7 Drenagem Urbana Ciclo Hidrológico. Nuvem de chuva (vapor condensado) Formação de nuvem (vapor) Evaporação e transpiração de plantas e árvores

Transcrição

1 7 Drenagem Urbana Nuvem de chuva (vapor condensado) Ciclo Hidrológico Escoamento superficial Retenção Evaporação e transpiração de plantas e árvores Formação de nuvem (vapor) Radiação solar Infiltração Evaporação do lago Infiltração/ Recarga Zona saturada Água subterrânea

2 A - Coeficiente de deflúvio (c) ou Coeficiente de escoamento superficial Posteriormente evapora Interceptada por obstáculos CHUVA Atinge o solo Retida em depressões do terreno Infiltra Escoa pela superfície Q=c.i.A Vol. esc. c Vol. prec Distribuição da chuva na bacia Duração e intensidade da chuva Rede de drenagem Uso do solo Direção do deslocamento da tempestade em relação ao sistema de drenagem Coeficiente de deflúvio Tipo de solo Precipitação antecedente Condição da umidade do solo

3 Tabelas:

4

5 Sistema Urbano de Drenagem Pluvial Sistema Separador Sistema Unitário Água Pluvial Esgoto sanitário Água Pluvial Esgoto doméstico Esgoto industrial Água de infiltração Contribuição Pluvial Parasitária COLETA COLETA COLETA RIO TRATAMENTO Definições: NBR 9648/Nov1986 DISPOSIÇÃO FINAL

6 Sistema Unitário Água Pluvial Esgoto sanitário Esgoto doméstico Esgoto industrial Água de infiltração Contribuição Pluvial Parasitária 6

7 Sistema separador Água Pluvial Esgoto sanitário Esgoto doméstico Esgoto industrial Água de infiltração Contribuição Pluvial Parasitária 7

8 7.3 Drenagem urbana Projeto de Microdrenagem Inicia nas edificações, seus coletores pluviais. Sistema inicial de drenagem urbana: leito das ruas (guias e sarjetas), bocas-de-lobo e galerias Traçados das ruas, largura, topografia Fonte: [Ref 1,2] Projeto de Macrodrenagem Escoamento final das águas pluviais provenientes do Sistema Inicial de Drenagem Urbana Rede física: principais talvegues (fundo de vale) sempre existe Constitui-se basicamente: canais naturais ou artificiais, galerias de grandes dimensões, estruturas auxiliares e obras de proteção contra erosão. Interesse maior na área total da bacia: seu escoamento natural, sua ocupação e cobertura, os fundos de vale, os cursos de água, aspectos sociais (canalização de um córrego pode não ser benéfica à população) Hidráulica de canais 8

9 1 - VAZÃO DE DIMENSIONAMENTO: Método Racional Q cia Microdrenagem Máxima vazão provocada por uma chuva de intensidade uniforme. Ocorre quando toda a bacia passa a contribuir para a seção em estudo. Tempo necessário para que isso ocorra: t c Q: vazão de pico c: coeficiente de deflúvio i : intensidade média da precipitação sobre toda a bacia, de duração igual ao t c A: área da bacia Uso com cautela, pois envolve várias simplificações Quanto maior a área mais impreciso o método Aplicação para bacias pequenas: A 5 km² (Linsley & Franicini) 9

10 Cálculo do coeficiente de escoamento de um determinado quarteirão: Secretaria Técnica do Projeto Noroeste: C 0,9 A 0,9 A 0,3A 0,15A T Rp A Q Rnp Aq Sucepar (Suderhsa, atual Instituto das Águas do Paraná): C 0,8 A A coberta coberta 0,3A A descoberta descoberta A T : Área de telhados A Rp : Área de ruas pavimentadas A Rnp : Área de ruas não pavimentadas A Aq : Área de quintais A Q : Área do quarteirão 10

11 B - Área contribuinte B1) A nível de bacia e sub-bacia hidrográfica Individualização da bacia contribuinte: traçado em planta topográfica. B.2) A nível de quarteirão Sucepar (Suderhsa, atual Instituto das Águas do Paraná): Dividir os quarteirões pelas bissetrizes. ESCALA: Bacias urbanas: escala 1:5.000 (curvas de nível a cada 5m) Estudos mais detalhados: escala 1:2.000 (curvas de nível a cada metro) 11

12 Secretaria Técnica do Projeto Noroeste: 12

13 Secretaria Técnica do Projeto Noroeste: 13

14 Secretaria Técnica do Projeto Noroeste: 14

15 15

16 C - Intensidade média da precipitação (i) Neste método considera-se: valor médio no tempo e no espaço. É relacionada com a duração da chuva crítica e o período de retorno T r Normalmente tempo de concentração da bacia Admite-se que o T r da precipitação seja o mesmo da cheia que ela provoca. Para um pluviógrafo isolado, pode-se determinar a equação da chuva: Não é exatamente verdadeiro. i K. T ( t t m r n 0) i - intensidade máxima média para duração t; t 0, C e n são parâmetros a determinar K fator de freqüência

