ÍNDICE DO TEXTO 1. INTRODUÇÃO...1

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1 V ÍNDICE DO TEXTO 1. INTRODUÇÃO PERSPECTIVA HISTÓRICA DA DRENAGEM URBANA E CONDIÇÃO ACTUAL DO SANEAMENTO EM PORTUGAL Evolução fora do País, no período anterior ao século XVIII Evolução fora do país, no período posterior ao século XVIII Evolução em Portugal Condição actual do saneamento em Portugal Referências bibliográficas do cap DADOS BASE Considerações introdutórias Origem e natureza das águas residuais Horizonte de projecto População de projecto População actual População no horizonte de projecto Caudais de projecto Nota introdutória Considerações gerais sobre consumo urbano da água Caudais domésticos Aspectos gerais Capitações Coeficiente de afluência à rede Factor de ponta Caudais industriais Caudais de infiltração Caudais pluviais ligados directamente ao sistema Referências bibliográficas do cap SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS DOMÉSTICAS E INDUSTRIAIS Considerações de âmbito geral Tipos de sistemas de drenagem urbanos. Vantagens e inconvenientes Componentes dos sistemas Colectores, câmaras de visita e ramais de ligação Considerações introdutórias... 35

2 VI Materiais disponíveis. Vantagens e inconvenientes Condições de assentamento e valas tipo Câmaras de visita Considerações introdutórias Dimensões mínimas, constituição e materiais utilizados Acabamentos Câmaras de visita de dimensão excepcional Câmaras de visita pré-fabricadas em material plástico Câmaras de corrente de varrer Critérios de implantação de câmaras de visita Ramais de ligação Aspectos da concepção dos sistemas. Traçado em planta e perfil longitudinal de colectores Aspectos gerais Traçado em planta Traçado em perfil longitudinal Critérios de projecto e verificação hidráulico-sanitário Aspectos introdutórios Critérios de projecto e dimensionamento hidráulico-sanitário Verificação hidráulico-sanitário Soluções não convencionais de drenagem Aspectos gerais Sistemas simplificados Sistemas de colectores gravíticos de pequeno diâmetro Aspectos gerais Componentes dos sistemas Critérios gerais de dimensionamento Considerações finais Sistemas sob vácuo Aspectos gerais Componentes do sistema Aspectos de dimensionamento hidráulico Considerações finais Sistemas a ar comprimido Referências bibliográficas do cap SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS Considerações de âmbito geral Concepção e constituição dos sistemas... 84

3 VII Aspectos de concepção Principais componentes Qualidade das águas pluviais Considerações introdutórias Qualidade da água de escorrências pluviais Sólidos em suspensão Metais pesados Outros Poluentes Impacte nos meios receptores e disposições de controlo e tratamento Cálculo de caudais pluviais Considerações introdutórias Métodos de cálculo tradicionais em Portugal Escoamento de superfície e capacidade de dispositivos interceptores Considerações introdutórias Escoamento de superfície em valetas Critérios para localização dos dispositivos interceptores Capacidade hidráulica de dispositivos interceptores Capacidade de sarjetas de passeio. Exemplo de cálculo Capacidade de sumidouros. Exemplos de cálculo Capacidade de grades localizadas em zonas baixas. Exemplo de cálculo Comparação entre a eficiência hidráulica de vários dispositivos interceptores Soluções de controlo na origem Aspectos Gerais Vantagens e limitações das soluções de controlo na origem Concepção de técnicas de controlo na origem e critérios de selecção Descrição sumária das principais técnicas Bacias de retenção Pavimentos com estrutura reservatório Poços absorventes Trincheiras de infiltração Valas revestidas com coberto vegetal Considerações finais Dimensionamento hidráulico de colectores Considerações introdutórias Critérios de projecto e procedimentos de dimensionamento Síntese e considerações finais

