Para simular o comportamento da bacia hidrográfica diante de eventos chuvosos e, a partir da quantificação das vazões de cheias, encontrar soluções para os problemas causados pelas enchentes, é essencial a utilização de modelos de transformação chuva-vazão. Há diferentes métodos para o cálculo do deflúvio superficial ou precipitação excedente para uma dada bacia hidrográfica. Entre estes, um dos mais utilizados pela comunidade técnica é o método desenvolvido pelo Departamento de Conservação do Solo norte-americano: SCS (Soil Conservation Service, atual National Resources Conservation Service), aplicável principalmente quando não se dispõe de séries históricas de dados hidrológicos. A utilização deste método depende da seleção do parâmetro CN (Curve Number), que por sua vez requer o conhecimento das características da bacia hidrográfica em estudo, como: tipos de solo, cobertura vegetal, uso da terra, teor de umidade do solo anterior à chuva. A partir da precipitação excedente total do evento chuvoso, para se construir um hidrograma de cheia, é necessário distribuir a chuva ao longo do tempo, ou seja, construir o hietograma da precipitação excedente. O SCS também propõe um método baseado no hidrograma unitário triangular sintético para gerar o hidrograma de cheia a partir de um certo hietograma. O parâmetro básico para se obter esse hidrograma sintético é o tempo de concentração da bacia hidrográfica (tc). Para a determinação deste parâmetro existem diversas fórmulas empíricas baseadas nas características físicas da bacia hidrográfica, uma vez que a sua determinação numa bacia sem dados hidrométricos torna-se impossível. Deste modo, para uma estimativa coerente do tc, é necessário avaliar para cada caso a ser estudado a fórmula mais adequada e os dados disponíveis. Neste sentido, o presente estudo tem como objetivo analisar a sensibilidade do método SCS em relação à classificação do uso e ocupação do solo e ao tempo de concentração, a partir de aplicação deste para a bacia do córrego do Mineirinho situada em São Carlos, SP. A análise da sensibilidade em relação ao CN foi realizada através da comparação dos resultados produzidos utilizando-se mapas de classificação dos usos do solo, produzidos a partir de imagens de satélite de alta resolução, as quais não são disponibilizadas gratuitamente, e imagens gratuitas de baixa resolução. Em relação ao tempo de concentração, foram analisadas e comparadas as diversas fórmulas disponíveis para sua determinação para uma bacia urbana. Outro aspecto estudado foi a distribuição temporal da chuva crítica. Existem diversos métodos indicados na literatura, como o dos blocos alternados, Huff e Bureau of Reclamation. Analisou-se o efeito que cada método produz nos hidrogramas de cheia resultantes. O método SCS apresenta-se bastante sensível em relação aos três parâmetros analisados. As diferenças entre os valores de CN, obtidos a partir das imagens de alta e baixa resolução, foram as que resultaram em maiores diferenças nas vazões de pico. A imagem de baixa resolução tende a subestimar as vazões de pico. Os métodos de distribuição temporal da chuva como Blocos Alternados e Huff 2°. Quartil, apesar serem métodos diferentes, produziram resultados semelhantes. / To simulate the behavior of the basin before rain events and, from the quantification of flow of floods, find solutions to the problems caused by flooding, it is essential the use of models of processing rain-flow. There are different methods for calculating the surface runoff or excess rainfall for a given basin. Among these, one of the most used by technical community is the method developed by the Department of Soil Conservation American: SCS (Soil Conservation Service, current National Resources Conservation Service), mainly applicable when there is no historical series of data hydrological. The use of this method is dependent on the selection of the parameter CN (Curve Number), which in turn requires the knowledge of the characteristics of the basin under study, such as: soil types, vegetation cover, land use, soil moisture content prior to the rain. From the total surplus precipitation of rain event, in order to build a hydrograph, it is necessary to distribute the rain over time, i.e. build the hyetogram of excess rainfall. The SCS also proposes a method based on unit hydrograph triangular synthetic. The basic parameter to obtain this synthetic hydrograph is the time of concentration of the basin (tc). For the determination of this parameter there are several empirical formulas based on the physical characteristics of the basin, since its determination in a basin without hydrometrical data becomes impossible. Thus, for a consistent estimate of tc, it is necessary to evaluate the most suitable formula and the data available for each case to be considered. In this sense, the aim of the present study is to analyze the sensitivity of the SCS method in relation to the classification of the use and occupation of the soil and the time of concentration, from application of this model to the basin of the Mineirinho located in São Carlos, SP. The sensitivity analysis in relation to the CN was performed through the comparison of the results produced using maps of classification of soil uses, produced from high-resolution satellite images, which are not made available for free, and free images of low resolution. In relation to the time of concentration, the various formulas available were analyzed and compared for its determination to an urban basin. Another aspect studied, was the temporal distribution of critical rainfall. There are several methods given in the literature, such as the Alternating Block, Huff and Bureau of Reclamation. This study aimed to analyze the effect each method produces in the resulting flood hydrographs. The SCS method is quite sensitive in relation to the three parameters analyzed. The differences between the values of CN, obtained from the images of high and low resolution, were the ones that resulted in greater differences in flow of peak. The low resolution image tends to underestimate the flow of peak. The methods of temporal distribution of rainfall as Alternating Block and Huff 2°. Quartil, despite being different methods, produced similar results.