17 C.1 - Tempo de recorrência: Microdrenagem: 3 anos Macrodrenagem: 5 anos Barragens Galerias de águas pluviais Canais em terra Pontes e bueiros mais importantes, e que dificilmente permitirão ampliações futuras Obras em geral em pequenas bacias urbanas a anos 5 a 10 anos 10 anos 25 anos 5 a 50 anos 17

18 C.2 - Tempo de duração da chuva: No método racional: tempo de duração da chuva = tempo de concentração da bacia t c = t i + t p Ver: TH024 - Hidrologia Tempo de percurso dentro da galeria (min) Tempo de escoamento superficial ou de entrada (min) Várias fórmulas empíricas, ábacos, dentre eles: Kirpich t i t c 3 L 57 H 0,385 t c : Tempo de concentração (min) L: Extensão do talvegue principal (km) H: Diferença de nível entre o ponto mais afastado e o ponto considerado (m) 18

19 Meio-fio Elementos de captação e transporte Sarjeta e Sarjetões Boca de lobo Tubos de ligação Caixas de ligação Poços de visita Galerias 19

20 a) Sarjetas e Sarjetões SARJETAS Calhas formadas por faixas da via pública e o meio-fio (guia) SARJETÕES Faixas nos cruzamentos de ruas Comportamento como canais de seção triangular. Dimensionamento: Não considera sua função hidráulica. interesse: Capacidade hidráulica Chuva Q máx de escoamento Fórmula de Manning Q = A n R H 2/3 I 1/2 Posicionamento das bocas de lobo n = 0,016 (concreto rústico) 20

21 b) Boca de Lobo [Ref.1] A capacidade hidráulica pode ser considerada como a de um vertedor de parede espessa: Q = 1,71 L H 3/2 (m³/s) L: comprimento da abertura (m) H: altura da água nas proximidades (m) 21

22 Boca de lobo com grelha Leito da via [Ref.1] Tubo E entrada pela guia 22

23 [Ref.1] 23

24 [Ref.1] 24

25 25

26 26

27 c) Galerias Dimensionamento pode ser através de Manning. Q p = πd2 4n V p = 1 n D 4 D 4 2/3 I 1/2 2/3 I 1/2 Com a relação Q/Q p : Tabela: Condutos circulares parcialmente cheios. Relações baseadas na equação de Manning: Y/D R H /D A/D² V/V p Q/Q p Q p : Vazão a seção plena V p : Velocidade a seção plena 0,22 0,1312 0,1281 0,6506 0, ,23 0,1364 0,1365 0,6677 0,11602 Y D Determina-se: V, A, R H e Y/D 27

28 Regras básicas de projeto Escoamento nas galerias: conduto livre, em regime permanente e uniforme Nas seções circulares: Diâmetro mínimo: 300mm Dimensionamento a seção plena ou Y=0,95D Nas seções retangulares: Altura mínima: 0,50m 300 mm Dimensionamento: Altura livre mínima=0,10h 28

29 Velocidade Mínima (recomendado 0,75m/s) Máxima (recomendado 5m/s) Declividade Declividade econômica = I terreno Recobrimento mínimo: 1m Profundidade máxima: 3,5m 29

30 [Ref.3] 30

31 São Paulo TH028 - Saneamento Ambiental I 31

32 Explosão demográfica Fonte: revista exame 1999 TH028 - Saneamento Ambiental I 32

33 TH028 - Saneamento Ambiental I 33

34 Alterações no ciclo A nível global: Emissões de gases para a atmosfera produz aumento no efeito estufa, alterando as condições das emissões da radiação térmica; A nível local: obras hidráulicas atuam sobre rios, lagos e oceanos; desmatamento; a urbanização. 34

35 Enchentes Q=c.i.A 35

36 TH028 - Saneamento Ambiental I

37

38 Rio Sagrado III, na PR-408

39 22/03/2014

40 22/03/2014

41 Chuvas fortes no Sul do País provocaram deslizamentos Gazeta do Povo 23/09/2013 O Rio Itajaí-Açu ultrapassou o nível normal em dez metros em Rio do Sul, no Vale do Itajaí, e inundou boa parte da cidade: 1,5 mil pessoas estão fora de suas casas A primavera começou oficialmente ontem com fortes pancadas de chuva na Região Sul do país. Desde a tarde da última sexta-feira, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná sofrem a influência de uma frente fria que trouxe muita chuva, raios, vendavais e granizo. A frente se desloca rapidamente e deve atingir São Paulo hoje. 41

42

43 8/6/14 CIC às margens do Contorno Sul 62&tit=Prefeitura-declara-estado-de-alerta-em-Curitiba CIC - Bairro Vitória Régia

44 8/6/14 Bairro Fazendinha Bairro Fazendinha Bairro Cascatinha 62&tit=Prefeitura-declara-estado-de-alerta-em-Curitiba

