natureza (PINTO et al, 2011). A água é indispensável para a vida humana, daí a importância do planejamento e utilização dos recursos hídricos para seu melhor aproveitamento, considerando que este recurso está diretamente ligado ao desenvolvimento de uma nação. Obras de drenagem, bueiros, controles de cheias, abastecimento de água, produção de energia elétrica, dentre tantas outras, são preocupações dos diversos campos das engenharias, que visam atender as necessidades da população e evitar inconvenientes que possam prejudica-la, como alagamentos e enchentes.

Pinto et al (2011), afirma que o estudo da hidrologia consiste na coleta de dados básicos, como a quantidade de água precipitada ou evaporada e a vazão dos rios, a análise desses dados e sua aplicação para a solução de inúmeros problemas.

2.2Bacia Hidrográfica

Uma bacia hidrográfica caracteriza-se por ser uma área de captação da água proveniente da precipitação, na qual toda essa água escoa para um ponto em comum, de cota mais baixa, chamado exutório. A bacia hidrográfica é delimitada topograficamente pelos chamados divisores de água.

Conforme explica Carvalho e Silva (2006), os cursos de água podem ser classificados quanto a constância do tempo em três tipos: perenes, intermitentes e efêmeros. Os cursos de água perenes sempre possuem água, pois o lençol freático não desce abaixo do leito, mantendo uma alimentação contínua, os do tipo intermitente possuem água em estações chuvosas e secam nas estiagens, já os efêmeros só conduzem o escoamento superficial, em períodos de precipitação, pois o lençol freático encontra-se abaixo do leito fluvial. As bacias hidrográficas possuem características físicas importantes para os estudos da mesma, de acordo com Carvalho e Silva (2006), são definidas como:

 Área de drenagem: caracteriza-se pela área de projeção horizontal, delimitada pelos divisores topográficos;

 Forma da bacia: esta característica influencia no comportamento hidrológico da bacia;

 Sistema de drenagem: as ramificações do sistema de drenagem influenciam na velocidade com que a água escoa para fora

da bacia, estas dependem de fatores como topografia e tipo de solo;

 Relevo: a declividade do terreno caracteriza uma maior ou menor velocidade de escoamento superficial, já a altitude da bacia influencia na temperatura, precipitação e evaporação;

 Características geológicas: o armazenamento de águas e suscetibilidades de erosão estão intimamente ligados com essas características;

 Características agroclimáticas: estão diretamente relacionadas com o tipo de vegetação e com a precipitação da bacia.

2.3Ciclo Hidrológico

Conforme Tucci (2001), o ciclo hidrológico é o fenômeno de circulação da água entre a atmosfera e a superfície terrestre, impulsionado pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.

De forma resumida o ciclo hidrológico consiste na evaporação da água presente na superfície terrestre e pela transpiração vegetal, sendo impulsionada pela energia solar, este vapor de água condensa-se formando microgotículas que se aglutinam. A precipitação pode ocorrer na forma de chuva, neve, granizo, orvalho ou neblina, sendo mais comum a precipitação da água em sua fase líquida, parte evapora-se antes de chegar a superfície terrestre. Quando a água atinge o solo ocorre a infiltração e conforme o solo vai sendo saturado o excesso de água começa a escoar superficialmente, formando cursos d’água que se direcionam às regiões mais baixas. A vegetação retarda o escoamento superficial e assim contribuiu para a infiltração no solo e à menor ocorrência de erosão. A água infiltrada escoa de forma subterrânea formando aquíferos. Assim, a água precipitada é direcionada aos rios, lagos e oceanos e parte absorvida pelos vegetais, fechando o ciclo hidrológico.

2.3.1 Precipitação

A forma de precipitação mais facilmente medida e que gera escoamento superficial é na fase líquida da água, em forma de chuva, sendo a mais importante para os estudos hidrológicos. É medida pela altura de água precipitada sobre uma superfície plana e impermeável, utilizando para isto pluviômetros ou pluviógrafos. As principais características da precipitação são o seu total, duração e distribuição temporal e espacial, conforme Tucci (2001). Não é sabido analisar a precipitação levando em consideração apenas uma única característica, a intensidade da precipitação depende do tempo de duração desta, é de fundamental importância conhecer as intensidades de precipitações para evitar e/ou solucionar problemas de alagamentos que comumente afetam os centros urbanos devido à deficiências nos sistemas de drenagem.

