Styrker og begrensninger ved oppgaven og veien videre

5.4.2.1. Precipitação de Projeto

O Gráfico 5.49 e a Tabela 5.53 mostram os ietogramas obtidos para as chuvas simuladas utilizando a distribuição de Huff, 1º quartil. Em azul estão mostradas as precipitações obtidas pela equação de chuvas atual e em vermelho as precipitações acrescidas de um percentual de 9,5%.

Gráfico 5.49 - Ietogramas de projeto

Tabela 5.53 - Ietograma de projeto

Tempo Precipitação pela Equação de Chuvas [mm] Precipitação estimada com 11,5% [mm]

[min] 10 anos 25 anos 50 anos 100 anos 10 anos 25 anos 50 anos 100 anos

10 9,55 11,24 12,50 13,74 11,45 13,48 14,98 16,48 20 19,79 23,30 25,90 28,49 23,73 27,94 31,06 34,16 30 15,02 17,68 19,66 21,62 18,01 21,20 23,57 25,92 40 8,39 9,87 10,98 12,07 10,06 11,84 13,16 14,47 50 5,13 6,04 6,72 7,39 6,15 7,24 8,05 8,86 60 3,83 4,51 5,01 5,51 4,59 5,41 6,01 6,61 70 3,32 3,91 4,35 4,78 3,98 4,69 5,21 5,73 80 2,02 2,38 2,64 2,91 2,42 2,85 3,17 3,48 90 1,74 2,04 2,27 2,50 2,08 2,45 2,72 3,00 100 1,74 2,04 2,27 2,50 2,08 2,45 2,72 3,00 110 1,17 1,38 1,53 1,68 1,40 1,65 1,84 2,02 120 0,57 0,67 0,74 0,81 0,68 0,80 0,89 0,98 Total 72,2 85,1 94,6 104,0 79,1 93,1 103,5 113,9

5.4.2.2. Parâmetros para simulação hidrológica

A bacia hidrográfica estudada foi subdividida em 17 sub-bacias tendo em vista a necessidade de determinar as vazões de projeto em diferentes pontos da bacia para verificação e dimensionamento do sistema de macrodrenagem. A Tabela 5.54 mostra os parâmetros hidrológicos utilizados na simulação.

Tabela 5.54 - Parâmetros para simulação hidrológica

Sub-bacia Área CN Ltalvegue tc

[km2] [m] [min] 1 0,407 86 950 17,9 2 0,407 86 1271 20,6 3 0,839 86 2198 28,3 4 0,152 86 900 17,5 5 0,203 86 979 18,2 6 0,367 86 797 16,6 7 0,019 86 188 11,6 8 0,104 86 734 16,1 9 0,119 86 628 15,2 10 0,251 86 934 17,8 11 0,374 86 1037 18,6 12 0,157 86 780 16,5 13 0,281 86 795 16,6 14 0,192 86 640 15,3 15 0,414 86 1221 20,2 16 0,350 86 974 18,1 17 0,080 86 431 13,6 ATotal = 4,716

A Figura 5.1 mostra a topologia da bacia utilizada na simulação hidrológica contendo as suas subdivisões e os nós de cálculo de vazões. Destaca-se que o trecho do projeto analisado neste trabalho está localizado entre os nós 21 e 22. Figura 5.1 - Planta de topologia da bacia hidrográfica para simulação hidrológica

Base cartográfica: Mapa Digital da Cidade (MDC, 2014) Elaboração do mapa: Coelho (2014)

5.4.2.3. Resultados da simulação hidrológica

Os resultados das simulações hidrológicas mostraram que o aumento em 9,5% da precipitação de projeto acarretaram no aumento entre 27,5% e 36,8% das vazões simuladas.

Este aumento significativo se justifica devido ao método de transformação chuva-vazão que foi utilizado, o SCS. Como o método considera uma parcela de perdas por infiltração no início da simulação, o acréscimo de 9,5% na precipitação total representou um aumento entre 27,5% e 36,8% da precipitação efetiva. Os resultados também indicam que quanto menor é a bacia e tempo de retorno avaliado, maior é a influência do aumento da precipitação sobre as vazões resultantes.

