DRENAGEM URBANA. Semana do Meio Ambiente 01 a 05 de Junho. Ribeirão Preto, 03 de Junho de Swami Marcondes Villela

Transcrição

1 DRENAGEM URBANA Atualização do Plano Diretor de Macrodrenagem de Ribeirão Preto Semana do Meio Ambiente 01 a 05 de Junho Ribeirão Preto, 03 de Junho de 2009 Swami Marcondes Villela

2 CONTROLE DE ENCHENTES O lucro é avaliado pela diminuição dos prejuízos. Quem paga o prejuízo é, quase sempre, o particular. Depois de uma catástrofe o poder público toma medidas corretivas, mas o prejuízo sofrido não é reembolsado. Cabe ao poder público planejar e fazer obras buscando o dinheiro de impostos. Leis sobre o uso do solo ajudam. Só existem dois meios de evitar inundações: ter canais que permitam a veiculação da vazão necessária, ou represar as águas para regularizar os picos de cheias a valores que os canais possam transportar.

3 PLANO DIRETOR DE MACRODRENAGEM Diagnóstico da situação atual. Previsão do conjunto de intervenções do poder público. Na avaliação das várias soluções, cabe ao poder público atender os reais e possíveis pleitos da sociedade. Ferramentas para o diagnóstico e o planejamento: a principal é um software que responda bem à entrada de dados e que os dados sejam confiáveis.

4 Chuvas Intensas - IDF de Serrana Ribeirão Preto não possui equação IDF aceita pelo DAEE Localidade mais próxima Posto do Município de Serrana (para 10 t min) i t,t =39,8213(t+25) 0, ,1245(t+15) 0,8658.[ 0,4786 0,9085ln ln(t/t 1)] A CHUVA NÃO É A RESPONSÁVEL PELA INUNDAÇÃO, É O AGENTE DEFLAGRADOR. IMPORTAM ACOMPANHAMENTO TÉCNICO PERMANENTE, MONITORAMENTO DA SITUAÇÃO, IMPLANTAÇÃO DE NÍVEIS DE ALERTA, DEFINIÇÃO DE RESPONSABILIDADES E DECISÕES E AÇÕES RÁPIDAS.

5 Chuvas Intensas Método Huff 100% 90% 80% 70% 60% intensidade 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% duração Intensidade dos críticos

6 Infiltração Penetração da água no solo Taxa de Infiltração: é a velocidade ou intensidade da penetração da água no solo (mm/hora, mm/dia, etc.) Infiltração acumulada: é a quantidade de água total infiltrada após um determinado tempo (mm) Fatores que influem na infiltração: Umidade do solo; Geologia; Ocupação do solo; Topografia.

7 Definições P: chuva total Pe: chuva excedente Ia: infiltração inicial Fa: infiltração após início do escoamento superficial direto S: infiltração potencial S: infiltração potencial máxima

8 Para parametrizar estas curvas, o SCS criou um adimensional denominado CN ( curve number ), que possui as seguintes propriedades: 0 < CN < 100 para áreas impermeáveis CN = 100 para outras superfícies CN < 100 O número da curva CN e a infiltração potencial S estão relacionados através da seguinte expressão: S 1000 CN ( ) mm = 25,4 10

9 Valores de CN

10 Estudando os resultados de diversas bacias, o SCS chegou a seguinte relação: Ia = 0,2 S Substituindo na equação anterior: Pe = ( P 0,2 S) 2,P > ( 0,2 S) P + 0,8 S

11 Aplicação Classificar o tipo de solo existente na bacia Determinar a ocupação predominante Com a tabela do SCS para a Condição de Umidade II determinar o valor de CN Corrigir o CN para a condição de umidade desejada No caso de existirem na bacia diversos tipos de solo e ocupações, determinar o CN pela média ponderada

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13 Exemplo: dado o hietograma de projeto... mm Horas 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 mm ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Horas

14 e adotando-se o valor de CN (por exemplo, CN= 65), deve-se aplicar a fórmula do SCS da seguinte maneira: Horas Pe = ( P 0,2 S) P + 0,8 S 2 Chuva Ch. Acum. Ch. Exc. Acum. Hietogr. Exc. 0, ,0 0,0 1, ,08 0,08 1, ,80 5,72 2, ,81 8,01 2, ,20 6,39 3, ,63 3,43 1. acumulam-se as precipitações do hietograma 2. aplica-se a fórmula às precipitações acumuladas 3. diferencia-se para obter o hietograma excedente

