Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-02Bitstream added on 2014-06-13T20:38:36Z : No. of bitstreams: 1 santim_tgs_me_ilha.pdf: 18665459 bytes, checksum: 8ef69010689f2306d41d9df43eef4563 (MD5) / A expansão das áreas urbanas promove consideráveis alterações no uso e ocupação da terra de uma bacia hidrográfica. Estas novas características condicionam a bacia hidrográfica a um novo regime das variáveis hidrológicas. Desse modo, antecipar o comportamento das variáveis hidrológicas passou a ser o desafio dos planejadores urbanos, pois com a redução de áreas permeáveis o volume que antes infiltrava passa a escoar superficialmente requerendo espaços para ser locado. Com o intuito de locar este acréscimo problemático da vazão as pesquisas em hidráulica e hidrologia passaram a recorrer aos modelos de previsão de vazão. Aos modelos de previsão de vazões somou-se o advento dos programas de geoprocessamento, possibilitando a estruturação de bancos de dados mais detalhados. Assim, este trabalho configurou um banco de dados no ArcMap 9.2 utilizando cartas temáticas confeccionadas no AutoCAD 2000 e planilhas cadastrais sobre o uso e ocupação da terra no Excel 2003 para a sub-bacia hidrográfica do Córrego Sem Nome, localizada no município de Ilha Solteira – SP. Esta bacia hidrográfica tornou-se um caso interessante para estudo, pois além de ser de pequeno porte, área de 3,47 km², em 45 anos deixou de ser rural e passou a ser 100% urbana, sofrendo com intensos processos erosivos. A aplicação do ArcMap 9.2 na determinação dos parâmetros da bacia de drenagem forneceu uma estimativa mais acurada dos coeficiente de runoff, parâmetros da fórmula de Horton e coeficientes de Manning. O Método do Balanço de Massas foi empregado para o cálculo das vazões, a fórmula de Horton para a determinação da infiltração e o método da onda cinética para o cálculo dos tempos de concentração dos trechos a serem analisados. Dessa forma, confeccionou-se um ferramental computacional que possibilitou simulações dos efeitos da urbanização ao longo dos anos... / The urban areas expansion brings significant changes in use and land cover watershed. These new features make the basin to a new system of hydrological variables. Thus, the challenge for urban planners was anticipate the behavior of hydrologic variables because the decrease of permeable areas decreased the volume that infiltrate, increasing runoff, requiring space to be leased. In order to resolve this flood's increase problem researches in hydraulics and hydrology are turning to predictive modeling of flow. Models for forecasting stream flow added to the advent of GIS programs, enabling the structuring more detailed databases. This paper set up a database in ArcMap 9.2 using thematic maps prepared in AutoCAD 2000 and cadastral spreadsheets about the use and land cover in Excel 2003 for the catchment area of the Sem Nome Stream, located in Ilha Solteira- SP, Brazil. This basin has become an interesting case to study, as well as being small, area of 3.47 square kilometers, in 45 years no longer rural and has become 100% urban, suffering from severe erosion. The application of ArcMap 9.2 on watershed parameters determination provides a more accurate estimate of runoff coefficient, of the parameters of the Horton’s formula and of the Manning coefficients. The method of mass balance was used to calculate the flow, the Horton’s formula for determining the infiltration and wave kinetic method for calculating time of concentration of watercourses to be analyzed. Thus, a simulations tool has been concocted turning possible to know the effects of urbanization all over the years, providing the peak flow for each stage of the occupation in the runoff launch. Finally, with the peak flows determined, we evaluated the efficiency of the existing drainage system in the watershed, since it was built along with the city's projected deployment Ilha Solteira – SP, Brazil

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.