Estimativa de tempo de concentração a partir de parâmetros morfométricos e de monitoramento hidrológico em bacias hidrográficas paulistas
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X68805Palavras-chave:
Bacia hidrográfica, Tempo de concentração, Análise morfométricaResumo
Análises morfométricas subsidiam um entendimento das características físicas das bacias hidrográficas e são comumente utilizadas para estimativa de variáveis hidrológicas. O presente trabalho tem como objetivo comparar as características geomorfológicas e o tempo de concentração (Tc) em duas bacias hidrográficas: parte alta do rio Jundiaí (139,3 km2) e rio Piraí (209 km2) pertencentes à bacia hidrográfica do rio Jundiaí, estado de São Paulo. Para o cálculo do Tc foram aplicadas equações empíricas e dados hidrológicos monitorados. Aplicando-se as fórmulas de Tc do Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos, de Ven te Chow e de Kirpich, a bacia do rio Piraí apresentou o maior Tc, com valor médio de 6,29 horas com uma diferença máxima entre os resultados da aplicação das formulas de aproximadamente 27%. O Tc médio para o a bacia do rio Jundiaí foi de 5,18 h, com variação de 25% entre o valor mínimo e máximo encontrados. Aplicando-se o método hidrológico aos dados coletados entre 2018 e 2021 em estações fluviométricas e pluviométricas pertencentes ao Sistema de Alerta à Inundações do Estado de São Paulo (SAISP), verificou-se para a bacia do trecho alto do rio Jundiaí um valor mínimo de 6,83 h e um valor máximo de 23,33 h, com um valor médio de 14,4 h. Para a bacia do rio Piraí, que apresenta uma maior area de drenagem, observaram-se valores superiores, com Tc variando de 17 h até 49 h; o valor médio foi de 36,7 h. Observe-se que o Tc médio para a bacia do rio Piraí foi quase 2,5 vezes maior do que o apresentado na bacia do rio Jundiaí, ainda que os valores de declividade e comprimento do talvelgue não divirjam em proporções significativas, como evidenciado nos resultados encontrados aplicando-se as fórmulas empíricas. As fórmulas baseadas em parâmetros morfométricos subestimaram o Tc em relação aos valores calculados pelo método hidrológico, apresentando um erro de 82% e 64% respetivamente para as bacias do rio Piraí e trecho alto do rio Jundiaí.
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Referências
ALMEIDA, I.K.; ALMEIDA, A.K.; STEFFEN, J.L.; SOBRINHO, T. A. Model for Estimating the Time of Concentration in Watersheds. Water Resour. Manag, 30, 4083–4096. 2016. DOI: 10.1007/s11269-016-1383-x.
ALVARES, C.A.; STAPE, J.L.; SENTELHAS, P.C.; GONÇALVES, J.L.M.; SPAROVEK, G. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift, v. 22, n. 6, p. 711-728, 2013. DOI: 10.1127/0941-2948/2013/0507. Disponível em: https://www.schweizerbart.de/papers/metz/detail/22/82078/Koppen_s_climate_classification_map_for_Brazil. Acesso em: 20 jul. 2021.
BACK, Á. J. Bacias hidrográficas: Classificação e caracterização física. Florianópolis: EPAGRI, 2014. 162p.
BELTRAME, A.V. Diagnóstico do meio físico de bacias hidrográficas – modelo e aplicação. Florianópolis: Ed. UFSC, 1994. 112p.
BLÖSCHL, G. et al. Twenty-three unsolved problems in hydrology (UPH) – a community perspective. Hydrological Sciences Journal, v. 64, p. 1141 – 1158, 2019. DOI: 10.1080/02626667.2019.1620507.
CHARLTON, R. Fundamentals of fluvial geomorphology. London: Routledge, 2008.
CONSÓRCIO PROFILL-RHAMA. Plano de Recursos Hídricos das Bacias Hidrográficas dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí, 2020 a 2035: Relatório Final. Piracicaba (SP), 2020. 712 P.