4 VIII Referências bibliográficas do cap BENEFICIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM UNITÁRIOS Considerações introdutórias Funcionamento dos sistemas de drenagem unitários Problemas de qualidade da água de sistemas unitários Tendências actuais na concepção e beneficiação dos sistemas unitários Dimensionamento de estruturas de armazenamento Método da precipitação crítica Notas introdutórias Critérios de dimensionamento Determinação dos volumes de armazenamento necessários Intensidade de precipitação crítica e caudais de cálculo Cálculo dos volumes de armazenamento Critérios de dimensionamento de bacias de armazenamento com descarregador de tempestade instalado no coroamento Método simplificado Notas introdutórias Critérios de dimensionamento Determinação dos volumes de armazenamento necessários Concepção do sistema Caudal especifico pluvial que se admite passar para a ETAR Taxa admissível de descarga de excedentes Concentração média teórica em CQO das descargas de excedentes Cálculo e distribuição dos volumes de armazenamento Restrições à aplicação do método simplificado Critérios de dimensionamento de bacias de armazenamento com descarregador de tempestade instalado no coroamento Dimensionamento de descarregadores de tempestade Dimensionamento de estruturas de armazenamento: exemplo de cálculo Descrição do sistema de drenagem considerado Aplicação do método da precipitação crítica Determinação dos volumes de armazenamento Dimensionamento das estruturas de armazenamento Aplicação do método simplificado Verificação das condições de aplicação Determinação dos volumes de armazenamento Dimensionamento das bacias de armazenamento

5 IX Caudal de dimensionamento dos descarregadores de tempestade Síntese de resultados obtidos pelos dois métodos Síntese e conclusões Referências bibliográficas do cap ÓRGÃOS ESPECIAIS EM SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Considerações de âmbito geral Sifões invertidos Considerações introdutórias Aspectos do dimensionamento Exemplo de cálculo Descarregadores Considerações introdutórias Critérios de dimensionamento Bases teóricas do dimensionamento hidráulico Exemplos de cálculo Considerações finais Instalações elevatórias de águas residuais Considerações gerais Aspectos de localização Componentes das sistemas elevatórios Obra de entrada Poço de bombagem Forma Volume útil Grupos elevatórios Tubagem e acessórios Equipamento de protecção, de comando e de controlo Conduta elevatória Disposições e órgãos complementares Apresentação de esquemas de instalações elevatórias Referências bibliográficas do cap ASPECTOS PARTICULARES DO DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS: AVALIAÇÃO E CONTROLO DOS EFEITOS DO GÁS SULFÍDRICO Considerações introdutórias Origem, natureza e propriedades do sulfureto de hidrogénio

6 X 8.3. Formação, libertação e oxidação do sulfureto de hidrogénio Considerações de âmbito geral Natureza das reacções Expressões de cálculo da concentração de sulfuretos Libertação de gás sulfídrico e ventilação Oxidação sobre as paredes dos colectores Efeitos do gás sulfídrico Considerações introdutórias Odor Toxicidade Corrosão Critérios de projecto Regras e procedimentos de controlo dos efeitos do gás sulfídrico Considerações introdutórias Regras de exploração de natureza mecânica Procedimentos de natureza química Apresentação de exemplos de cálculo Referências bibliográficas do cap DIAGNÓSTICO, AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO E REABILITAÇÃO DE SISTEMAS DE ÁGUAS RESIDUAIS Aspectos gerais Conceitos básicos associados à reabilitação A reabilitação como uma abordagem integrada Impactes gerais Planeamento inicial Diagnóstico hidráulico Diagnóstico ambiental Diagnóstico estrutural Estratégia e planeamento das intervenções de reabilitação Execução e monitorização ex-post das intervenções Principais instrumentos de engenharia para apoio à reabilitação Monitorização dos sistemas e análise de dados operacionais Aspectos gerais Modelos de Simulação Considerações gerais Construção do modelo. Dados necessários e resultados obtidos Avaliação do Desempenho técnico Aspectos gerais

7 XI Metodologia de abordagem Avaliação do desempenho hidráulico Formulação Exemplo de aplicação a um caso de estudo Avaliação do desempenho ambiental Considerações Finais Referências bibliográficas do cap