De acordo com Pinto et al (2011), para diversas durações, podem-se estabelecer as máximas intensidades ocorridas durante uma chuva, sem que as durações maiores devam incluir as menores. Quanto menor for a duração considerada, maior a intensidade média.

Os estudos hidrológicos trabalham com dados estatísticos de precipitação, pois a ocorrência desta se dá de forma aleatória, sendo assim é importante conhecer a frequência com que certas magnitudes de precipitação ocorrem, pois normalmente obras de engenharia são projetadas para atenderem uma determinada vazão, onde é estimado a probabilidade de esta vazão ocorrer, sendo chamado de período de recorrência ou tempo de retorno.

A intensidade da precipitação é dada pela precipitação por unidade de tempo, em mm/h ou mm/min. Geralmente são definidos intervalos de tempos onde é considerada constante. 𝑖 = 𝑃/𝑡 (Equação 1) Onde: i = intensidade P = precipitação t = tempo

O tempo de recorrência é o intervalo médio de anos em que espera-se que a precipitação considerada seja igualada ou superada. Este é o inverso da probabilidade de esta precipitação ocorrer em um ano qualquer.

𝑇𝑟 = 1/𝑃 (Equação 2) Onde:

Tr = tempo de recorrência P = probabilidade

De acordo com o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT (2005), para um projeto de engenharia o tempo de recorrência depende da importância da obra, assim os valores adotados variam conforme o tipo de obra. Nos casos de canais ou galerias de drenagem urbanas, os danos causados pela insuficiência de vazão, serão mais sentidos, pois acarretam além da interrupção do trânsito, danos em imóveis residenciais ou comerciais.

Para o dimensionamento de obras de engenharia é necessário avaliar a intensidade, duração e frequência das precipitações máximas. Colocando graficamente as intensidades máximas médias do mesmo período de recorrência contra as respectivas durações, obtemos as curvas IDF (intensidade - duração -frequência), verificando que quanto mais intensa uma precipitação, menor sua duração, conforme explica Pinto et al (2011). Estas curvas podem ser expressas por equações genéricas do tipo:

𝑖 =

(𝑡+𝑐)𝑑 (Equação 3)

Onde:

i = intensidade máxima média de precipitação em mm/h;

t = duração da chuva em minutos; Tr = tempo de recorrência em anos;

a, b, c, d = parâmetros que devem ser determinados para cada local.

2.3.2 Escoamento Superficial

De acordo com Pinto et al (2011), parte da água das chuvas é interceptada pela vegetação e outros obstáculos e posteriormente acabam evaporando. Do volume de água que atinge a superfície, parte se infiltra, parte fica retido nas depressões do terreno e o restante escoa assim que a precipitação supere a capacidade de infiltração no solo e as depressões na superfície estejam preenchidas.

Segundo Azevedo Netto (1998), as proporções do volume de água que é interceptado, que evapora e infiltra, depende das seguintes condições do solo: declividade, tipo de vegetação, impermeabilização, capacidade de infiltrações e depressões.

Conforme Collischonn et al (2008), durante precipitações intensas, a maior parte da vazão de um rio se dá pela água da própria chuva que não consegue infiltrar-se no solo, desta forma originando os picos de vazão. O escoamento superficial ocorre durante as precipitações e logo após estas.

2.3.3 Infiltração

Tucci (2001), explica que infiltração é a penetração da água no solo, através dos vazios existentes, até atingir uma camada impermeável. Conforme a água vai infiltrando-se as camadas do solo vão umedecendo-se, tendendo à saturação, sendo a camada superficial a primeira a saturar, o teor de umidade decresce com a profundidade.