DAS, S. Hydro-geomorphic characteristics of the Indian (Peninsular) catchments: Based on morphometric correlation with hydro-sedimentary data. Advances in Space Research, v. 67, n. 8, p. 2382-2397, 2021. DOI: 10.1016/j.asr.2021.01.043. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.01.043. Acesso em: 30 jul. 2021.
DRISCOLL M, CLINTON S, JEFFERSON A, MANDA A, MCMILLAN S. Urbanization Effects on Watershed Hydrology and In-Stream Processes in the Southern United States. Water. 2(3):605-648, 2010. DOI: 10.3390/w2030605.
FAN, F.M.; COLLISCHONN, W.; SORRIBAS, M.V.; PONTES, P.R.M. Sobre o início da rede de drenagem definida a partir dos modelos digitais de elevação. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 18, 241-257, 2013. DOI: 10.21168/rbrh.v18n3.p241-257.
GERICKE, O.J. GIS Applications to Investigate the Linkage between Geomorphological Catchment Characteristics and Response Time: A Case Study in Four Climatological Regions, South Africa. Water, 11, 1072, 2019. DOI: 10.3390/w11051072.
GERICKE, O.J.; SMITHERS, J.C. Review of methods used to estimate catchment response time for the purpose of peak discharge estimation. Hydrol. Sci. J., 59, 1935–1971, 2014.
GLOBAL WATER PARTNERSHIP y INTERNACIONAL NETWORK OF BASIN ORGANIZATION. Manual para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos en Cuencas. Francia. (2009). 112 p.
GOERL, R. F.; KOBIYAMA, M.; SANTOS, I. Hidrogeomorfologia: Princípios, Conceitos, Processos e Aplicações. Revista Brasileira de Geomorfologia - v. 13, nº2, p.103-111, 2012.
GRAVELIUS, H. Flusskunde. Goschen Verlagshan dlung Berlin. Em: Zavoianu, I. (Ed.), Morphometry of drainage basins. Amsterdam: Elsevier, 1914.
GRIMALDI, S, PETROSELLI, A, TUARO, F, and PORFIRI, M. Time of concentration: a paradox in modern hydrology. Hydrological Sciences Journal 57 (2): 217–228, 2012. DOI: 10.1080/02626667.2011.644244.
HADLEY, R.F.; SCHUMM, S.A. Sediment sources and drainage basin characteristics in the Upper Cheyenne River basin. USGS water supply paper 1532-B, p 137-196, 1961.
HORTON, R.E. Drainage-basin characteristics. Trans. Am. Geophys. Union 13, p. 350–361, 1932. DOI: 10.1029/TR013i001p00350.
HORTON, R. Erosional development of streams and their drainage basins: hidrophysical approach to quatitative morphology. Geological Society of American Bulletin, New York, v.56. p. 275–370, 1945. DOI: 10.1130/0016-7606(1945)56[275:edosat]2.0.co;2. Disponivel em: https://doi.org/10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2. Acesso em: 31 jul. 2021.
INNOCENTE, C; PEREZ, A. B.; SÁ, J. H. M.; ARIENTI, P. F.; CHAFFE, P. L. B. Combinando geromorfologia e padrões hidrodinâmicos do escoamento de base para melhorar a estimativa do tempo de concentração. In: XXIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2019, Foz do Iguaçú. XXIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2019.
INNOCENTE, C; CHAFFE, P. L. B.; MOTA, A. A.; GRISON, F.; KOBIYAMA, M. Análise do tempo de concentração em quatro bacias experimentais. In: XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2017, Florianópolis. Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2017.
INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS (IPT) & DEPARTAMENTO DE ÁGUAS E ENERGIA ELÉTRICA (DAEE). Cadastramento de pontos de erosão e inundação no Estado de São Paulo. São Paulo. IPT, 2012 (Relatório Técnico 131.057 – 205).
JENSON, S. K.; DOMINGUE, J. O. Extracting topographic sctruture from digital elevation data for geographic information system analysis. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Maryland, USA, v. 54, no. 11, p. 1593-1600, 1988.