8 XII

9 XIII ÍNDICE DE FIGURAS Fig Secção-tipo de colectores implantados em Lisboa em Fig Níveis de abastecimento em drenagem de águas residuais, em Portugal, por concelho Fig Representação esquemática do sistema de saneamento da Costa do Estoril Fig Representação esquemática de execução de valas-tipo Fig Representação esquemática de vala tipo (adaptado da EN 1610) Fig Representação de coberturas das câmaras de visita Fig Características dimensionais das câmaras de visita (adaptado de NP EN 476:2000) Fig Representação de câmaras de visita com queda suave (H-H1 0,50m) Fig Representação de câmaras de visita com queda guiada Fig Representação de câmaras de visita de dimensão excepcional Fig Representação esquemática de ligação de ramais de ligação a colectores profundos Fig Representação esquemática de ligações a colectores de média e grande dimensão Fig Representação esquemática de ramais de ligação a colectores pouco enterrados Fig Elementos hidráulicos de colectores de secção circular Fig Sistema de colectores gravíticos de pequeno diâmetro tipo adaptada de Dias (2000) Fig Grupo elevatório tipo STEP - representação esquemática, adaptada de Dias (2000) Fig Um óculo de limpeza típico (direita) e uma junção simples sem óculo de limpeza (esquerda) Fig Representação esquemática do traçado de um sistema sob vácuo (adaptada de EPA, 1991) Fig Representação esquemática de uma câmaras de válvula e de recolha de águas residuais (adaptada de EPA, 1991) Fig Sistema sob vácuo - Exemplo de traçado em perfil (adaptada de EPA, 1991) Fig Sistema sob vácuo - Perfis tipo de traçado de colectores (adaptada de EPA, 1991) Fig Representação esquemática de terreno com perfil ondulado (a), sistema convencional gravítico (b) e sistema a ar comprimido (c) Fig Representação esquemática do funcionamento da câmara de interface de um sistema a ar comprimido Fig Representação fotográfica esquemática do traçado do sistema em Wiesmath, Austria Fig Curvas de intensidade-duração-frequência aplicáveis a Portugal Continental (adaptada de Matos e Silva 1986) Fig Curva de variação do tempo de entrada (t e ) com a percentagem de áreas impermeáveis Fig Cálculo expedito do coeficiente de redução global do método racional generalizado Fig Representação esquemática do escoamento em valeta Fig Representação esquemática de uma sarjeta de passeio sem depressão (adaptada de Sousa e Matos 1990 a)) Fig Representação esquemática de uma sarjeta de passeio com depressão (adaptada de Sousa e Matos 1990 a))

10 XIV Fig Representação esquemática de um sumidouro sem depressão (adaptada de Sousa e Matos 1990 a)) Fig Representação esquemática de um sumidouro com valeta rebaixada Fig Planta e corte de uma sarjeta de passeio Fig Planta e corte de um sumidouro simples Fig Planta e corte de um sumidouro duplo Fig Perfil transversal de uma bacia a seco Fig Perfil transversal de uma bacia com nível de água permanente Fig Planta e perfis transversais de uma bacia de retenção localizada no Concelho de Almada Fig Secção transversal de pavimento reservatório Fig Condições hidráulicas de entrada e saída em pavimento reservatório Fig Comportamento de pavimento reservatório com camada de desgaste porosa e de pavimento tradicional, Craponne, França Fig Parque de estacionamento construído com pavimento reservatório e camada de desgaste porosa, Bordéus, França Fig Utilização de pavimento reservatório em situação de inclinação longitudinal exigindo seccionamento transversal Fig Poços absorventes: de infiltração e de injecção (Azzout et al. 1994) Fig Tipos de alimentação de poços absorventes (Azzout et al. 1994) Fig Poços absorventes com e sem material de enchimento (Azzout et al. 1994) Fig Tipos de utilização de poços de infiltração em meio urbano (Chocat et al.1997) Fig Exemplificação da associação de poço absorvente com outras técnicas de controlo na origem (Azzout et al. 1994) Fig Tipos de alimentação de trincheira de infiltração (Azzout et al. 1994) Fig Exemplos de trincheiras de infiltração com e sem cobertura (Azzout et al. 1994) Fig Exemplos de trincheira de infiltração e de trincheira de retenção (Azzout et al. 1994) Fig Sistema de retenção/infiltração mulden-rigolen (Sieker 1998) Fig Vala de infiltração e vala de retenção Fig Vala relvada com seccionamento transversal em madeira (adaptado de Thomachot 1981) Fig Vala relvada integrada em espaço verde Fig Representação esquemática de um sistema unitário típico Fig Esquemas ilustrativos do funcionamento de um sistema unitário com reservatório intercalado Fig Ábaco para a determinação do volume específico de armazenamento (adaptado de Ministère de L'Agriculture, 1988) Fig Valores do parâmetro at em função do tempo de concentração (adaptada de Ministère de L'Agriculture, 1988)

