ESTUDO DO SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS DE PARTE DA ÁREA ABRANGIDA PELO PLANO DE URBANIZAÇÃO DA UP5 - PROTECÇÃO A ÁREAS COM RISCO DE INUNDAÇÃO
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- Luiza Azevedo Sampaio
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1 ESTUDO DO SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS DE PARTE DA ÁREA ABRANGIDA PELO PLANO DE URBANIZAÇÃO DA UP5 - PROTECÇÃO A ÁREAS COM RISCO DE INUNDAÇÃO ÍNDICE 1 OBJECTIVO E ÂMBITO DO ESTUDO CARACTERIZAÇÃO DA SITUAÇÃO EXISTENTE METODOLOGIA MODELAÇÃO DOS SISTEMAS MODELO DA SITUAÇÃO EXISTENTE MODELO DA SITUAÇÃO FUTURA (APÓS P.U.) PRECIPITAÇÃO EFEITO DE MARÉ BACIAS DE DRENAGEM Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B Bacia B CONCLUSÕES ANÁLISE AOS FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE DRENAGEM ACTUAL E DO EXISTENTE APÓS A IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO CONDICIONANTES UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 1 / 24
2 1 OBJECTIVO E ÂMBITO DO ESTUDO Com o presente estudo pretende-se definir as medidas a considerar no âmbito do Plano de Urbanização da UP5, do modo a melhorar as condições de drenagem dos sistemas existentes e assegurar que com a implementação desse Plano sejam eliminados os riscos de inundação das zonas envolventes, nomeadamente a montante, das áreas ATR1, ATR2 e ATR3. A verificação refere-se à determinação das condições de escoamento e de regularização de caudais e respectivos impactos nas fronteiras da zona em estudo, bem como à avaliação da altura do escoamento e do leito de cheia centenária. 2 CARACTERIZAÇÃO DA SITUAÇÃO EXISTENTE Actualmente a zona em estudo é caracterizada por ser bastante plana, com grandes áreas a cotas inferiores à cota máxima de preia-mar (+4.ZH / +2.NH). Estas zonas estão assinaladas à cor azul na figura 1. À cor amarela são as áreas cota entre +6.ZH( +4.NM) e a cota +4.ZH(+2.NM). À cor verde representam-se as áreas com cota superior a +6.ZH( +4.NM). A Oeste da zona de intervenção do PU existem deficiências conhecidas no sistema de drenagem existente que se pretendem minimizar com a implementação do PU da UP5. Estas zonas encontram-se assinaladas à cor vermelha na figura 1. O sistema de drenagem actual é constituído por um colector enterrado com dimensões de 1.5mx3.m (BxH) ladeado pela ATR 1 e entre as ATR 1 e ATR 2 / ATR 3 por uma vala aberta. Todo este sistema é afectado pela oscilação dada pela maré. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 2 / 24
3 Figura 1 - Identificação de zonas com risco de inundação.. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 3 / 24
4 3 METODOLOGIA Para atingir o objectivo referido anteriormente pretende-se simular o funcionamento dos sistemas existentes para as condições actuais e nas condições futuras, existentes após a implementação do Plano de Urbanização. Para verificar as condições hidráulicas do sistema existente e do sistema futuro recorre-se à modelação com recurso ao software especializado EPA Storm Water Management Model (EPA SWMM 5) editado pela Water Supply and Water Resources Division da entidade U.S. Environmental Protection Agency's - National Risk Management Research Laboratory. Este software de modelação permite simulação a longo prazo, contínua e dinâmica, podendo-se analisar as condições hidráulicas ao longo de um período de análise, de acordo com a variação dos caudais afluentes aos sistemas. O parâmetro de indicação de insuficiência do sistema será o caudal extravasado pelo sistema que revela a sua insuficiência para a respectivas condições. Serão adoptados os seguintes procedimentos: 1. Simulação da situação actual; 2. Verificação da existência de extravasamentos no sistema; 3. Se existirem, adopta-se o procedimento do ponto 4., se não existirem extravasamentos adopta-se imediatamente o procedimento do ponto 5.; 4. Alteração da capacidade de armazenamento do sistema até ser atingido o extravasamento nulo; 5. Alteração das características do modelo de modo a representar o sistema após a implementação do Plano de Urbanização; 6. Verificação da existência de extravasamentos no sistema; 7. Se existirem, adopta-se o procedimento do ponto 8.; 8. Alteração da capacidade de armazenamento do sistema até ser atingido o extravasamento nulo; 9. Caracteriza-se o sistema e adoptam-se soluções que reflictam o modelo de extravasamento nulo após a implementação do PU. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 4 / 24