Ainda conforme Tucci (2001), se a precipitação for inferior a capacidade de infiltração do solo, este absorverá toda a água, reduzindo a própria capacidade de infiltração. Com a continuidade da precipitação chegará a um momento em que o solo não será mais capaz de absorver toda a água precipitada, assim tem-se início ao escoamento superficial, que corresponde a parcela da precipitação não infiltrada. Conforme cessa a precipitação a capacidade de infiltração do solo tende a crescer novamente, pois o solo vai perdendo a umidade para as camadas mais profundas, além da perda de água pela evapotranspiração.

De acordo com Pinto et al (2011), existem algum fatores que interferem na capacidade de infiltração do solo, assim variando-a de um local para outro, sendo o tipo de solo, onde a porosidade e granulometria do solo causam variação, a altura de retenção superficial e a espessura da camada saturada, o grau de umidade do solo, a própria ação da precipitação que promove a compactação da superfície conforme a água choca-se contra o solo, além da compactação devido à ação humana e de animais, a própria macroestrutura do terreno, a presença de cobertura vegetal, a temperatura que influi na viscosidade da água e presença de ar nos vazios do solo que pode ficar retido temporariamente.

2.3.4 Velocidade de Infiltração Básica

Conforme Gondim et al (2010), a velocidade com que a água se infiltra no solo é expressa em unidade que represente a altura da lâmina d’água ou volume que infiltra no solo por unidade de tempo, geralmente em mmh-1_{, cmh}-1 _{ou Ls}-1_{. Com o decorrer do tempo ocorre} um decréscimo da taxa de água que infiltra no solo, atingindo um valor quase constante, denominado de Velocidade de Infiltração Básica (VIB).

Segundo Pott et al (2005), devido a grande variação espacial e temporal do solo, os valores de VIB encontrados não podem ser generalizados para diferentes locais ou grandes áreas, apesar da VIB ser determinada in loco, os valores são sempre uma estimativa da realidade.

2.4Vazões de Enchentes

A vazão máxima de um rio é considerada como um valor associada a um risco de ser ultrapassado ou no mínimo igualado, conforme explica Tucci (2001). São estimadas as vazões máximas com o objetivo de prever enchentes e dimensionar obras de engenharia. Um método bastante utilizado para a estimativa de pico de cheia é o Método Racional, que segundo Azevedo Netto (1998) é recomendado apenas para bacias menores que 500 hectares e com chuvas de retorno não superiores a 50 anos.

O método porém deve ser aplicado com cuidado, pois realiza várias simplificações podendo tornar a avaliação subjetiva.

𝑄 =

3,6 (Equação 4) Onde:

Q = pico de vazão em m³/s;

i = intensidade média da precipitação sobre a área da bacia, considerando a duração igual ao tempo de concentração, em mm/h;

A = área drenada em km²; C = coeficiente de deflúvio;

Pinto et al (2011), explica que o método considera que a máxima vazão ocorre quando todas as partes da bacia passam a contribuir para a seção de drenagem, além de que essa vazão seja provocada por uma chuva de intensidade uniforme. O tempo, medido a partir do início da chuva, para que toda a bacia passe a contribuir para a vazão da seção em estudo, é chamado de tempo de concentração.

Existem algumas formulações para determinar o tempo de concentração, pois este varia conforme as características da bacia. A seguir é apresentada a equação de Califórnia Highways:

𝑡

= 57(

)

0,385 _{(Equação 5)}

Onde:

tc = é o tempo de concentração, em minutos; L= é a extensão do talvegue, em km;

H = diferença de nível entre o ponto mais afastado da bacia e o ponto considerado, em m.

Conforme Pinto et al (2011), o coeficiente de deflúvio C, indica a relação entre a vazão máxima escoada e a intensidade da precipitação. Pode ser expresso pela fórmula de Horner:

𝐶 = 0,364 log 𝑡 + 0,0042 𝑟 − 0,145 (Equação 6) Onde:

r = porcentagem impermeabilizada da área; t = duração da chuva em minutos;

Ainda de acordo com Pinto et al (2011), também podem ser encontrados valores de C através de tabelas:

Tabela 1. Coeficiente de escoamento superficial, conforme Ábaco do Colorado Highway Departament

Características da bacia C em %

Superfícies impermeáveis Terreno estéril montanhoso Terreno estéril ondulado Terreno estéril plano

Prados, campinas, terreno ondulado Matas decíduas, folhagem caduca Matas coníferas, folhagem permanente Pomares

Terrenos cultivados em zonas altas Terrenos cultivados em vales

90 - 95 80 - 90 60 - 80 50 – 70 40 - 65 35 - 60 25 – 50 15 - 40 15 - 40 10 - 30 Fonte: Pinto et al, 2011.

