O aumento da população urbana que se tem observado em nível mundial nas últimas décadas, sem o desejado planejamento, tem proporcionado, entre outras consequências, o aumento da impermeabilização das superfícies, resultando em aumento do volume escoado superficialmente de água da chuva. A realização de experimentos em bacias de tamanho real, apesar de fornecer a informação exata das variáveis intervenientes (e.g. declividade, área, intensidade de precipitação), não permite o controle das mesmas e, portanto, não se tem repetitividade das informações. Com vista a elaborar estudos da transformação de precipitação-escoamento, desenvolveu-se um simulador de chuvas pressurizado e um modelo físico reduzido, que simula uma bacia hidrográfica urbana impermeabilizada onde é possível controlar a declividade longitudinal e transversal da superfície, montagem inédita no Brasil. Nesse sentido objetivou-se investigar a resposta hidrológica da influência das declividades transversais e longitudinais do terreno, a densidade e altura das edificações no escoamento superficial em áreas urbanas totalmente impermeabilizadas. Grande parte do esforço deste trabalho foi no desenvolvimento e calibração do simulador de chuva, cuja montagem resultou em um coeficiente de uniformidade espacial de 78,63 % e intensidade média de precipitação de 78,82 mm∙h-1. Foram avaliados 30 cenários com combinações de diferentes declividades, densidade e alturas de edificações. As declividades transversais variaram de 2,5% e 5,0% e as longitudinais em 2,5%, 5,0% e 10,0%. As densidades de edificações variaram de nulas, 15% e 30% da área do modelo e as alturas das edificações variaram em 15 cm e 30 cm. O acréscimo da declividade longitudinal de 2,5% para 5,0%, provocou um aumento de 52,50% no tempo de ascensão do hidrograma e a combinação do cenário de maior adensamento de construções e maior altura dos edifícios provocou aumento no tempo de concentração de 55,00%, sugerindo uma resposta hidrológica mais lenta em função do aumento a altura dos edifícios. / The increase in urban population has been observed worldwide in recent decades, without the required planning, it has provided, among other consequences, increased waterproofing surfaces, resulting increase in the volume drained rain water surface. The realization of experiments in life-size bowls, despite providing the exact information of the intervening variables (e.g. slope, area, rainfall intensity), does not allow the control of the same and therefore there is no repeatability of information. In order to prepare the transformation of rainfall-runoff studies, we developed a simulator pressurized showers and a reduced physical model, which simulates a sealed urban watershed where you can control the longitudinal and transverse slope of the surface, unprecedented assembly in Brazil. In this sense it was aimed to investigate the hydrological response of the influence of transverse and longitudinal slope of the land, the density and height of buildings in runoff in fully waterproofed urban areas. Much of this research effort was the development and calibration of the rain simulator, whose assembly has resulted in a spatial uniformity coefficient of 78.63% and an average intensity of 78.82 mm∙ h-1 rainfall. A total of 30 scenarios with combinations of different slopes, density and height of buildings. The transverse slopes ranged from 2.5% to 5.0% and longitudinal 2.5%, 5.0% and 10.0%. The densities ranged from zero buildings, 15% and 30% of the template area and the heights of the buildings varied in 15 cm and 30 cm. The addition of the longitudinal slope of 2.5% to 5.0% caused an increase of 52.50% in hydrogram rise time and the combination of the highest density setting constructions and buildings of greater height and an increase of the concentration-time 55.00%, suggesting a slower hydrological response due to the increase the height of buildings.

O acelerado processo de urbanização permitiu notar, a partir da segunda metade do século XX, várias alterações do território natural em consequência do desenvolvimento de atividades antrópicas. Essas mudanças são capazes de comprometer o equilíbrio e a qualidade dos recursos naturais, em especial, os recursos hídricos. A diminuição da evapotranspiração e da infiltração, o aumento da frequência das cheias urbanas e a degradação dos corpos d’água são alguns dos exemplos de impactos encontrados. O desenvolvimento de atividades antrópicas e a ocupação desordenada do solo contribuem para a introdução e o acúmulo de materiais contaminantes no ecossistema os quais, em períodos chuvosos, são transportados através do escoamento superficial – caracterizando fonte de poluição difusa. Portanto, objetivou-se com este trabalho estudar experimentalmente o transporte de poluentes originados de uma fonte difusa, tendo como fator de variação a localização da fonte de poluição em relação ao exutório de uma superfície impermeável e a forma dos poluentes, em suspensão e dissolvidos, representados por partículas de areia fina e cloreto de sódio, respectivamente. A configuração experimental consistiu num simulador de chuva sobre uma superfície acrílica impermeável com 8,40 m², que foi dividida em quatro posições, onde foram distribuídos a areia fina e o cloreto de sódio. Os resultados apresentaram maiores valores de pico de descarga mássica para o transporte de material dissolvido, bem como um tempo menor para atingir esses valores, quando comparados ao transporte de poluentes em suspensão. O efeito do first flush foi observado para todas as posições quando ensaiado o transporte de cloreto de sódio, enquanto que, para o transporte de areia, apenas as posições mais próximas da saída da superfície apresentaram o fenômeno. Devido a aproximação do transporte de poluentes em suspensão e dissolvido, para as posições mais próximas ao exutório, conclui-se que estes são dependentes da energia do escoamento, a qual foi suficiente para arrastar as partículas dispostas na superfície impermeável. / The accelerated process of urbanization has given to perceive, from the second half of XX century, several land changes as a consequence of the development of anthropic activities. These