5 4 MODELAÇÃO DOS SISTEMAS A simulação dos sistemas tem a duração de 24 horas, em que coincide a precipitação máxima com a primeira preia-mar. Consegue-se assim, analisar o efeito de maré associado ao efeito de precipitação máxima, recriando a situação mais desfavorável. Na segunda preia-mar apenas se analisa o efeito de maré no sistema. Apresenta-se em anexo uma planta com as definições dos modelos considerados, bem como às características físicas do elementos do sistema. 4.1 MODELO DA SITUAÇÃO EXISTENTE 1/1/25 :15 B1 CHUVADA B B B B1 1 B B B6 16 B3 B5 Figura 2 Planta do modelo da situação actual Neste modelo não são considerados os escoamentos originados pelas áreas sem ligação ao sistema existente uma vez que ou evaporam ou infiltram. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 5 / 24
6 4.2 MODELO DA SITUAÇÃO FUTURA (APÓS P.U.) 1/1/25 :15 B1 CHUVADA B B8 B B1 B B7 B B B6 B5 B3 Figura 3 Planta do modelo da situação futura, existente após PU Neste modelo são considerados os escoamentos originados pelas áreas totais do PU, considerando ainda o agravamento resultante da alteração das condições de impermeabilização do solo. 4.3 PRECIPITAÇÃO Os valores de Intensidade média máxima horária de precipitação, I, com diferentes durações, foram obtidos da equação: em que: I = a x t b I - intensidade média máxima horária de precipitação (mm/h). t - duração da respectiva precipitação (horas). a, b - parâmetros das curvas IDF para esta região. Os parâmetros utilizados foram os constantes no Anexo IX do Decreto Regulamentar n.º 23/95, de 23 de Agosto, para o período de retorno de 1 anos e para uma duração de 12 horas. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 6 / 24
7 Período de retorno 1 (anos) Duração da chuvada 72 (minutos) 12. (horas) Bloco de tempo 6 (minutos) 1. (horas) a I-D-F Lisboa (Zona A) b -.58 Intensidade de precipitação constante Precipitação total Pt mm/h mm Duração Intensidade Precipitação Incremento acumulada Precipitação Bloco Precipitação P P/Pt (min) (mm/h) (mm) (mm) (min) (mm) Quadro 1 Determinação do hietograma de estudo Hietograma de estudo Precipitação (mm/h) : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 1 - hietograma de estudo O hietograma é o mesmo nas duas situações. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 7 / 24
8 4.4 EFEITO DE MARÉ O efeito de maré é introduzido no Nó 16, através da variação do nível da superfície ao longo do tempo. Simula-se deste modo a entrada de água no sistema de drenagem através do seu ponto de entrega, bem como a variação da altura de água nos órgãos do sistema existente. Curva das alturas de maré de estudo Cota (ZH) : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 2 Efeito de maré (Cotas referidas ao zero hidrográfico). O efeito de maré é o mesmo nas duas situações. 4.5 BACIAS DE DRENAGEM As características das bacias drenadas pelos sistemas são variáveis entre modelos, nomeadamente as áreas totais, áreas impermeabilizadas e os números do SCS utilizados. Apresentam-se de seguidas as características das bacias para cada modelo, com evidência para os parâmetros que sofrem alteração e têm influencia nos caudais originados. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 8 / 24
9 4.5.1 Bacia B1 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 1 1 Área 129, ha 129, ha Largura média 94 m 94 m Inclinação média 1,33 % 1,33 % Percentagem de áreas impermeáveis 65 % 65 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,1 mm,1 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS Quadro 2 Características da bacia B1. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 3 Hidrogramas da bacia B1 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 9 / 24
10 4.5.2 Bacia B2 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 2 3 Área,449 ha 1,168 ha Largura média 8 m 8 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 3 Características da bacia B2. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 4 Hidrogramas da bacia B2 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 1 / 24