Segundo Carvalho e Silva (2006), conhecendo o coeficiente de deflúvio, ou coeficiente de Runoff, para uma chuva de certa duração é possível determinar o escoamento superficial para precipitações de diferentes intensidades, porém a duração deve ser a mesma.

2.5 Escoamento em Canais

Consoante a Azevedo Netto (1998), os condutos livres, também denomidaos caanais, estão sujeitos à presão atmosférica, em pelo menos um ponto de sua seção do escoamento e comumente apresentam uma superfície livre de água em contato com a atmosfera. O exemplo mais habitual de canal são os cursos d’água naturais. Ainda em concordânia com Azevedo Netto (1998), a resistência dada pelas peredes e pelo fundo do canal, reduz a velocidade do escoamento, e mesmo na superfície a resistência oferecida pela atmosfera e pelos ventos impactam a velocidade.

Em conformidade com Tomaz (2017), a formula mais aplicada para dimensionamento de condutos livres no Brasil é do engenheiro R. Manning.

𝑣 =

. 𝑅

. 𝐼

v = velocidade de escoamento (m/s); n= coeficiente de rugosidade de Manning;

RH= Raio hidráulico (RH = área da seção molhada/ Perímetro molhado);

I= declividade do fundo (m/m); Pela equação da continuidade tem-se:

𝑄 = 𝐴. 𝑣 (Equação 8)

Ou seja, a vazão é o produto entre a área da seção transversal do conduto e velocidade de escoamento. 3 Metodologia

3.1 Vazão da Microbacia

A área analisada é a microbacia do Córrego Central em Guarantã do Norte, que abrange uma área de 1,94km², delimitada através do software QGIS, disponível através da página QGIS.org, com a utilização de imagem do satélite Landsat 8, disponível em USGS – United States Geological Survey.

Figura 1: Microbacia do Córrego Central e localização dos pontos de ensaio de VIB. Fonte: Acervo Pessoal, 2017.

Figura 2: Edificações as margens do Córrego Central. Fonte: Acervo Pessoal, 2017.

O local de estudo é o exutório do Córrego Central, sendo que é a região que possui a vazão mais crítica por receber a contribuição do escoamento superficial de toda a microbacia.

Para a determinação da intensidade de precipitação no município de Guarantã do Norte, foi utilizada a equação 3, apresentada acima, a qual emprega parâmetros definidos para cada região que representam a relação entre a intensidade, a duração e a frequência das precipitações.

Estes parâmetros para o município de Guarantã do Norte foram definidos por Mantovani e Crispim (2016), através de dados de chuvas retirados do site da Agência Nacional de Águas – ANA (2016), utilizando a metodologia de séries anuais.

Tabela 2 – Parâmetros para curva IDF (Intensidade, duração e frequência)

Parâmetro Guarantã do Norte

a b c d 866,38 0,14 10,69 0,74

Fonte: Adaptado de Mantovani e Crispim, 2016

Este estudo foi efetuado para um período de recorrência de chuvas de 10 anos, pois é utilizado pelo DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes) em projetos de drenagem superficial um período de retorno 5 a 10 anos. Foi determinado através da equação 5 o tempo de concentração para a microbacia.

A porcentagem de área impermeabilizada interfere significativamente no escoamento superficial. A fim de analisar essa influência foi utilizada a equação 4 que determina a vazão, e para o coeficiente de deflúflio a equação 6, que leva em consideração o tempo de duração da chuva e a porcentagem impermabilizada da área. Desta maneira variou-se o percentual de impermeabilização de 0% a 100%.