Neste projeto de canalização a vazão de projeto utilizada no seu dimensionamento corresponde ao nó 22 onde foram obtidos os valores para os dois cenários simulados conforme mostrado na Tabela 5.55.

Tabela 5.55 - Vazões de pico no nó 22 para os cenários simulados e diferenças percentuais

A Tabela 5.56 mostra todas as vazões de pico resultantes da simulação hidrológica assim como as diferenças percentuais entre os dois cenários.

Tabela 5.56 - Vazões de pico (m3/s) para os cenários simulados e diferenças percentuais Tempo de

Retorno

Vazão de pico [m3/s]

[anos] Cenário1 Cenário2 Diferença

10 42,3 55,9 32,2% 25 54,4 70,9 30,3% 50 63,6 82,2 29,2% 100 72,9 93,6 28,4% Nó de simulação

TR = 10 anos TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos

1 2 % 1 2 % 1 2 % 1 2 % 1 5,0 6,6 32,0% 6,5 8,4 29,2% 7,6 9,8 28,9% 8,7 11,2 28,7% 2 9,3 12,6 35,5% 12,2 16,2 32,8% 14,4 19,0 31,9% 16,7 21,7 29,9% 3 8,9 11,8 32,6% 11,4 15,2 33,3% 13,6 17,9 31,6% 15,7 20,6 31,2% 4 18,0 24,4 35,6% 23,6 31,5 33,5% 28,0 36,8 31,4% 32,4 42,3 30,6% 5 19,6 26,4 34,7% 25,6 34,1 33,2% 30,4 40,1 31,9% 35,2 46,0 30,7% 6 22,0 29,1 32,3% 28,3 37,6 32,9% 33,4 44,2 32,3% 38,8 50,8 30,9% 7 23,6 31,2 32,2% 30,3 39,6 30,7% 35,5 45,9 29,3% 40,7 52,3 28,5% 8 4,6 6,0 30,4% 5,9 7,6 28,8% 6,9 8,8 27,5% 7,8 10,1 29,5% 9 4,8 6,3 31,3% 6,2 8,0 29,0% 7,2 9,3 29,2% 8,2 10,7 30,5%

Tabela 5.56 - Vazões de pico (m/s) para os cenários simulados e diferenças percentuais (continuação)

5.4.2.4. Dimensionamento hidráulico

O trecho de canalização analisado foi dimensionado para atender as vazões de projeto obtidas no nó 22 para o tempo de retorno de 100 anos. Durante os dois dimensionamentos, buscou-se alterar apenas a largura do canal mantendo os outros parâmetros como altura, declividade e o coeficiente de rugosidade.

No projeto inicial, elaborado a partir da vazão obtida no cenário 1, o trecho de canalização foi concebido em concreto com geometria retangular, largura de 6,00 m, altura de 3,00 m e declividade de 0,0035 m/m. A Tabela 5.57 resume as características do canal e a Tabela 5.58 os resultados da verificação hidráulica. Tabela 5.57 - Dimensionamento do canal para o cenário 1