Para simular o comportamento da bacia hidrográfica diante de eventos chuvosos e, a partir da quantificação das vazões de cheias, encontrar soluções para os problemas causados pelas enchentes, é essencial a utilização de modelos de transformação chuva-vazão. Há diferentes métodos para o cálculo do deflúvio superficial ou precipitação excedente para uma dada bacia hidrográfica. Entre estes, um dos mais utilizados pela comunidade técnica é o método desenvolvido pelo Departamento de Conservação do Solo norte-americano: SCS (Soil Conservation Service, atual National Resources Conservation Service), aplicável principalmente quando não se dispõe de séries históricas de dados hidrológicos. A utilização deste método depende da seleção do parâmetro CN (Curve Number), que por sua vez requer o conhecimento das características da bacia hidrográfica em estudo, como: tipos de solo, cobertura vegetal, uso da terra, teor de umidade do solo anterior à chuva. A partir da precipitação excedente total do evento chuvoso, para se construir um hidrograma de cheia, é necessário distribuir a chuva ao longo do tempo, ou seja, construir o hietograma da precipitação excedente. O SCS também propõe um método baseado no hidrograma unitário triangular sintético para gerar o hidrograma de cheia a partir de um certo hietograma. O parâmetro básico para se obter esse hidrograma sintético é o tempo de concentração da bacia hidrográfica (tc). Para a determinação deste parâmetro existem diversas fórmulas empíricas baseadas nas características físicas da bacia hidrográfica, uma vez que a sua determinação numa bacia sem dados hidrométricos torna-se impossível. Deste modo, para uma estimativa coerente do tc, é necessário avaliar para cada caso a ser estudado a fórmula mais adequada e os dados disponíveis. Neste sentido, o presente estudo tem como objetivo analisar a sensibilidade do método SCS em relação à classificação do uso e ocupação do solo e ao tempo de concentração, a partir de aplicação deste para a bacia do córrego do Mineirinho situada em São Carlos, SP. A análise da sensibilidade em relação ao CN foi realizada através da comparação dos resultados produzidos utilizando-se mapas de classificação dos usos do solo, produzidos a partir de imagens de satélite de alta resolução, as quais não são disponibilizadas gratuitamente, e imagens gratuitas de baixa resolução. Em relação ao tempo de concentração, foram analisadas e comparadas as diversas fórmulas disponíveis para sua determinação para uma bacia urbana. Outro aspecto estudado foi a distribuição temporal da chuva crítica. Existem diversos métodos indicados na literatura, como o dos blocos alternados, Huff e Bureau of Reclamation. Analisou-se o efeito que cada método produz nos hidrogramas de cheia resultantes. O método SCS apresenta-se bastante sensível em relação aos três parâmetros analisados. As diferenças entre os valores de CN, obtidos a partir das imagens de alta e baixa resolução, foram as que resultaram em maiores diferenças nas vazões de pico. A imagem de baixa resolução tende a subestimar as vazões de pico. Os métodos de distribuição temporal da chuva como Blocos Alternados e Huff 2°. Quartil, apesar serem métodos diferentes, produziram resultados semelhantes. / To simulate the behavior of the basin before rain events and, from the quantification of flow of floods, find solutions to the problems caused by flooding, it is essential the use of models of processing rain-flow. There are different methods for calculating the surface runoff or excess rainfall for a given basin. Among these, one of the most used by technical community is the method developed by the Department of Soil Conservation American: SCS (Soil Conservation Service, current National Resources Conservation Service), mainly applicable when there is no historical series of data hydrological. The use of this method is dependent on the selection of the parameter CN (Curve Number), which in turn requires the knowledge of the characteristics of the basin under study, such as: soil types, vegetation cover, land use, soil moisture content prior to the rain. From the total surplus precipitation of rain event, in order to build a hydrograph, it is necessary to distribute the rain over time, i.e. build the hyetogram of excess rainfall. The SCS also proposes a method based on unit hydrograph triangular synthetic. The basic parameter to obtain this synthetic hydrograph is the time of concentration of the basin (tc). For the determination of this parameter there are several empirical formulas based on the physical characteristics of the basin, since its determination in a basin without hydrometrical data becomes impossible. Thus, for a consistent estimate of tc, it is necessary to evaluate the most suitable formula and the data available for each case to be considered. In this sense, the aim of the present study is to analyze the sensitivity of the SCS method in relation to the classification of the use and occupation of the soil and the time of concentration, from application of this model to the basin of the Mineirinho located in São Carlos, SP. The sensitivity analysis in relation to the CN was performed through the comparison of the results produced using maps of classification of soil uses, produced from high-resolution satellite images, which are not made available for free, and free images of low resolution. In relation to the time of concentration, the various formulas available were analyzed and compared for its determination to an urban basin. Another aspect studied, was the temporal distribution of critical rainfall. There are several methods given in the literature, such as the Alternating Block, Huff and Bureau of Reclamation. This study aimed to analyze the effect each method produces in the resulting flood hydrographs. The SCS method is quite sensitive in relation to the three parameters analyzed. The differences between the values of CN, obtained from the images of high and low resolution, were the ones that resulted in greater differences in flow of peak. The low resolution image tends to underestimate the flow of peak. The methods of temporal distribution of rainfall as Alternating Block and Huff 2°. Quartil, despite being different methods, produced similar results.