Para o cálculo da vazão que o canal do Córrego Central suporta foram empregues as equações 7 e 8, com coeficiente de Manning de 0,030 “Canais de terra, com vegetação normal, fundo com cascalhos ou irregular por causa de erosões; revestidos com pedregulhos e vegetação”, por se tratar na bibliografia utilizada, Azevedo Netto (1998), o que mais se aproxima da realidade do local. As informações a cerca da geometria do canal do córrego foram adquiridas in loco e a inclinação do canal através de levantamento planialtimétrico disponibilizado pela Empresa Produtec Topografia e Georreferenciamento.

3.2 Calçadas Ecológicas

No intuito de realizar um comparativo das alterações no escoamento superficial entre a utilização de calçadas impermeáveis e calçadas ecológicas, foram realizados ensaios de infiltração determinando a Velocidade de Infiltração Básica do solo local (VIB).

Para a determinação da capacidade de infiltração do solo local foi empregado o método do infiltrômetro de duplo anel. O método consiste em dois cilindros, com 15 cm e 30 cm de diâmetro, cravados no solo de forma concêntrica a uma profundaidade de 15 cm, com uma régua graduada alocada no clindro interno afim de medir a altura da lâmina d’água. A água é colocada nos dois anéis e com a régua verifica-se a altura da lâmina d’água em intervalos pré-determinados. A função do cilindro externo é evitar que a água infiltre lateralmente e altere o resultado do teste.

Conforme Carvalho e Silva (2006), o solo atinge a velocidade de infiltração básica quando a taxa de infiltração permanecer constante, assim considerada quando variar menos que 10% em uma hora.

Foram realizadas leituras em intervalos de 5 minutos, até o solo atingir a VIB e comparado a velocidade de infiltração com a precipitação para os intervalos de 0, 5, 10, 15, 20, 30, 60, 120 e 240 min. Estes intervalos são tipicamente utilizados pelo DNIT em estudos de precipitações intensas.

Foram consideradas as calçadas de todas as ruas que contribuem para a seção de drenagem.

Conforme a Norma Brasileira ABNT NBR 9050 do ano de 2015, a faixa livre de passeio destinada exclusivamente à circulação de pedestres deve ter no mínimo 1,20m de largura, porém para o deslocamento de duas pessoas em cadeiras de rodas o ideal são 1,80m de largura. Assim para este estudo considerou-se a largura de 1,80m de calçada de concreto como faixa de livre circulação, uma entrada de veículo para

cada lote e o restante da calçada como área permeável com vegetação.

Foram levantadas as dimensões das calçadas do bairro central, que possuem larguras variando de 3m a 6m, sendo que as dimensões de 5m predominam. O Plano Diretor do município, Aprovado Pela Lei Complementar nº 258/17 de 17 de out. de 2017, não define uma largura mínima de rua, apenas cita a classificação viária definida pela Associação Nacional de Transportes Públicos (ANTP) conforme os tipos de vias. Logo, para a região não pavimentada que não possui uma definição exata das calçadas foi avaliado a faixa livre e considerado a implantação de calçadas de 5m em sua maioria, onde não é possível esta dimensão foi reduzida.

4 Apresentação e análise de resultados

Em conformidade com a metodologia apresentada, foram levantados os dados e realizada a análise dos resultados.

4.1 Vazão da Microbacia

O tempo de concentração estimado para a microbacia no ponto estudado, exutório, é de 37,4 min e a intensidade de precipitação para este tempo de duração de chuva apresentou-se no valor de 68,07mm/h, para um período de retorno de 10 anos. Examinando a alteração da vazão conforme variou-se o percentual de impermeabilização, verificou-se que a vazão cresce de forma linear, ou seja, conforme eleva-se a impermeabilização a vazão amplifica-eleva-se proporcionalmente.

Figura 3: Variação da vazão devido a impermeabilização. Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Tabela 3 – Variação da vazão do Córrego no exutório com a porcentagem impermeabilizada Percentual de impermeabilização Vazão (m³/s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 15,68 16,45 17,22 17,99 18,77 19,54 20,31 21,08 21,85 22,62 23,39 24,16 24,93 25,70 70 75 80 85 90 95 100 26,47 27,24 28,01 28,78 29,55 30,32 31,09 Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

A área de ruas sem pavimentação que presumivelmente serão pavimentadas e suas respectivas calçadas, corresponde a cerca de 4,39% da área da microbacia, isto equivale a um acréscimo no escoamento superficial de aproximadamente 0,68 m³/s, conforme o método utilizado para a avaliação.