Nó de simulação

TR = 10 anos TR = 25 anos TR = 50 anos TR = 100 anos

1 2 % 1 2 % 1 2 % 1 2 % 10 27,3 36,1 32,2% 35,1 46,2 31,6% 41,1 54,2 31,9% 47,6 62,4 31,1% 11 28,8 38,4 33,3% 37,3 49,1 31,6% 43,9 57,1 30,1% 50,5 65,2 29,1% 12 3,1 4,1 32,3% 4,0 5,2 30,0% 4,7 6,0 27,7% 5,4 6,9 27,8% 13 31,3 41,7 33,2% 40,5 53,1 31,1% 47,5 61,8 30,1% 54,6 70,5 29,1% 14 32,9 43,4 31,9% 42,2 55,9 32,5% 49,8 65,5 31,5% 57,6 75,1 30,4% 15 1,9 2,6 36,8% 2,5 3,3 32,0% 2,9 3,8 31,0% 3,3 4,3 30,3% 16 34,0 45,4 33,5% 44,1 58,4 32,4% 52,1 68,3 31,1% 60,1 78,3 30,3% 17 36,7 48,5 32,2% 47,2 61,6 30,5% 55,2 71,4 29,3% 63,3 81,3 28,4% 18 38,1 50,6 32,8% 49,2 64,4 30,9% 57,7 74,9 29,8% 66,3 85,4 28,8% 19 39,5 52,1 31,9% 50,7 66,0 30,2% 59,2 76,8 29,7% 67,8 87,9 29,6% 20 4,3 5,7 32,6% 5,5 7,2 30,9% 6,5 8,4 29,2% 7,4 9,6 29,7% 21 41,6 54,7 31,5% 53,2 69,9 31,4% 62,5 81,5 30,4% 71,9 93,2 29,6% 22 42,3 55,9 32,2% 54,4 70,9 30,3% 63,6 82,2 29,2% 72,9 93,6 28,4% Largura Altura n Manning Declividade Qadmissível [m] [m] [m/m] [m3/s] 6,00 3,00 0,018 0,0035 77,5

Tabela 5.58 - Verificação hidráulica do canal para o cenário 1

No cenário 2, a largura do canal aumentou para 7,25 m ao manter a mesma borda livre em relação ao cenário 1 assim como as demais características como resumido na Tabela 5.59. A Tabela 5.60 mostra a verificação hidráulica do canal para o cenário 2.

Tabela 5.59 - Dimensionamento do canal para o cenário 2

Tabela 5.60 - Verificação hidráulica do canal para o cenário 2

5.4.2.5. Estimativa de custos

A partir do dimensionamento hidráulico do canal juntamente com as características do projeto de geotecnia, fundações e estrutura conforme mostrado na Figura 5.2, foi elaborado o orçamento das obras com o intuito de avaliar a diferença nos custos. O orçamento foi elaborado considerando os trabalhos de limpeza do terreno, movimento de terra, materiais e canteiro de obras. Neste orçamento não foram considerados os custos com demolições e desapropriações que podem variar muito de acordo com o projeto e os custos com o Acompanhamento Técnico da Obra (A.T.O.) e elaboração do projeto executivo.

Tempo de Retorno Qpico Nível d’Água Velocidade Área molhada Borda Livre [anos] [m3/s] [m] [m/s] [m2] [m] 10 42,3 1,93 3,7 11,6 1,07 25 54,4 2,31 3,9 13,9 0,69 50 63,6 2,59 4,1 15,5 0,41 100 72,9 2,87 4,2 17,2 0,13 Largura Altura _n Manning Declividade Qadmissível [m] [m] [m/m] [m3/s] 7,25 3,00 0,018 0,0035 103,9 Tempo de Retorno Qpico Nível d’Água Velocidade Área molhada Borda Livre [anos] [m3/s] [m] [m/s] [m2] [m] 10 55,9 1,99 3,9 14,4 1,01 25 70,9 2,35 4,2 17,0 0,65 50 82,2 2,61 4,3 18,9 0,39 100 93,6 2,87 4,5 20,8 0,13

Figura 5.2 - Seção típica do projeto do canal

Os dois orçamentos elaborados mostraram uma diferença de

aproximadamente 7,7% nos custos das obras conforme resumido na Tabela 5.61. As planilhas dos orçamentos completos são apresentadas no Apêndice E.

