Duração da chuva e hidrograma de projeto

Por Prof. Carlos E. M. Tucci

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A vazão máxima e o hidrograma de projeto são utilizados para o dimensionamento de obras hidráulicas. Geralmente não existem dados de medições de vazões e o recurso usual é utilizar métodos como o método racional e o hidrograma de projeto obtido com base nas precipitações máximas.

O método racional é usado para bacias pequenas de até 8 km² e considera a chuva com duração igual ao tempo de concentração. Todavia, este critério não é válido quando envolve um reservatório. Neste caso, deve-se maximizar o volume com uma duração de chuva variável. Em Tucci (2000) é deduzida a equação para maximizar o volume em função da duração da chuva variável.

Para exemplificar estas condições, foi utilizada a chuva de Brasília com 10 anos de tempo de retorno e um reservatório com saída de 24,4 l/(s.ha), área impermeável de 35%, e uma bacia com 15 min de tempo de concentração. Qual é o volume máximo (em m3/ha) para manter esta vazão de saída? Na figura 1 abaixo é apresentado o gráfico que relaciona a duração da chuva (min) e o Volume (m3/ha). Considerando a chuva com 15 min de duração o volume máximo fica 72,52 m3/ha e claramente pode-se ver na figura que não é o volume máximo, que é de 205,4 m3/ha que ocorre na duração de 60 min. A metodologia descrita no referido artigo acima maximiza este volume. 

Este tipo de cenário é ainda mais crítico em drenagem urbana porque os tempos de concentração são pequenos e seleciona-se somente uma parte da chuva e, quando isso acontece, o volume antecedente enche o reservatório antes da ocorrência da maior intensidade.

No caso de bacias maiores e usando hidrograma de projeto, não basta uma duração de chuva um pouco maior que o tempo de concentração, pois na simulação é considerado que o reservatório no início está vazio e isto geralmente não acontece. Devido a isso, usualmente recomenda-se usar uma duração de 24 horas, mesmo assim depende dos volumes que estão sendo simulados.

Grandes volumes podem necessitar durações ainda maiores. Aumentando a duração não é possível usar a versão do HEC HMS (muito usado para este tipo de simulação), que simula eventos, pois não desenvolve o balanço de água no solo e praticamente toda a precipitação gera escoamento. Neste caso é necessário usar a versão de série contínua ou outro modelo.

O conceito hidrológico de duração da chuva igual ao tempo de concentração não pode ser usado para projetos que envolvam volumes.

O modelo HEC–HMS (também chamado de SCS) se tornou popular pela facilidade de determinar parâmetros como o CN, que faz a separação de escoamento, mas apresenta tendência de superestimar as vazões máximas e os volumes dos hidrogramas.

Figura 1 Variação do volume em função da duração chuva para o exemplo

Recentemente, publiquei um artigo (Tucci, 2025) que mostra como é possível obter o valor do CN com base em regionalização de vazão e uso do método de Monte Carlo, o que ajuda a minimizar os erros de estimativa dos valores. Um cuidado especial é que a regionalização deve ser representativa para a bacia em estudo.

Os artigos citados estão disponíveis no site: www.ABRHidro.org.br. Procurar por Publicações, entrar em REGA – Revista de Gestão de Água da América Latina e procurar o ano e o artigo, ou em RBRH e acessar a publicação de acordo com as instruções da ABRHidro.

Referências

TUCCI, C.E.M., 2000. Coeficiente de Escoamento e vazão máxima de bacias urbanas. RBRH – Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 5, n. 1, p. 61–68.

TUCCI, C. E. M. (2025). Estimativa da vazão máxima e hidrograma de projeto em pequenas bacias. Revista de Gestão de Água da América Latina, 22, e12. https://doi.org/10.21168/rega.v22e12