Esta pesquisa tem como finalidade discutir os impactos da variabilidade espacial e temporal de precipitações intensas nas vazões de cursos d\'água em bacias urbanizadas mediante a análise de dados históricos da pluviometria obtidos durante eventos críticos. A bacia hidrográfica do rio Tietê, em sua porção mais urbanizada, é a área objeto deste estudo. Após uma revisão sobre o tema na literatura específica, foram desenvolvidas chuvas de projeto com os padrões observados e com padrões teóricos, frequentemente utilizados na geração das tormentas sintéticas. O volume total precipitado foi associado ao período de retorno (TR) de 100 anos, a partir da análise estatística de chuvas pontuais e pela aplicação de fatores de redução de área (FRA) observados na área em estudo e de outras regiões, que vêm sendo utilizados em projetos de drenagem, sem qualquer estudo de validação; o intuito foi o de demonstrar a importância da definição de FRA específicos, a fim de evitar superdimensionamentos e otimizar as soluções. As chuvas de projeto foram aplicadas num modelo matemático de transformação chuva-vazão, devidamente calibrado, para obtenção das vazões de projeto resultantes no limite de jusante da bacia hidrográfica, frente aos diferentes padrões de solicitações hidrológicas. Para auxiliar a calibração do modelo estavam disponíveis dados dos postos telemétricos do Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo - SAISP, curvas-chave e, para melhor representação dos eventos de precipitação observados, pode-se contar com as imagens do radar de Ponte Nova, em complementação às informações da rede de superfície. A comparação dos resultados obtidos no modelo hidrológico mostrou que os efeitos dos parâmetros variáveis (volume, distribuição espacial e temporal) são expressivos na composição dos hidrogramas de projeto. Dos testes realizados, identificaram-se as situações mais e menos críticas para a bacia, em termos de distribuição espacial e temporal e duração da chuva de projeto, além de estabelecer as diferenças no dimensionamento do sistema de drenagem pela adoção de FRA específico. Concluiu-se que, pela metodologia proposta, é possível chegar a vazões máximas de projeto apenas pela simulação de tormentas sintéticas, com diferenças de 10% a 20% das tormentas observadas maximizadas. Há, no entanto, a necessidade de realização de estudos adicionais, tanto para definição dos valores de FRA específicos, quanto de simulação de quantidade maior de padrões críticos observados, para a aplicação prática das indicações desse estudo com maior confiabilidade. / This research aims to discuss the impact of the spatial and temporal variability of heavy rainfall in the river flows in urbanized catchments by the historical rainfall data analysis obtained during critical events. The Tiete River catchment, in its most urbanized portion, is the subject of study of this research. After a review of the subject in the specific literature, design rainfall was developed along with the observed and theoretical patterns, often used in the generation of synthetic storms. The total volume precipitated was associated with the 100 years return period (RP), from the statistical analysis of point rainfall and for the application of areal reduction factors (ARF) observed in the study area and in other regions, which have been used in drainage projects without any validation study; the intention was to demonstrate the importance of the definition of specific ARF, in order to avoid oversizing and optimizing solutions. The design precipitation was applied on rainfall-runoff mathematical model, properly calibrated, so as to obtain the resulting design flow at the downstream boundary of the catchment, facing the different patterns of hydrological solicitations. In order to assist the calibration of the model, available data has been used from telemetric stations of the Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo (São Paulo Flooding Alert System) - SAISP, discharge curves, and for better representation of the observed precipitation events, can be counted on the images taken from the Ponte Nova radar, as a complement to the information from the surface network. The comparison of the results of the hydrological model has shown that the effects of the variable parameters (volume, spatial and temporal distributions) are significant in the composition of the design hydrograph. Out of the performed tests, the most and the least critical situations were identified concerning the catchment in terms of both spatial and temporal distribution as well as the duration of the design storm. Also, the differences in the dimensions of the of the drainage system design were established by the adoption of specific ARF. Thus, it has been concluded, according to the proposed methodology, that it is possible to reach maximum design flow just by simulating synthetic storms, with differences ranging from 10% to 20% of the observed storms maximized. However, there is a need for additional studies, either to set up setting specific values of ARF or to simulate a larger quantity of critical patterns observed, in order to apply the indications of this study with higher reliability.