JUNIOR, J. E. F.; E BOTELHO, R. G. M. Análise comparativa do tempo de concentração: um estudo de caso na bacia do rio Cônego, município de Nova Friburgo/RJ. XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2011, Maceió. Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2011.
KOBIYAMA, M; GRISON, F.; LINO, J. F. L.; SILVA, R. V. Estimativa morfométrica e hidrológica do tempo de concentração na bacia do campus da UFSC, Florianópolis-SC. ABRH. I Simpósio de Recursos Hídricos Sul-Sudeste. 2006.
MALUTTA, S.; Pscheidt, J. C.; NETO, t. g.; THIESEN, A.; POMPÊO, A.; BONUMÁ, N. B. Estimativa do tempo de concentração na bacia hidrográfica do campus da UFSC em Joinville. In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2017, Florianópolis. Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2017.
MAMÉDIO, F. M. P.; CASTRO, N. M. R.; CORSEUIL, C. W. Tempo de concentração para Bacias Rurais Monitoradas na Região do Planalto Basáltico no Sul do Brasil. REGA - REVISTA DE GESTÃO DE ÁGUA DA AMÉRICA LATINA, v. 15, p. 1-17, 2018.
MANGAN, P.; HAQ, M. A.; BARAL, P. Morphometric analysis of watershed using remote sensing and GIS—a case study of Nanganji River Basin in Tamil Nadu, India,” Arab. J. Geosci., v. 12, n. 6 2019. DOI: 10.1007/s12517-019-4382-4. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s12517-019-4382-4. Acesso em: 30 jul. 2021.
MANSIKKANIEMI, H. The sinuosity of rivers in northern Finland. Publicationes Instituti Geographici Universitatis Turkuensis, v.52, p.16-32, 1970.
MCCUEN, R. H. Uncertainty Analyses of Watershed Time Parameters. Journal of Hydraulic Engineering, v. 14, n. 5, p. 490–498, 2009. DOI: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000011. Disponível em: https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000011. Acesso em: 30 jul. 2021.
MCCULLOCH, J. S. G., ROBINSON, M. History of forest hydrology. Journal of Hydrology, v. 150, p. 189-216, 1993. DOI: 10.1016/0022-1694(93)90111-L. Disponível em: https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90111-L. Acesso em: 30 jul. 2021.
MEZA, J. C. Análisis comparativo de los modelos digitales de elevaciones SRTM y MDE-Ar 2.0 para la identificación de áreas de peligrosidad por inundaciones y anegamientos en un área urbana de llanura. Geográfica Digital. v. 17, p. 44-60, 2020. DOI: 10.30972/geo.17334015. Disponível em: https://revistas.unne.edu.ar/index.php/geo/article/view/4015. Acesso em: 31 jul. 2021.
MILLER, V.C. A quantitative geomorphic study of drainage basin characteristics on the Clinch Mountain area, Virginia and Tennessee, Project NR 389–402. Technical report 3. Department of Geology. ONR, Columbia University, New York, 1953.
MOTA, A.A.; Kobiyama, M. Reconsiderações sobre a Fórmula de Kirpich para o cálculo de tempo de concentração. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 20, p. 55-59, 2015.
MORAIS, R. C. S.; SALES, M. C. L. Extração Automática de Drenagem: uma Análise Comparativa a Partir de Diferentes Ferramentas e Bases de Dados. Revista Brasileira de Geografia Física. v.09, n.06, 1849-1860 2016.
O’CALLAGHAN, J. F.; MARK, D. M. The extraction of drainage networks from elevation data. Computer Vision, Graphics, and Image Processing, ScienceDirect, Elsevier B. V, Amsterdam, v. 28, p. 323-344, 1984.
OLIVEIRA, J.B., CAMARGO, M.N., ROSSI, M., CALDERANO FILHO, B. Mapa pedológico do Estado de São Paulo: legenda expandida. Campinas: Instituto Agronômico/EMBRAPA Solos; v. 1. 64 p. 1999.
