Desempenho de fórmulas de tempo de concentração em bacias urbanas e rurais

Abstract

O tempo de concentração é um dos tempos de resposta da bacia hidrográfica mais utilizados no cálculo de chuvas e hidrogramas de projeto. Paradoxalmente, é um parâmetro hidrológico difícil de ser estabelecido com critério pelos projetistas porque há pouca informação sobre a aplicabilidade das diversas fórmulas empíricas disponíveis. É verdade que Kibler (1982) e McCuen et al (1984) são exemplos de fontes bibliográficas importantes que esclarecem vários aspectos sobre origem, uso e aplicabilidade de fórmulas empíricas de tempo de concentração, entretanto paira alguma dúvida sobre o desempenho absoluto e comparativo dessas fórmulas, ainda mais para os que consultam bibliografia em português, apesar do trabalho referencial de Porto (1995). Esta situação motivou a realização do presente artigo com o objetivo de avaliar o erro de 23 fórmulas de tempo de concentração, incluindo aquelas mais encontradas na bibliografia técnica brasileira. Buscou-se confrontar as informações disponíveis sobre a origem das fórmulas e limitações teóricas, com o desempenho obtido em aplicações a bacias urbanas e rurais com dados observados. Vários resultados mostraram que é possível o uso de fórmulas de tempo de concentração para uma faixa de áreas de bacias muito superior às usadas em sua calibração, sobretudo em bacias rurais. No caso de bacias urbanas, as fórmulas com melhor desempenho mostraram uma faixa de erro maior do que as correspondentes em bacias rurais. O estudo não objetivou fazer um ranking de todas as fórmulas, mas fornecer indicadores para uma escolha consciente caso a caso.

Time of concentration is one of the most widely used measures of basin response for calculating design rainfalls and floods. Paradoxically, it is also a hydrological parameter that designers find difficulty in accepting as a criterion, because there is little information about applicability of the various empirical formulas that are available. Although Kibler (1982) and McCuen et al. (1984) are important references which clarify various aspects regarding origin, use and applicability of empirical formulas for concentration time, doubt and uncertainty remain concerning the absolute and comparative performance of these formulas, particularly for those in the Portuguese literature, despite groundbreaking work of Porto (1995). This situation motivated the work reported in the present paper, whose aim was to evaluate errors of 23 formulas for time of concentration, including those most commonly found in the Brazilian technical literature. It aimed to seek out whatever information was available concerning formula origin and theoretical limitations, and to assess performances of the different formulas when tested using data from urban and rural basins. Results showed that it was possible to use time-of-concentration formulas on basins whose areas were much larger than those used to calibrate them, especially under rural conditions. In the case of urban basins, the best-performing formulas for urban use showed wider error bands than the corresponding formulas for use in rural areas. The work did not seek to put all the formulas in order of rank, but to supply indicators for a basis of careful case-by-case selection.