Figura 4: Rua não pavimentada localizada na microbacia do Córrego Central. Fonte: Acervo Pessoal, 2017.

O canal do Córrego Central possui revestimento nas laterais na região mais a montante até uma distânica de cerca de 1100m afim de evitar desmoronamento, o restante do canal até o ponto de exutório não possui revestimentos laterais.

Verificou-se que a vazão que o canal do córrego comporta, no local de estudo, em conformidade com as características geométricas e de revestimento atuais, encontra-se em torno de 25,11m³/s.

Avaliando o gráfico da figura 3, esta vazão máxima suportada pelo canal no ponto de exutório, de acordo com as características atuais deste, corresponde a vazão estimada para a microbacia com uma área impermeável de cerca de 61,2% da área total, desta forma seria necessário um percentual de área permeável na microbacia de 38,8%, a fim de que não ocorram inundações em períodos de precipitações intensas.

Para um cenário de um loteamento planejado, esse percentual de área permeável poderia ser mantido através de áres mínimas permeáveis nos lotes, áreas verdes e calçadas verdes, apesar das adversidades e resistências. No entanto a urbanização do município não se deu de forma projetada.

Na referida microbacia a área mais a montante representa 56,70% do total e pertence ao bairro Central, já fortemente edificado e consolidado, sendo inclusive uma área comercial. A região mais a jusante inicialmente seria um bairro de caráter industrial, porém não prosperou nesse sentido e tem se tornado área residencial, onde vem sendo inseridas novas edificações, inclusive em áreas de extrema proximidade ao córrego.

Tendo em vista esse cenário e considerando que não tem havido cobranças, por parte do poder público, quanto a áreas mínimas permeáveis nos lotes, vê-se a possibilidade de com a crescente impermeabilização ocorrer inundações na região mais baixa, não apenas pela pavimentação das ruas, ja que estas representam apenas 4,39% da área da microbacia, mas considerando toda a situação aqui exposta.

É recomendado não edificar margeando o Córrego como se deu na região mais à montante e tem ocorrido nas áreas mais baixas. Conforme preconiza a Lei Federal nº 10.932, de 03 de agosto de 2004, que altera o art. 4º da Lei nº 6.766 de 19 de dezembro de 1979: “Art. 4º. III. ao longo das águas correntes e dormentes e das faixas de domínio público das rodovias e ferrovias, será obrigatória a reserva de uma faixa não-edificável de 15 (quinze) metros de cada lado, salvo maiores exigências da legislação específica;”

Conforme o Ministério do Meio Ambiente, essa faixa não-edificante possui diversas funções e cabe aqui ressaltar além da finalidade de preservação dos cursos d’água para evitar enchentes, poluição e assoreamento dos rios, a proteção do solo para previnir desastres associados ao seu uso e ocupação inadequada. Além do que recomenda a Lei Federal 10.932/04, o Município tem competência para determinar como deve se dar a ocupação do solo. Conforme a Lei Federal nº 9785, de 29 de janeiro de 1999, Artigo 4º, Parágrafo 1º:

“Art. 4º. § 1º. A legislação municipal definirá, para cada zona em que se divida o território do Município, os usos permitidos e os índices urbanísticos de parcelamento e ocupação do solo, que incluirão, obrigatoriamente, as áreas mínimas e máximas de lotes e os coeficientes máximos de aproveitamento.”

Com base na situação do Córrego Central e considerando que tem se dado a abertura de novos loteamentos no Município, salienta-se aqui a necessidade da implantação de diretrizes no Plano Diretor de Guarantã do Norte quanto a coeficientes de aproveitamento dos lotes urbanos, assim, preconizando taxas de permeabilidade leva-se a uma menor exigência dos sistemas de drenagem, além de proporcionar um parâmetro mais representativo para o dimensionamento destes sistemas.

4.2 Capacidade de Infiltração do Solo

Conforme Mapa de Solos do Estado de Mato Grosso (SEPLAN,2001), o solo da microbacia é classificado como Podzólico Vermelho-Amarelo Distrófico (Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico, nomenclatura SiBCS, 1999).

