Análise sobre o tempo de concentração da bacia do Rio do Meio no município de Florianópolis/SC

Abstract

O tempo de concentração (Tc) é o tempo necessário para a água atravessar a bacia desde o ponto mais distante até o seu exutório. Os eventos extremos de precipitação, seca e enchentes estão com uma frequência elevada e contínua na região da bacia do Rio do Meio, indicando risco de deslizamentos de terras e erosão. Logo, a definição de um tempo de concentração confiável mostra-se essencial para a melhoria da gestão dos recursos hídricos na bacia e também pode contribuir para a análise de outras sub bacias semelhantes na cidade de Florianópolis/SC. O seguinte trabalho tem como objetivo realizar uma análise do tempo de concentração em uma sub bacia do Itacorubi, a bacia do rio do Meio, onde fica localizado o campus UFSC em Florianópolis/SC, comparando resultados reais obtidos por meio de monitoramento pluviométrico e fluviométrico com: equações empíricas recomendadas para bacias urbanas, equações já utilizadas em pesquisas na mesma bacia e outras equações que encaixam-se às demais caracterizações da bacia. O intuito do trabalho é encontrar o método empírico que mais se assemelha aos resultados reais e também comparar os resultados encontrados do atual trabalho com resultados antigos, a fim de identificar quais fatores influenciam na alteração dos valores. Para análise através do monitoramento hidrológico foram utilizados dados de nove eventos de precipitação, e nos mesmos foi realizado um hidrograma e hietograma para encontrar o tempo de pico do evento, para consequentemente, encontrar o tempo de concentração. A média dos resultados encontrados nesta análise foi de Tc = 28,7 minutos, valor consideravelmente menor que o encontrado por Kobiyama (33,8 minutos), e o parâmetro que mais apresentou correlação com o Tc foi a intensidade média de precipitação. Já através das equações empíricas, foram selecionadas 10 diferentes equações para análise: Kirpich, Carter, Schaake, Desbordes, Dooge, FAA, McCuen, onda cinemática, onda cinemática fractal e SCS Lag. Os métodos de Dooge e SCS Lag apresentaram valores que extrapolaram o 100% de erro, por isso, foram desconsiderados na análise. A média dos resultados encontrados foi 28,6 minutos, valor que se assemelha muito a média encontrada no monitoramento hidrológico. A equação que mais se aproximou do resultado hidrológico foi a de McCuen com Tc = 27,6 minutos. Já a equação da onda cinemática fractal, a que mais utiliza parâmetros em sua formulação, foi a que apresentou Tc (19,1 minutos) mais próximo aos Tc dos eventos 1 e 2, que foram definidos como os eventos mais intensos e menos duradouros. O Tc pela celeridade da onda apresentou valor de 26,3 minutos. Comparando os resultados do trabalho atual com o realizado por Kobiyama em 2006 na mesma bacia, pode-se notar que o parâmetro que mais destoa-se foi o coeficiente de escoamento superficial, que foi superestimado no trabalho de Kobiyama, assim, o resultado de Tc pelo método de FAA foi mais baixo no trabalho de Kobiyama (18,8 minutos) e mais alto no trabalho atual (36,8 minutos). Com exceção de FAA, todos os demais resultados utilizando as mesmas equações nos dois trabalhos tiveram valores menores no estudo de 2022 do que no de 2006, isso provavelmente se dá pela definição mais precisa dos parâmetros de cálculo. Os resultados encontrados pelos diferentes métodos foram potencialmente satisfatórios, por aproximarem-se consideravelmente dos valores reais.

The time of concentration (Tc) is the time needed for the water to pass through the basin from the further point to its ends. The extreme events of rain, dry and flood are with higher frequencies during the last years in the Rio do Meio’s basin. So, the correct definition of this parameter is essential to improve the management of water resources in the basin and to other similar basins in the city of Florianópolis/SC. The following project has as goal to carry out an analysis of the time of concentration in a sub basin of the basin of Itacorubi, the basin of Rio do Meio, where is located the campus UFSC in Florianópolis/SC, comparing real results obtained through rainfalls data and river flow data with: empirical equations recommended to urban basins, equations already used in researches in the same basin and also another equations that fit to the rest of the characterization o the basin. The intention of this research is to find the empirical method that is closer to the real results, and also compare the results obtained in the current research with older results in order to discover which factors influence the change of numerical values. To analyze through the hydrological monitoring, data of nine rain events were used, then, hydrographs were realized to find the time of peak, to therefore, find the time of concentration. The average of the results in this analysis is Tc = 28,7 minutes, a value considerably lower than the found out by Kobiyama (33,8 minutes), and the parameter that presents plus correlation with Tc is the intensity of rain. Now, through the empirical equations, were selected ten different equations to analyze: Kirpich, Carter, Schaake, Desbordes, Dooge, FAA, McCuen, cinematic wave, fractal cinematic wave and SCS Lag. The methods of Dooge and SCS Lag delivered results that extrapolate in 100% of error, that's why they were desconsiderated in the analysis. The average of the results found was 28,6 minutes, a value that is very similar to the average found in the hydrological monitoring. The equation that it’s result is closer to the hydrological result was with the method of McCuen with Tc = 27,6 minutes. Then, the equation of the fractal cinematic wave, the one that more uses parameters in its formulation, as the equation that results in Tc = 19,1 minutes, the closest to the Tc of the events 1 and 2, that were defined as the events more intenses and less lasting. The Tc with the method of the celerity of the wave resulted in 26,3 minutes. Comparing the results of the current project with the one realized by Kobiyama in 2006 in the same basin, it’s possible to notice that the parameter that plus differs is the C (coefficient of superficial flow), that was overrated in Kobiyama’s research, so, the result of Tc was lower in Kobiyamas work (18,8 minutes) and higher in the current project (36,8 minutes). Excluding the method of FAA, all the other results using the same equations in both projects present lower results in the 2022 study than in the 2006 study, that's probably because of a more precise definition of the parameters of calculation. The results found with different methods was potentially satisfactory, because their approximation was considerably close to the real values. Finally, it is recommended the utilization of the formulas of Mccuen or the fractal cinematic wave (by approximating its results with the intenses events).