changes are capable of compromising the balance and quality of natural resources, in particular, of water resources. The decrease in evapotranspiration and infiltration, the increased frequency of floods in urban areas and the degradation of water bodies are some examples of these impacts. The development of anthropic activities and the disorganized occupation of the soil contributes to the introduction and accumulation of contaminant materials in the ecosystems, which, in rainy periods, are transported by surface runoff –a major cause of diffuse pollution. Therefore, the objective of this work is to study experimentally the transport of pollutants from diffuse sources, by testing several origin-points of pollution in relation to the outlet of an impervious surface, as well as testing suspended and dissolved pollutants, represented by particles of fine sand and sodium chloride, respectively. The experimental setup consists of a rainfall simulator placed over a rectangular acrylic impervious surface with 8,40 m², divided into four regions, where fine sand and sodium chloride are placed. The results showed higher peak mass discharges for the transport of dissolved material, as well as a shorter time to peak, when compared to the transport of pollutants in suspension. The first-flush effect was observed in all the regions for the transport of sodium chloride, while the transport of fine sand led to this effect only in the regions closest to the outlet of the surface. The similarity in the behaviour of the transport of suspended and dissolved pollutants in the regions closer to the outlet, shows the dependence of these processes from the energy of runoff, which in this experiments was enough to drag the particles placed in the impervious surface.

O crescimento populacional e, em consequência, das cidades demandam uma maior atenção à gestão das águas urbanas. O aumento das áreas urbanas e impermeáveis e sua relação com o transporte de material solúvel devem ser estudados a fim de trazer esclarecimentos quanto ao melhor planejamento a ser utilizado pelo poder público. Objetivou-se, com este trabalho, estudar a influência da densidade de ocupação no transporte de um material solúvel (com o objetivo de simular um poluente dissolvido) e no escoamento superficial urbano, utilizando um modelo em escala reduzida. Um simulador de chuva com intensidade de 43mm.h-1 sobre uma superfície impermeável com blocos dispersos, simulando uma ocupação urbana, foi utilizado na montagem experimental. Foram obtidos hidrogramas de diferentes cenários com o objetivo de analisar se a presença de blocos influencia no escoamento superficial e no transporte de material solúvel. Para avaliar a influência da densidade de ocupação urbana no transporte de poluentes foram levantados polutogramas dos diferentes cenários, variando a posição do poluente na área e a densidade de ocupação. Foi proposto o uso de um delineamento experimental denominado Central Composto Rotacional (DCCR), que analisou cinco variáveis dependentes (tempo inicial e final do transporte, tempo em que foi atingido o pico do polutograma, valor desse pico e massa transportada) em função das variáveis independentes: posição do poluente em relação ao exutório e densidade de ocupação da superfície impermeável. Analisando-se os dados, percebeu-se que todas as variáveis dependentes são influenciadas pelo efeito linear da posição do poluente. O efeito quadrático é relevante para o modelo de todas as variáveis, exceto o tempo final. O efeito linear da densidade mostrou-se influente para o tempo de pico, o valor deste e a massa transportada. Já o efeito quadrático da densidade só se mostrou relevante para o tempo inicial de transporte. Da mesma forma, a interação entre as variáveis independentes só foi relevante para o tempo de pico. Foi possível concluir, então, que a posição do poluente influencia todas as variáveis analisadas, porém a densidade de ocupação não influenciou o tempo final de transporte. Concluiu-se, ainda, que a presença de blocos influencia o tempo de início do hidrograma, porém a densidade de ocupação não se mostrou significante para as densidades investigadas. / The population growth demands greater attention to urban water management. The increase of impermeable areas and their relation with the transport of soluble material must be studied in order to bring clarification and help the authorities to planning actions to ensure the population’s safety. The objective of this work was to study the influence of occupancy density on the transportation of a soluble material (in order to simulate a dissolved pollutant) and urban surface runoff, using physical modeling. A rainfall simulator was used, with an intensity of 43mm.h-1. Hydrographs of the different scenarios were used to analyze if the presence of blocks has influence on the surface runoff. In order to evaluate the influence of the density of urban occupation in the transport of pollutants, the pollutants of the different scenarios were made, varying the position of the pollutant in the area and the density of occupation. It was proposed the use of a Rotational Compound Central Design (CCRD), which analyzed five dependent variables (initial and final transportation time, time at which the peak of the pollutogram was reached, value of this peak and the total mass transported). Working on the data, it was noticed that all the dependent variables are influenced by the linear effect of the position of the pollutant. The quadratic effect is relevant for the model of all variables except the final time. The linear effect of the density was influential for the peak time, the value of this and the mass transported. The quadratic effect of density was only relevant for the initial transport time. The interaction between the independent variables was only relevant for the peak time. It was possible to conclude that the pollutant position was relevant for all variables analyzed, but the occupation density did not influence the final transport time. It was also concluded that the presence of blocks has influences on the beginning of the hydrograph, but the occupation density was not relevant for the densities evaluated.