11 4.5.3 Bacia B3 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 2 3 Área,222 ha 2,815 ha Largura média 4 m 4 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 4 Características da bacia B3. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 5 Hidrogramas da bacia B3 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 11 / 24
12 4.5.4 Bacia B4 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 7 7 Área 1,165 ha 1,43 ha Largura média 6 m 6 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 5 Características da bacia B4. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 6 Hidrogramas da bacia B4 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 12 / 24
13 4.5.5 Bacia B5 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 7 7 Área,85 ha 2,978 ha Largura média 35 m 35 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 6 Características da bacia B5. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 7 Hidrogramas da bacia B5 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 13 / 24
14 4.5.6 Bacia B6 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo 1 9 Área,328 ha 4,476 ha Largura média 25 m 25 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 7 Características da bacia B6. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 8 Hidrogramas da bacia B6 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 14 / 24
15 4.5.7 Bacia B7 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo Área 5, ha 1,599 ha Largura média 5 m 5 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 8 Características da bacia B7. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 9 Hidrogramas da bacia B7 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 15 / 24
16 4.5.8 Bacia B8 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo Área 2,84 ha 2,84 ha Largura média 145 m 145 m Inclinação média,1 %,1 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,25 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 9 Características da bacia B8. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 1 Hidrogramas da bacia B8 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 16 / 24
17 4.5.9 Bacia B9 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo Área 3,66 ha 3,66 ha Largura média 14 m 14 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 5 % 5 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,25 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 1 Características da bacia B9. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 11 Hidrogramas da bacia B9 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 17 / 24
18 4.5.1 Bacia B1 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo Área 6,989 ha 6,989 ha Largura média 1 m 1 m Inclinação média,5 %,5 % Percentagem de áreas impermeáveis 3 % 4 % Manning N para as áreas impermeáveis,1,1 Manning N para as áreas permeáveis,1,1 Armazenamento em áreas impermeáveis,5 mm,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis,5 mm,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento 25 % 25 % Número de curva do SCS 6 85 Quadro 11 Características da bacia B1. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B :15 :15 :15 :15 4::15 5::15 6::15 7::15 8::15 9::15 1:15 :15 1:15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 :15 Gráfico 12 Hidrogramas da bacia B1 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 18 / 24
19 Bacia B11 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo - 19 Área - 8,444 ha Largura média - 2 m Inclinação média -,5 % Percentagem de áreas impermeáveis - 5 % Manning N para as áreas impermeáveis -,1 Manning N para as áreas permeáveis -,1 Armazenamento em áreas impermeáveis -,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis -,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento - 25 % Número de curva do SCS - 85 Quadro 12 Características da bacia B11. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 13 Hidrogramas da bacia B11 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 19 / 24