11 XV Fig Ábacos para a determinação do parâmetro de arrastamento de depósitos (aa) (adaptados de ATV-A128, 1992) Fig Ábacos para a determinação do parâmetro de arrastamento de depósitos (aa) (adaptados de ATV-A128, 1992) Fig Representação esquemática do sistema de drenagem Fig Planta e cortes do sifão invertido apresentado no exemplo de cálculo (retirada de Sousa e Matos, 1991) Fig Corte esquemático de um canal descarregador com anteparas laterais (retirado de Sousa e Matos, 1991) Fig Tipos de curvas de regolfo em descarregadores laterais, para H=H o Fig Regolfos em descarregadores laterais para H = H o Fig Relação entre os parâmetros de cálculo m2, p/h1 e L/B, para descarregadores laterais com perfil descendente (adaptada de Metcalf & Eddy 1972 e retirada de Sousa e Matos, 1991) Fig Variação da função φ(h/ho) com os parâmetros p/ho e h/ho, para descarregadores laterais com perfil ascendente (adaptada de Metcalf & Eddy 1972 e retirada de Sousa e Matos 1991) Fig Comportamento hidráulico de um descarregador de superfície lateral face a diversas condições de escoamento (adaptada de Matos e Sousa, Fig Dimensões de uma estação elevatória com grupos submersíveis (retirada de Monteiro, 1987) Fig Representação esquemática, em corte, de uma câmara de aspiração Fig Tipo de programas de funcionamento de uma instalação elevatória (adaptada de Carvalho, 1982) Fig Representação esquemática (em corte) de uma instalação elevatória com parafusos de Arquimedes (adaptada de DGSB, 1978) Fig Instalação elevatória com grupo electrobomba de eixo vertical instalado em câmara não inundável (retirada de Monteiro, 1987) Fig Instalação elevatória com grupo electrobomba de eixo horizontal instalado em câmara não inundável (retirada de Monteiro, 1987) Fig Instalação elevatória com grupo electrobomba submersível (retirada de Monteiro, 1987) Fig Instalação elevatória só com bomba submersível (retirada de Monteiro, 1987) Fig Representação esquemática (em planta) do circuito hidráulico da instalação elevatória do Torrão (retirada de Matos, 1992) Fig Planta e corte da instalação elevatória do Torrão (retirada de Matos, 1992) Fig Distribuição das concentrações de equilíbrio das espécies H2S, HS e S2-, em função do ph da massa líquida, admitindo pk1 = 7 e pk2 = Fig Formação de sulfuretos em colectores de águas residuais - condições anaeróbias Fig Representação esquemática da formação, libertação e oxidação do sulfureto de hidrogénio num colector de águas residuais Fig Variação do parâmetro Zp, em função da velocidade e do diâmetro do colector

12 XVI Fig Variação do parâmetro Zp, em função da tensão de arrastamento e do diâmetro do colector Fig Variação da concentração de equilíbrio do gás sulfídrico no ar, em função da temperatura e da concentração em solução (adaptada de ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY 1985) Fig Libertação do gás sulfídrico em águas residuais sépticas em função do declive do colector (h/d = 0,50; N = 0,013 m-1/3s; H2SL = 1 mg/l) (adaptada de Matos 1992) Fig Representação esquemática do encadeamento dos processos conducentes à redução do ph da superfície de betão Fig Distribuição da corrosão num colector de águas residuais Fig Efeito de uma operação de limpeza, num colector de água residual, na concentração total de sulfuretos (adaptada de Thistlethayte 1972) Fig Abordagem integrada da reabilitação Fig Abordagem integrada da reabilitação organigrama detalhado (MATOS, 1999) Fig Perfis padrão do caudal doméstico em Vila d Este (ALMEIDA et al. 1993) Fig Sequência geral de calibração e verificação de modelo (adaptado de WALESH 1989) Fig Curva de penalidade para a altura de escoamento em sistemas pluviais ou unitários (Cardoso et al. 1998) Fig Diagrama de sistema conceptual para a altura de escoamento em sistemas pluviais ou unitários (Cardoso et al. 1998) Fig Curva de penalidade para a velocidade em sistemas pluviais ou unitários Fig Gráfico de sistema para a altura de escoamento Fig Gráfico de sistema para a velocidade máxima de escoamento Fig Curva de penalidade para o parâmetro Zp em sistemas urbanos de águas residuais (Coelho e Alegre, 1999) Fig Curva de penalidade para a concentração de sulfuretos em condutas elevatórias de águas residuais (Coelho e Alegre, 1999)