RAVAZZANI, G., BOSCARELLO, L., CISLAGHI, A., MANCINI, M. Review of Time-of-Concentration Equations and a New Proposal in Italy. Journal of Hydrologic Engineering, v. 24, 10. 2019. DOI: https://orcid.org/0000-0002-6850-0883.
RODRIGUEZ-ITURBE, I. and VALDES, J. B.: The geomorphologic structure of hydrologic response, Water Resour. Res., 15, 1409–1420, 1979.
RODRIGUEZ-ITURBE, I., GONZALEZ-SANABRIA, M., and BRAS, R. L.: A geomorphoclimatic theory of the instantaneous unit hydrograph, Water Resour. Res., 18, 877–886, 1982.
SADHASIVAM, N., BHARDWAJ, A., POURGHASEMI, H.R, KAMARAJ, N. P. Morphometric attributes-based soil erosion susceptibility mapping in Dnyanganga watershed of India using individual and ensemble models. Environ Earth Sci, v. 79, p. 360, 2020. DOI: 10.1007/s12665-020-09102-3. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s12665-020-09102-3. Acesso em: 31 jul. 2021.
SCHUMM, S.A. The evolution of drainage systems and slopes in Badlands at Perth Amboy. Geological Society America Bulletin, v. 67, p. 597-646, 1956. DOI: http://dx.doi.org/10.1130/0016-7606(1956)67[597:eodsas]2.0.co;2.
SILVEIRA, A. L. L. Desempenho de Fórmulas de Tempo de Concentração em Bacias Urbanas e Rurais. RBRH – Revista Brasileira de Recursos Hídricos. v. 10, n.1, p. 5-23, 2005. DOI: 10.21168/rbrh.v10n1. p5-29. Disponível em: https://www.abrhidro.org.br/SGCv3/publicacao.php?PUB=1&ID=29&SUMARIO=896. Acesso em: 29 jul. 2021.
SOUZA, J. O. P. DE; ALMEIDA, J. D. M. DE. Modelo digital de elevação e extração automática de drenagem: dados, métodos e precisão para estudos hidrológicos e geomorfológicos. Boletim de Geografia, v. 32, n. 2, p. 134 - 149, 2014.
STEFFEN, W. et al. The trajectory of the Anthropocene: The Great Acceleration. The Anthropocene Review. v. 2, n. 1, p. 81-98, 2015. DOI:10.1177/2053019614564785. Disponível em: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/2053019614564785. Acesso em: 30 jul. 2021.
STRAHLER, A.N. Hypsometric (area altitude) analysis of erosional topography. Geology Society American Bulletin, v.63, n.10, p.1117-1142, 1952. DOI: 10.1130/0016-7606(1952)63[1117:HAAOET]2.0.CO;2. Disponível em: https://doi.org/10.1130/0016-7606(1952)63[1117:HAAOET]2.0.CO;2. Acesso em: 30 julho. 2021.
STRAHLER, A. N. Quantitative geomorphology of drainage basins and channel networks. In: Chow. V.T. Handbook of applied hydrology. New York: McGraw-Hill Book Company.
TEWARI, N. K; MISRA, A. K; SHARMA, A. Assessment of geomorphological and hydrological variations in Bhagirathi River Drainage sub-basin with the help of morphometric studies, Journal of Taibah University for Science, 13:1, 1006-1013, 2019. DOI: 10.1080/16583655.2019.1670888.
THOMAS, W. O., MONDE, M. C., & DAVIS, S. R. (2000). Estimation of time of concentration for Maryland streams. Journal of the Transportation Research Board, 1720, 95–99.
TUNDISI, J. G. Novas perspectivas para a gestão de recursos hídricos. Revista USP, (70), 24-35, 2006. DOI: https://doi.org/10.11606/issn.2316-9036.v0i70p24-35.
TUNDISI, J. G. & MATSUMURA-TUNDISI T. Recursos Hídricos no Século 21. Oficina de textos. 328 pp. 2011.
VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1975, 245 p.
WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION E UNITED NATIONS EDUCATIONAL, SCIENTIFIC AND CULTURAL ORGANIZATION. International Glossary of Hydrology, WMO Report No. 385, Geneva, 2012.
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