Para a determinaçao da capacidade de infiltração do solo foram realizados três ensaios distribuídos em pontos distintos no local em estudo e posteriormente efetuada a média da velocidade de infiltração para a análise dos dados, conforme tabela 4.

A localização dos pontos de ensaios foi determinada com GPS Garmin modelo Montana 680, com data e horário descritos abaixo:

Ensaio 01 realizado em 07/10/2018 com início as 15:52h, localização 09º 56,532’ S; 054º 54,709’ W, altitude 279m;

Ensaio 02 realizado em 08/10/2018 com início as 17:09h, localização 09º 56,504’ S; 054º 54,348’ W, altitude 276m;

Ensaio 03 realizado em 12/10/2018 com início as 9:04h, localização 09º 57,102’ S; 054º 54,725’ W, altitude 289m;

Figura 5: Ensaio de Velocidade de Infiltração. Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Tabela 4 – Infiltração Acumulada e Velocidade de Infiltração Tempo (min.) Infiltração (mm) Acum. Interv. Leitura Acum. VI (mm h-1₎

0 5 10 15 20 30 40 50 60 90 120 180 240 0 5 5 5 5 10 10 10 10 30 30 60 60 0 9,00 6,00 4,33 4,33 7,00 6,66 5,17 4,66 13,02 13,02 26,04 26,04 0 9 15 19,33 23,67 30,67 37,33 42,50 47,17 60,17 73,17 99,21 125,25 0 108 72 52 52 42 40 31 28 26 26 26 26 Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Os resultados apresentados demonstram que a velocidade de infiltração do solo reduz no decorrer do tempo até tornar-se aproximadamente constante, sendo esta considerada como Velocidade de Infiltração Básica do solo. Isso acontece devido a umidade do solo ser mais baixa no início e aumentar com o decorrer do tempo tendendo o solo a saturar-se. Logo, a velocidade de infiltração tende a estabilizar-se com o tempo, a medida que a infiltração acumulada aumenta. O solo apresentou uma VIB de 2,6cm/h, sendo condiderada alta, 1,5 < VIB < 3,0 cm/h, conforme classificação de Bernardo et al (2006) apud Fagundes, (2012).

Foi utilizada a equação 3 para a determinação da intensidade máxima média de precipitação para cada tempo de duração de chuva conforme a tabela 5, e comparado com a capacidade de infilração do solo. De acordo com Pinto et al (2011), quanto menor for a duração considerada, maior a intensidade média.

Tabela 5 – Intensidade de Precipitação e Velocidade de Infiltração

Tempo (min) VI (mm/h) Precipitação _(mm/h) 5 10 15 20 30 60 120 240 108 72 52 52 42 28 26 26 155,94 127,07 108,26 94,91 77,03 51,19 32,49 20,06 Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Figura 6: Velocidade de Infiltração e Precipitação. Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Confome observado no gráfico, a precipitação máxima média é mais intensa para chuvas de menor duração e estas ultrapassam a velocidade de infiltração do solo, apesar da capacidade de infiltração ser maior nos períodos iniciais. A partir de aproximadamente 170min a capacidade de infiltração do solo supera a intensidade de precipitação.

Como a velocidade de infiltração do solo no período inicial do ensaio é consideravelmente influenciada pela umidade inicial do solo, neste estudo será considerada a VIB para a análise do beneficío da utilização de calçada com área verde, já que em períodos de precipitações intensas há grande possibilidade de o solo manter-se próximo ao seu estado de saturação. Também considerando uma chuva de duração igual ao tempo de concentração, visto que é o tempo em que toda a microbacia passa a contribuir para a seção de estudo, exutório. Assim considerando a situação mais crítica para análise, tanto em relação ao tempo de duração da chuva, quanto à situação do solo, obtendo resultados para a situação mais desfavorável.