Esta pesquisa tem como finalidade discutir os impactos da variabilidade espacial e temporal de precipitações intensas nas vazões de cursos d\'água em bacias urbanizadas mediante a análise de dados históricos da pluviometria obtidos durante eventos críticos. A bacia hidrográfica do rio Tietê, em sua porção mais urbanizada, é a área objeto deste estudo. Após uma revisão sobre o tema na literatura específica, foram desenvolvidas chuvas de projeto com os padrões observados e com padrões teóricos, frequentemente utilizados na geração das tormentas sintéticas. O volume total precipitado foi associado ao período de retorno (TR) de 100 anos, a partir da análise estatística de chuvas pontuais e pela aplicação de fatores de redução de área (FRA) observados na área em estudo e de outras regiões, que vêm sendo utilizados em projetos de drenagem, sem qualquer estudo de validação; o intuito foi o de demonstrar a importância da definição de FRA específicos, a fim de evitar superdimensionamentos e otimizar as soluções. As chuvas de projeto foram aplicadas num modelo matemático de transformação chuva-vazão, devidamente calibrado, para obtenção das vazões de projeto resultantes no limite de jusante da bacia hidrográfica, frente aos diferentes padrões de solicitações hidrológicas. Para auxiliar a calibração do modelo estavam disponíveis dados dos postos telemétricos do Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo - SAISP, curvas-chave e, para melhor representação dos eventos de precipitação observados, pode-se contar com as imagens do radar de Ponte Nova, em complementação às informações da rede de superfície. A comparação dos resultados obtidos no modelo hidrológico mostrou que os efeitos dos parâmetros variáveis (volume, distribuição espacial e temporal) são expressivos na composição dos hidrogramas de projeto. Dos testes realizados, identificaram-se as situações mais e menos críticas para a bacia, em termos de distribuição espacial e temporal e duração da chuva de projeto, além de estabelecer as diferenças no dimensionamento do sistema de drenagem pela adoção de FRA específico. Concluiu-se que, pela metodologia proposta, é possível chegar a vazões máximas de projeto apenas pela simulação de tormentas sintéticas, com diferenças de 10% a 20% das tormentas observadas maximizadas. Há, no entanto, a necessidade de realização de estudos adicionais, tanto para definição dos valores de FRA específicos, quanto de simulação de quantidade maior de padrões críticos observados, para a aplicação prática das indicações desse estudo com maior confiabilidade. / This research aims to discuss the impact of the spatial and temporal variability of heavy rainfall in the river flows in urbanized catchments by the historical rainfall data analysis obtained during critical events. The Tiete River catchment, in its most urbanized portion, is the subject of study of this research. After a review of the subject in the specific literature, design rainfall was developed along with the observed and theoretical patterns, often used in the generation of synthetic storms. The total volume precipitated was associated with the 100 years return period (RP), from the statistical analysis of point rainfall and for the application of areal reduction factors (ARF) observed in the study area and in other regions, which have been used in drainage projects without any validation study; the intention was to demonstrate the importance of the definition of specific ARF, in order to avoid oversizing and optimizing solutions. The design precipitation was applied on rainfall-runoff mathematical model, properly calibrated, so as to obtain the resulting design flow at the downstream boundary of the catchment, facing the different patterns of hydrological solicitations. In order to assist the calibration of the model, available data has been used from telemetric stations of the Sistema de Alerta a Inundações de São Paulo (São Paulo Flooding Alert System) - SAISP, discharge curves, and for better representation of the observed precipitation events, can be counted on the images taken from the Ponte Nova radar, as a complement to the information from the surface network. The comparison of the results of the hydrological model has shown that the effects of the variable parameters (volume, spatial and temporal distributions) are significant in the composition of the design hydrograph. Out of the performed tests, the most and the least critical situations were identified concerning the catchment in terms of both spatial and temporal distribution as well as the duration of the design storm. Also, the differences in the dimensions of the of the drainage system design were established by the adoption of specific ARF. Thus, it has been concluded, according to the proposed methodology, that it is possible to reach maximum design flow just by simulating synthetic storms, with differences ranging from 10% to 20% of the observed storms maximized. However, there is a need for additional studies, either to set up setting specific values of ARF or to simulate a larger quantity of critical patterns observed, in order to apply the indications of this study with higher reliability.