20 Bacia B12 Parâmetros Situações Actual Após Plano Ponto de inserção no modelo - 19 Área - 1,517 ha Largura média - 5 m Inclinação média -,5 % Percentagem de áreas impermeáveis - 5 % Manning N para as áreas impermeáveis -,1 Manning N para as áreas permeáveis -,1 Armazenamento em áreas impermeáveis -,5 mm Armazenamento em áreas permeáveis -,5 mm Percentagem de áreas impermeáveis sem armazenamento - 25 % Número de curva do SCS - 85 Quadro 13 Características da bacia B12. Escoamento originado pela precipitação sobre a bacia B : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Gráfico 14 Hidrogramas da bacia B12 na secção no ponto de entrega no sistema UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 2 / 24
21 5 CONCLUSÕES 5.1 ANÁLISE AOS FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE DRENAGEM ACTUAL E DO EXISTENTE APÓS A IMPLEMENTAÇÃO DO PLANO Analisando os resultados da simulação pelo modelo da situação actual, verifica-se que existem deficiências na drenagem, conforme se pode observar no gráfico seguinte. Pode igualmente verificar-se que na simulação do modelo da situação existente após a implementação do PU, não ocorre qualquer deficiência para as condições de estudo. ESCOAMENTO ORIGINADO PELA PRECIPITAÇÃO NÃO REGULARIZADO PELO SISTEMA DE DRENAGEM : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Hidrogramas do escoamento extravasado pelos sistemas Assim, podemos considerar que as alterações introduzidas no modelo final são suficientes e indispensáveis para a amortização e regularização dos caudais pluviais originados pela precipitação com uma duração de 12 horas e um período de retorno de 1 anos. Do gráfico seguinte podemos ainda concluir que o volume a disponibilizar para a amortização desses caudais ronda os 132 metros cúbicos. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 21 / 24
22 VOLUME ARMAZENADO PELO SISTEMA : 5: 6: 7: 8: 9: 1 1 Volume (m3). Variação temporal dos volumes armazenados pelos sistemas 5.2 CONDICIONANTES De modo a garantir a correcção das deficiências do sistema de drenagem existente e eliminar os riscos de cheia após a implementação do Plano de Urbanização, deverão ser adoptadas as seguintes 4 medidas: 1. Criação das plataformas das ATR 1, ATR 2 e ATR3 e das vias, à cota mínima de +4.NM (+6.ZH); 2. Adopção da cota de soleira mínima de +4.5NM(+6.5ZH) para as edificações; 3. Adopção das zona de amortização definidas na planta anexa (desenho nº 211 EST-DRE-1), com as dimensões constantes nas figuras anteriores, de modo a assegurar o aumento do volume de amortização em 1.32 metros cúbicos; 4. Estas zonas de amortização serão integradas em zonas verdes, devendo ser definidas com maior rigor e pormenorização nos projectos de especialidade das Obras de Urbanização a elaborar. UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 22 / 24
23 ATR2/3 Vala V1 - V1' Cota Minima da Plataforma dos Lotes= =4. Cota Minima da Infraestrutura Viária= =4. Cota= 2.(*) LINHA DE TERRENO EXISTENTE Cota= 1.(*) INFRAESTRUTURA VIÁRIA A CONSTRUIR. NM (2. ZH) ZONA DE PROTECÇÃO SEM EDIFICAÇÃO (*) - Valores aproximados a definir em projectos de especialidades ATR2/3 Vala V2 - V2' ATR1 Cota Minima da Plataforma dos Lotes= =4. LINHA DE TERRENO EXISTENTE INFRAESTRUTURA VIÁRIA EXISTENTE Cota=.9(*) Cota= 2.(*) Cota Minima da Plataforma dos Lotes= =4.. NM (2. ZH) ZONA DE PROTECÇÃO SEM EDIFICAÇÃO (*) - Valores aproximados a definir em projectos de especialidades ATR1 Vala V3 - V3' ATR1 Cota Minima da Plataforma dos Lotes= =4. Cota=Soleira do túnel + 2.m (*) Cota Minima da Plataforma dos Lotes= =4. LINHA DE TERRENO EXISTENTE Cota=Soleira do túnel. NM (2. ZH) ZONA DE PROTECÇÃO SEM EDIFICAÇÃO (*) - Valores aproximados a definir em projectos de especialidades UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 23 / 24
24 Finalmente, deverá ainda ser colocada válvula de maré entre a vala V1-V1 e a vala V2-V2, de modo a permitir criar a bacia de amortização da zona poente ao Plano que apresenta deficiências de drenagem, quando da ocorrência de precipitação coincidente com a preia-mar. Lisboa, 15 de Janeiro 25 Eng.º Rui Pedro R. M. Vairinhos UP5 Estudo Drenagem Relatório jan 25.doc Pág. 24 / 24
MEMÓRIA DESCRITIVA 1) DADOS. * A bacia termina no final do lote, contemplando apenas a área em que as águas pluviais são encaminhadas para este.
1) DADOS Área da bacia hidrográfica* 12,5 hectares Diferença de cotas na bacia (cota máxima cota mínima) 232 149 = 83 m Distância máxima de escoamento na bacia 576 m Coeficiente de escoamento aplicado
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