Resposta hidrológica de uma bacia hidrográfica urbana à implantação de técnicas compensatórias de drenagem urbana - Bacia do Córrego do Leitão, Belo Horizonte, Minas Gerais

Intense urbanization results in greater soil sealing and the consequent increase in surface runoff. When high soil sealing rates and high slopes are observed in small watersheds, the occurrence of precipitations of great volumes and short duration increases the great probability for flash floods. Th...

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Detalhes bibliográficos
Autor: Deyvid Wavel Barreto Rosa
Formato: tesis de maestría
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2017
País:Brasil
Recursos:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Repositorio:Repositório Institucional da UFMG
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUBD-AUEEXV
Acesso em linha:http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AUEEXV
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:Técnicas compensatórias em drenagem urbana
Infraestruturas verdes e azuis
Inundações urbanas
Modelagem hidrológica
Manchas de inundação
Inundações Córrego do Leitão, Rio, Bacia (MG)
Hidrologia Modelos
Recursos hídricos Desenvolvimento
Engenharia sanitária
Escoamento urbano
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description Intense urbanization results in greater soil sealing and the consequent increase in surface runoff. When high soil sealing rates and high slopes are observed in small watersheds, the occurrence of precipitations of great volumes and short duration increases the great probability for flash floods. These factors eventually combine in the Leitão stream catchment, causing floods since the beginning of its occupation, which motivated the construction of a detention basin. This study evaluates the hydrological response of the watershed to rainfall-runoff events in the following situations: current scenario; without the detention basin; watershed with maximum soil sealing allowed by legislation; and with green infrastructure implantation in 100%, 50% and 10% of the suitable area. Hydrological modelling was performed using the Storm Water Management Model (SWMM) and the hydraulic using Hec-RAS. Accurate cartographic and topographic bases were obtained, geoprocessing tools were applied and hydrologic characteristics were calculated to construct the scenarios. The rainfall was represented through the data of three raingages located on the watershed. Six level gages installed along the stream provided the data used in the model calibration and validation. Seven events were selected for the calibration and 13 for the validation. The fitness function reached good results: the average Nash-Sutcliffe coefficient was of 0.72, the mean error of peak flow of 11%, and the mean error of runoff volume was 12%. Project rainfalls of 2, 10, 50 and 100 years of return period, with 60 minutes duration were simulated for each scenario, as well as two events selected among the observed ones. In the scenario without the detention basin, an average elevation of 70% in the peak flow along the stretch under the Prudente de Morais Avenue was observed, while an elevation of 10% was observed in the outfall. In the scenario with maximum soil sealing, the outfall peak flow increased 30 %, on average . On the other hand, in the scenario with green infrastructure implementation in 100%, 50% e 10% of available areas, the outfall peak flow was reduced in 60%, 30% and 5%, respectively. Results evidenced the detention basin efficiency in flood reducing, the importance of green area preservation to reduce the peak flow, as well as the watershed potential to green infrastructures implementation and the hydrological benefits that these can promote, increasing infiltration and reducing runoff.
publishDate 2017
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This study evaluates the hydrological response of the watershed to rainfall-runoff events in the following situations: current scenario; without the detention basin; watershed with maximum soil sealing allowed by legislation; and with green infrastructure implantation in 100%, 50% and 10% of the suitable area. Hydrological modelling was performed using the Storm Water Management Model (SWMM) and the hydraulic using Hec-RAS. Accurate cartographic and topographic bases were obtained, geoprocessing tools were applied and hydrologic characteristics were calculated to construct the scenarios. The rainfall was represented through the data of three raingages located on the watershed. Six level gages installed along the stream provided the data used in the model calibration and validation. Seven events were selected for the calibration and 13 for the validation. The fitness function reached good results: the average Nash-Sutcliffe coefficient was of 0.72, the mean error of peak flow of 11%, and the mean error of runoff volume was 12%. Project rainfalls of 2, 10, 50 and 100 years of return period, with 60 minutes duration were simulated for each scenario, as well as two events selected among the observed ones. In the scenario without the detention basin, an average elevation of 70% in the peak flow along the stretch under the Prudente de Morais Avenue was observed, while an elevation of 10% was observed in the outfall. In the scenario with maximum soil sealing, the outfall peak flow increased 30 %, on average . On the other hand, in the scenario with green infrastructure implementation in 100%, 50% e 10% of available areas, the outfall peak flow was reduced in 60%, 30% and 5%, respectively. Results evidenced the detention basin efficiency in flood reducing, the importance of green area preservation to reduce the peak flow, as well as the watershed potential to green infrastructures implementation and the hydrological benefits that these can promote, increasing infiltration and reducing runoff. A intensa urbanização resulta na maior impermeabilização do solo e no consequente aumento do escoamento superficial, contribuindo para o aumento do potencial de ocorrência de inundações. Quando altas taxas de impermeabilização e altas declividades são observadas em bacias pouco extensas, na ocorrência de precipitações de grande volume e curto período de duração, há grande probabilidade de formação de enxurradas. Na bacia do córrego do Leitão, eventualmente esses fatores se combinam, ocasionando enxurradas e inundações desde o início de sua ocupação, o que motivou a construção de uma bacia de detenção que amortece parte das cheias. Este estudo avalia a resposta hidrológica da bacia hidrográfica a eventos chuva-vazão nas seguintes situações: cenário atual; sem a bacia de detenção; com máxima impermeabilização permitida pela legislação; e com implantação de infraestruturas verdes em 100%, 50% e 10% da área impermeável da bacia. A modelagem hidrológica foi realizada por meio do software Storm Water Management Model (SWMM) 5.1 e a hidráulica pelo HEC-RAS. Para a construção dos cenários foram obtidas precisas bases cartográficas e topográficas da bacia, aplicadas ferramentas de geoprocessamento e calculadas as características hidrológicas. A precipitação foi representada através dos dados de três estações pluviométricas localizadas na bacia. Seis estações linimétricas instaladas ao longo do curso do córrego forneceram os dados utilizados na calibração e validação dos parâmetros do modelo hidrológico. Foram selecionados sete eventos para a calibração e 13 eventos para a validação. As funções objetivo alcançaram resultados satisfatórios: a média do coeficiente de Nash-Sutcliffe foi de 0,72, do erro percentual da vazão de pico de 11% e do erro percentual do volume escoado de 12%. Precipitações de projeto de tempos de retorno de 2, 10, 50 e 100 anos, com a duração crítica de 60 minutos foram simuladas para cada cenário, bem como dois eventos selecionados dentre os observados. Para o cenário sem a bacia de detenção, foi observada uma elevação média da vazão de pico da ordem de 70% no trecho ao longo da Avenida Prudente de Morais, enquanto no exutório o aumento foi de 10%. No cenário de máxima impermeabilização, a vazão de pico no exutório sofreu elevação média de 30%. Já nos cenários de implantação das infraestruturas verdes em 100%, 50% e 10% das áreas disponíveis, a vazão de pico foi reduzida, em média, em 60%, 30% e 5%, respectivamente. Os resultados evidenciam a eficiência da bacia de detenção no amortecimento de cheias, a importância da preservação dos remanescentes de áreas verdes na bacia para a redução da vazão de pico, bem como as potencialidades da bacia para implantação de infraestruturas verdes e os benefícios hidrológicos que estas podem promover, de aumento da infiltração e redução do escoamento superficial. Universidade Federal de Minas Gerais UFMG http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AUEEXV
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publishDateSort 2017
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Universidade Federal de Minas Gerais
score 6,924472

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