15 Hietograma excedente mm 20 Horas Ptot Pexc ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3, ,08 5,72 8,01 6,39 3,43 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Horas

16 O Hidrograma do SCS método sintético desenvolvido para pequenas bacias rurais nos EUA e também adaptado para áreas urbanas formas do hidrograma: triangular (simplificado) e adimensional amplamente utilizado em bacias urbanas

17 Definições tr: duração da chuva tp: tempo entre metade da chuva e o instante de pico Tp: instante de pico Tp = tr / 2 + tp

18 Roteiro de cálculo para obtenção do hidrograma unitário adimensional adotar um valor de tr (duração da chuva) calcular tp (tp = 0,6 Tc), onde Tc é o tempo de concentração da bacia tr Tp + 2 tp Qp = = 2 ( ) A km 2 0,208 Tp ( h) Atenção: Qp (m 3 /s) é a vazão de pico para uma chuva excedente de 1mm sobre a bacia!

19 Como transformar o hidrograma unitário adimensional no hidrograma de escoamento superficial direto da bacia? chuva com duração tr e altura excedente de 1 mm: basta multiplicar os valores do eixo horizontal do hidrograma unitário por Tp e os valores do eixo vertical por Qp chuva com duração tr e altura excedente de H mm: basta multiplicar os valores do eixo horizontal do hidrograma unitário por Tp e os valores do eixo vertical por (Qp x H)

20 E se a chuva tiver duração maior do que tr?

21 Escoamento em canais Regime permanente uniforme Equação de Chézy (C de Chézy) V = C R h I 0 Equação de Manning (n de Manning) V Q = = 1 n 1 n R h 2 3 A R h 2 3 I I

22 Escoamento em canais Escoamento gradualmente variado Standard Step Simples utilização e programação Canais com seções prismáticas Declividades e rugosidades constantes Escoamento dinâmico Equação de Saint-Venant Será utilizado para verificação se seções específicas e situações realmente necessárias

23 Escoamento em canais Amortecimento de enchentes em canais Muskingum Estimar K (tempo médio de trânsito da onda no canal) Estimar X (fator de ponderação das vazões) Muskingun-Cunge K e X são calculados Saint-Venant simplificada Escoamento Cinemático Saint-Venant simplificada Equação da continuidade K X Q = L m V = 0,5 1 = α 0 m A S 0 Q0 T m V 0 0 L

24 Propagação em canais

25 MACRO-DRENAGEM - MÉTODOS Cálculo da Vazão Máxima de Projeto e Vazão Catastrófica Extrapolação de Vazão utilizando IDF Extrapolação de Vazão utilizado dados de série histórica (postos pluviométricos e fluviométricos) Log-Pearson Tipo III Gumbel Tipo I Amortecimento dos Picos de Cheias Muskingum Muskingun-Cunge Escoamento Cinemático Propagação de Cheias em Canais Modelagem Computacional

26 PLANO DIRETOR DE MACRO-DRENAGEM Objetivos: Diagnosticar problemas atuais e prever cenários futuros; Estudar a viabilidade técnica-econômica e ambiental das alternativas de dispositivos de drenagem; Pré-dimensionar e priorizar a implantação dos dispositivos de drenagem previstos. Dispositivos: Galerias Canais Reservatórios para Contenção de Cheias Medidas Compensatórias em Drenagem Urbana Bacias de detenção; Trincheiras de Infiltração; Planos de Infiltração; Bioretenção; Pavimentos Permeáveis.

27 PLANO DIRETOR Plano Diretor de Macro-drenagem, 2002: Proposta a implantação de diversos dispositivos de Macro-drenagem divididos em 3 fases, para atendimento dos períodos de retorno de 10 e 25 anos. POR QUE ATUALIZAR? Período : Os dispositivos previstos não foram implementados; Expansão da área urbanizada - aumento da impermeabilização (Condomínios horizontais e outros parcelamentos de solo)