13 XVII ÍNDICE DE QUADROS QUADRO Níveis de atendimento em regiões de Portugal Continental, adaptado de MAOT (2000) QUADRO Consumos industriais e comerciais (adaptado de DGRN, 1991) QUADRO Consumo por animal (adaptado de DGRN, 1991) QUADRO Classificação de sistemas de águas residuais QUADRO Principais vantagens e inconvenientes dos sistemas separativos convencionais, não convencionais e unitários QUADRO Principais componentes de sistemas de águas residuais e respectiva finalidade QUADRO Principais vantagens e inconvenientes de diversos tipos de tubagens para águas residuais (adaptado de Gonçalves e Monteiro, 2002) QUADRO Principais vantagens e inconvenientes dos diversos tipos de sistemas não convencionais QUADRO Máximo número de habitações a servir (N), por colector QUADRO Critérios usuais de dimensionamento dos SCGPD QUADRO Critérios de traçado de colectores principais (adaptado de EPA, 1991) QUADRO Número máximo de habitações servidas (adaptado de EPA, 1991) QUADRO Concentrações médias de poluentes em escorrências pluviais de vias rodoviárias (adaptado de Shelley e Gaboury 1986, citado in Hvitved-Jacobsen e Youssef QUADRO Percentagem média das fracções dissolvida e particulada de metais em escorrências pluviais de vias rodoviárias (adaptado de Hvitved-Jacobsen e Youssef 1991) QUADRO Coeficiente C em função da tipologia de superfície (adaptado de Concrete Pipe Handbook 1958) QUADRO Valores médios do coeficiente C para utilização na fórmula racional (Manual nº 37, ASCE QUADRO Coeficiente C em função do período de retorno, para diversas tipologias de ocupação (adaptado de Drainage Criteria Manual QUADRO Fórmulas para o cálculo do tempo de escoamento superficial, tc (min) (adaptado de Rafaela Matos 1987) QUADRO Valores dos coeficientes de rugosidade das fórmulas de Izzard (K) e de Kerby (N) QUADRO Valores do tempo de entrada, em minutos, recomendados em Inglaterra e Canadá QUADRO Eficiências hidráulicas de dispositivos interceptores de águas pluviais (tg θ = 48; N = 0,015 m1/3s; w = 0,40 m QUADRO Valores do tempo de entrada, em minutos, recomendados em Inglaterra e Canadá QUADRO Valores do parâmetro at em função do tempo de concentração (adaptado de MINISTÈRE DE L' AGRICULTURE, 1988)

14 XVIII QUADRO Tempo mínimo de retenção hidráulica, em função da intensidade de precipitação crítica de projecto QUADRO Grupo de inclinação do terreno (adaptado de ATV-A128, 1992) QUADRO Características principais do sistema e dados de base (caudais e concentrações) QUADRO Determinação dos volumes de armazenamento das bacias de detenção a construir QUADRO Dimensionamento das bacias de detenção QUADRO Verificação das condições de aplicação do método simplificado QUADRO Determinação dos volumes de armazenamento QUADRO Dimensionamento das bacias de detenção QUADRO Dimensionamento dos descarregadores de tempestade QUADRO Síntese de resultados obtidos pelos dois métodos QUADRO Repartição de caudal nos sifões invertidos QUADRO Expressões de cálculo de descarregadores laterais com perfil de água descendente QUADRO Tipo de grupos elevatórios e suas principais características QUADRO Identificação de reacções em colectores de águas residuais (adaptado de ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY 1985) QUADRO Impacte de odor associado ao gás sulfídrico QUADRO Espectro de toxicidade do gás sulfídrico QUADRO Matriz de aplicabilidade dos instrumentos de apoio à reabilitação