45 8/6/14 Bairro Hauer Campo Magro

46 Parque Barigui 8/6/14 Parque Barigui Parque Barigui Parque Tingui

47 Dezenove estradas têm interdições por causa da chuva no Paraná São 16 rodovias estaduais com restrições total ou parcial e outros três em estradas federais. Polícias alertam para possibilidade de haver novas quedas de barreira Prefeitura declara estado de alerta em Curitiba Medida será oficializada em Diário Oficial e deixará servidores em alerta para serem convocados no auxílio a afetados pelas chuvas. 15 mil pessoas foram vítimas dos estragos em dez bairros da capital Alagamentos provocam protestos em ao menos três bairros em Curitiba Além dos protestos, quedas de barreira e deslizamentos de terra interditaram estradas 8/6/14

48 8/6/14 7/6/14 Um longo congestionamento se formou no Contorno Sul

49 Cheia no rio Iguaçu inunda passarelas e suspende passeios nas Cataratas 8/6/ :58h As fortes chuvas da última semana e a liberação do excedente de água na usina de Salto Caxias provocaram a súbita elevação do nível do rio Iguaçu na região das Cataratas milhões de L/s nas Cataratas do Iguaçu, 16 vezes acima do normal para esta época do ano.

50 09/06/14

51 Relevo: Fatores de influência do hidrograma Densidade de drenagem, declividade do rio ou da bacia, capacidade de armazenamento e forma Forma da bacia Tipo radial: concentra o escoamento antecipando e aumentando o pico em relação a uma bacia mais alongada, que tem escoamento predominante no canal principal e percurso mais longo até a seção principal, amortecendo as vazões. RTK 51

52 Boa drenagem e grande declividade Hidrograma íngreme com pouco escoamento de base. Ex: bacias de cabeceira Grandes áreas de inundação Amortecem o escoamento e regularizam o fluxo. RTK 52

53 Cobertura da bacia A vegetação tende a retardar o escoamento e aumentar as perdas por evapotranspiração. Nas bacias urbanas, onde a cobertura é alterada (impermeável), acrescida de uma rede de drenagem mais eficiente, o escoamento superficial e o pico aumentam. RTK 53

54 Aumento da vazao média de cheia 6 a 7 vezes 54

55 Belo Horizonte (Ramos, 1998) 55

56 Curitiba, Porto Alegre e Sao Paulo 56

57 Além da quantidade, impacto na qualidade 57

58 Corpo receptor 58 Prof. Carlos Tucci

59 59 Prof. Carlos Tucci

60 Lixo recolhido na drenagem de SP Prof. Carlos Tucci 60

61 Famoso FUSCA ROLHA (SP) Prof. Carlos Tucci 61

62 Belo Horizonte Prof. Carlos Tucci 62

63 Prof. Carlos Tucci 63

64 Prof. Carlos Tucci 64

65 Lixo retido em detenção Prof. Carlos Tucci 65

66 Qualidade da água pluvial Em algumas situações equivalente a um esgoto doméstico DBO, N, P Metais pesados: Chumbo, Ferro, etc Grande carga no início do escoamento superficial Prof. Carlos Tucci 66

67 Área de risco Prof. Carlos Tucci 67

68 Política de controle Escoar o mais rapidamente possível a precipitação Custo Canais e condutos podem produzir custos 10x maiores que controle na fonte Inundações Leva o problema para jusante 68

69 Princípios modernos na drenagem Controle na fonte O desenvolvimento (ex.: novos loteamentos) não pode aumentar a vazão de pico das condições naturais Planejamento estratégico e integrado Planejar o conjunto da bacia Evitar transferência de impactos para jusante Controle da drenagem na fonte SUDS Sustainable Urban Drainage System Ecosan Ecological Sanitation 69

70 Controle na fonte Pavimento permeável Trincheiras e planos de infiltração Detenção Sem ligação direta com o sistema pluvial Prof. Carlos Tucci 70

71 Infiltração Prof. Carlos Tucci 71

72 Pavimentos permeáveis 72

73 Experimentos com pavimento Prof. Carlos Tucci 73

74 Prof. Carlos Tucci Bloco vazado Concreto poroso 74

75 Trincheira com pavimento Dreno permeável 75

76 Prof. Carlos Tucci 76

77

78

79

80

81

82

83 m.br/por/ecodreno/default. aspx Ecodreno

84 25 galoes 50 galoes

85 Tubo de D=10m Saída 200 m³/s m³

86 Assistir o vídeo: Entre Rios de Caio Ferraz Conta de modo rápido a história de São Paulo e como essa está totalmente ligada com seus rios

87 Bibliografia [Ref.1] AISSE, Miguel Mansur. Drenagem Urbana. In: Fendrich, R.; Oblade, N.L.; Aisse, M.M. & Garcias, C.M Drenagem e Controle da erosão urbana. Curitiba: Champagnat. Cap.IV. [Ref.2] Azevedo Netto. Manual de Hidráulica. P [Ref.3] Gribbin, J.E. Introdução à Hidráulica, Hidrologia e Gestão de Águas Pluviais. Cengage Learning. Tradução da 3ª. Edição norte-americana. [Ref.4]Tsutiya, Milton Tomoyuki Abastecimento de Água. São Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 643p. 4ª. Edição [Ref.5] Tucci, C.. Gerenciamento da drenagem urbana. 87