28 PLANO DIRETOR 2009 Previsto para Dezembro 2009, contempla 6 fases: Elaboração de base gráfica Levantamento de dados existentes e plano de trabalho Visitas Técnicas, Levantamentos específicos e Apresentação do Modelo Computacional Simulação dos cenários e Proposição de Dispositivos e Medidas não-estruturais FASE ATUAL Adequação dos dispositivos existentes e previamente propostos Apresentação de Minuta de Lei Municipal, Treinamento do Corpo Técnico e Apresentação Final do Plano Diretor

29 Modelagem Computacional Fonte: TUCCI, 2005

30 DrenÁgua 2009 Desenvolvido em Compac Visual Fortran 66 Entrada de dados; Cálculo do hietograma de projeto; Cálculo dos hidrogramas das bacias de contribuição; Cálculo dos hidrogramas das seções; Cálculo do coeficiente de deflúvio de cada seção e bacia; Obtenção da área de drenagem do sistema; Obtenção do tempo de concentração do sistema; Obtenção dos picos de vazão e velocidade do sistema; Arquivamento dos resultados da simulação; Visualização de resultados. Fonte: RIGHETO, PORTO e VILLELA 1993

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32 Sub-bacias Foram traçadas aproximadamente 330 sub-bacias, divididas em 18 corpos d água, pertencentes às bacias do Ribeirão Preto e do Córrego das Palmeiras Base Mapa Cadastral com curvas de nível m/m Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

33 Identificação de Trechos e Interferências Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

34 Corpo d água Córrego das Palmeiras 14 Ribeirão Preto 58 Córrego Condonim 9 Córrego do Tambori 10 Córrego da Limeira 10 Córrego Olhos D água 2 Córrego Serraria 9 Córrego do Horto 4 Córrego Laureano 11 Córrego Monte Alegre 14 Córrego Vista Alegre 7 Córrego Retiro do Saudoso 35 Córrego do Botânico 18 Córrego dos Catetos 5 Córrego da Antártica 11 Córrego do Tanquinho 23 Córrego dos Campos 26 Córrego da Macaúba 11 Trechos Visitados Visitas Técnicas Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

35 Ri o P ard o Rio Pa rdo Rio Pa rdo Rio Pard o Rio Pard o Córrego das Palmeiras Reservatório Existente Cond. Vila de Itália Proposta Pequeno Barramento Rod. Anhanguera Proposta Reservatório Rod. Antonia Mugnatto Marincek Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

36 Rio Pa rdo Rio Par do Rio Pardo Ri o Pard o R io Pa rdo Ribeirão Preto Reservatório existente Jardim Delboux Reservatório existente Bonfim Paulista Reservatório existente Santa Tereza Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

37 Ribeirão Preto Proposta Polders laterais Travessia T21 do encontro da Rua Cardeal Arcoverde com Rua Primo Tronco Vila Virgínia Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

38 Ribeirão Preto Proposta Retificação de curvatura Confluência Ribeirão Preto e Córrego da Antártica Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

39 Córrego Retiro do Saudoso Proposta Reservatório integrado à Parque Linear em projeto Travessia Av. Celso Charuri próximo à Rodovia Anhanguera Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

40 Córrego dos Catetos Proposta Reservatório Próximo à nascente Proposta Reservatório Travessia Maria de J. Condeixa Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

41 Simulação DrenÁgua 2009 Bacia Córrego dos Catetos bacia CA01 bacia CA02 bacia CA03 25 vazão (m³/s) tempo (min) Hidrogramas por Sub-bacias sem amortecimento Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

42 Simulação DrenÁgua 2009 Bacia Córrego dos Catetos bacia CA01 bacia CA02 bacia CA03 25 vazão (m³/s) tempo (min) Hidrogramas por seção Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

43 Simulação DrenÁgua 2009 Bacia Córrego dos Catetos bacia CA01 seção CA vazão (m³/s) tempo (min) Hidrograma com amortecimento Reservatório a montante Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

44 Simulação DrenÁgua 2009 Bacia Córrego dos Catetos vazão afluente vazão efluente 25 vazão (m³/s) tempo (min) Hidrograma Final com amortecimento dois reservatórios Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009

45 OPERAÇÃO DO SOFTWARE DrenSHS Bragança Paulista (sair da apresentação e abrir arquivo (sair da apresentação e abrir arquivo Dren_shs_06_03_09)

46 Nosso trabalho não é mais que um pequeníssimo esforço na obra de fazer Ribeirão Preto um local mais adequado à vida do homem a caminho da sua evolução para o bem. Obrigado