A área destinada às calçadas totalizam 176.434,65 m², desta 96.903,82 m² podem ser destinados à área verde conforme as dimensões sugeridas neste trabalho. Para as condições mencionadas acima, tem-se:

Tabela 6 – Volume de escoamento para área cultivável de calçadas Área permeável (m²) VIB (mm/h) Precipitação (mm/h) Volume escoado (m³/s) Vol. precipitado (m³/s) 96903,82 26 68,07 1,132 1,832

Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

De acordo com Carvalho e Silva (2006), o coeficiente de deflúvio é a relação entre o volume de água escoado e precipitado:

𝑐 =

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 (Equação 9)

Assim, tem-se que o coeficiente de deflúvio para este solo é de aproximadamente 0,618.

Conforme apresentado na tabela1 o coeficiente de deflúvio para superfícies impermeáveis varia de 90% a 95%.

Tabela 7 – Vazão de escoamento para calçada com área permeável e calçada de concreto

Área (m²) C I (mm/h) Q (m³/s) Q total (m³/s) Calçada impermeável 176434,65 0,90 68,07 3,00 3,00 Calçada permeável 79530,83 96903,82 0,90 0,618 68,07 68,07 1,35 1,13 2,48

Fonte: Acervo Pessoal, 2018.

Através da tabela 7 nota-se que as calçadas ecológicas implicam em um escoamento superficial, proveniente apenas da área das calçadas, de 17,33% menor que as calçadas impermeáveis.

A área correspondente aos loteamentos representam 85% da área da microbacia, com esse percentual impermeabilizado teria-se uma vazão em torno de 28,78m³/s conforme tabela 3. Como há tendência da construção de novas edificações e com a falta de obrigatoriedade de área permeável nos lotes, a vazão futuramente poderá atingir valores próximos a este e assim ocorrer transbordamento na seção mais baixa do Córrego, que comporta até 25,11m³/s. As calçadas ecológicas representariam uma redução na vazão de 0,58 m³/s, sendo correspondente a 2,01%.

5 Conclusões

Em conformidade com o apresentado neste estudo, observa-se a relevância da manutenção da faixa de APP (Áréa de Preservação Permanente), já que com essa faixa de domínio encontra-se a alternativa de ampliar o Canal do Córrego conforme fazer-se necessário, para suprir a vazão e não haver prejuízos à população, inclusive pela possibilidade da ocorrência de precipitações de maior tempo de retorno que o avaliado neste trabalho, as quais certamente exigiriam mais do sistema de drenagem.

Nota-se que as precipitações mais intensas se dão para chuvas de menor tempo de duração e estas ultrapassam a capacidade de infiltração do solo, gerando escoamento superficial. Para precipitações de durações superiores a 170 min as intensidades médias máximas são inferiores a Velocidade de Infiltração Básica do Solo.

Com as futuras impermeabilizações, tanto provenientes da pavimentação quanto da densificação dos loteamentos sem exigências de taxas de permeabilidade e sem a implantação de calçadas ecológicas, a máxima vazão do exutório do Córrego possivelmente ultrapassará a suportada pela atual seção do canal. A utilização de calçadas ecológicas em

todas as ruas pertencentes à microbacia pode reduzir a máxima vazão em aproximadamente 2,01%. Nota-se o beneficio das calçadas ecológicas já que permitem a infiltração das águas da chuva contribuindo na redução do escoamento superficial e consequentemente da vazão no exutório. Além disso, cabe destacar que as calçadas atualmente existentes no bairro Central do município não possuem um padrão definido, possuindo obstáculos que dificultam a acessibilidade. Desta forma é pertinente a substituição das calçadas e padronização trazendo acessibilidade, sendo as calçadas ecológicas uma boa opção. Agradecimentos

Agradeço a Deus pelo dom da vida e a todos que de alguma forma contribuiram para a realização deste trabalho:

Ao meu orientador Cézar Granetto pela dedicação e orientação para a realização deste trabalho;

Aos meus pais Ivone Paloschi e Claudiomar Paloschi e minha irmã Renata por me acompanharem e ajudarem na realização dos ensaios analisados neste trabalho e por toda a dedicação e apoio durante o curso;

À Empresa Produtec Topografia e

Georreferenciamento pelos dados disponibilizados; A Arquiteta e Urbanista Fabiana de David pelo apoio e incentivo durante toda a Graduação.

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