Tabela 5.61 - Resumo dos custos da canalização

A análise de custos realizada mostra o impacto do aumento entre 7,6% e 9,5% da precipitação de projeto sobre os custos de obras de infraestrutura de drenagem urbana, entre 6% e 11%, que são valores significativos para o orçamento de um município como São Paulo. Deve-se destacar que em uma metrópole como essa, ainda há diversas regiões que sofrem com a carência e/ou ausência de infraestrutura de drenagem, tornando difícil pensar em adaptar os sistemas existentes ao considerar o aumento das vazões de cheia e buscar a manutenção do nível de proteção do sistema atual. Entretanto, devido à proporção da influência das áreas urbanizadas sobre a hidrologia e ao potencial de danos que podem ser

Descrição Cenário 1 Cenário 2

[R$] [R$]

1. Serviços Preliminares: 15.666,35 17.675,28

2. Movimento de Terra: 383.364,23 424.373,91

3. Estruturas de Concreto, Fundações e Materiais: 1.422.615,79 1.520.866,09

Total da Obra: 1.822.146,37 1.962.915,27

4. Canteiro de Obras: 54.664,39 58.887,46

Total da Obra sem BDI: 1.876.810,76 2.021.802,73

BDI (37,3%): 700.050,41 754.132,42 Total da Obra com BDI: 2.576.861,17 2.775.935,15

causados pelas inundações, é justificável buscar métodos que representem as chuvas críticas com maior eficiência. Portanto, surge o desafio de conciliar a adaptação dos sistemas existentes, ao mesmo tempo em que se trabalha para alcançar a universalização dos serviços de drenagem urbana para a população.

6. CONCLUSÕES

A análise estatística realizada mostrou que a precipitação total anual possui um comportamento não estacionário em três dos seis postos pluviométricos estudados com a constatação do aumento da média e da variância ao longo do tempo. Do ponto de vista do gerenciamento de sistemas de recursos hídricos, tais como reservatórios para abastecimento e geração de energia, o aumento da variabilidade implicaria no aumento de ocorrência de valores mais extremos (mínimos e máximos) e poderia gerar a necessidade de reservar maiores volumes de água para o atendimento de uma mesma demanda. Por outro lado, durante os períodos chuvosos, os reservatórios que possuíssem volumes de espera para o controle de cheias em grandes bacias também precisariam avaliar a necessidade de adaptações das regras de operação para lidar com a não estacionariedade da precipitação.

Ao analisar a precipitação máxima diária anual, dois postos apresentaram aumentos significativos entre os anos de 1997 e 2012. O aumento entre 7,6% e 9,5% da precipitação total pode acarretar no aumento entre 28% e 32% do escoamento superficial para tempos de retorno entre 10 e 100 anos. Além disso, o aumento do custo de obras de sistemas microdrenagem pode variar entre 6% e 11%, enquanto no caso de canais de macrodrenagem esta variação manteve-se em torno de 7,7%. Estes resultados demonstram os impactos da não estacionariedade sobre o escoamento superficial, dimensionamento de sistemas de drenagem e custos de obras que poderão servir como subsídio para o planejamento e tomada de decisões.

A partir dos resultados obtidos, embora tenham sido constatadas e quantificadas algumas tendências de aumento da precipitação, não é possível afirmar que esse fenômeno possui um comportamento não estacionário em toda a área de influência dos postos estudados tendo em vista que houve um maior número de casos em que as tendências não foram confirmadas.

Ao escolher uma curva idf existente ou uma série de precipitação para a elaboração de um projeto de engenharia, deve-se atentar para a origem dos dados tendo em vista a possibilidade da série possuir alguma tendência ou mudança que caracterize um comportamento não estacionário. Este tipo de comportamento pode variar em função da duração da série de dados e afetar significativamente os resultados obtidos. Portanto, recomenda-se a aplicação de análises para a

verificação da sua estacionariedade visando a redução dos riscos de falha da obra projetada.

Por fim, visando à continuidade do estudo dessa problemática e busca de novas soluções, sugere-se que seja realizada uma análise dos eventos chuvosos significativos registrados pela rede telemétrica existente com o objetivo de identificar padrões das precipitações para então obter distribuições temporais e espaciais mais adaptadas às diferentes regiões de São Paulo.