UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO DECIV DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Captação de Água de Superfície DISCIPLINA: SANEAMENTO PROF. CARLOS EDUARDO F MELLO e-mail: cefmello@gmail.com Foto: Captação de Água por Torre de Tomada D Água no Sistema Rio Manso, Brumadinho MG. Fonte: Autor.
Sistema de Abastecimento de Água Figura 1 - Esquema de um sistema de abastecimento de água. Fonte: COPASA (2007).
Tipos de Mananciais Captação de água é o conjunto de estruturas e dispositivos, construídos ou montados junto a um manancial, para a retirada de água destinada a um sistema de abastecimento. (NBR 12213) Águas superficiais - rios, córregos, lagos e reservatórios Águas Subterrâneas - aquíferos freáticos e aquíferos artesianos Figura 2 Tipos de Mananciais pra captação de água. Fonte: http://pt.engormix.com/ma-avicultura/administracao/artigos/sistemas-abastecimento-agua-processo-t222/124- p0.htm
Escolha do Manancial e do Local para Implantação da Captação Tipos de estudo a realizar Mapa geográfico; Estimativa da vazão mínima dos mananciais; Levantamento sanitário da bacia hidrográfica a montante dos possíveis pontos de captação; Conhecimento dos usos da água a jusante; Características físicas, químicas e biológicas da água; Avaliação do transporte de sedimentos; Levantamento de informações e de dados planialtimétricos, batimétricos e geotécnicos, entre outros.
Escolha do Mancial e do Local para Implantação da Captação Condições gerais a serem atendidas pelo local de captação Garantir a vazão demandada e a vazão residual; Situar-se a montante de focos de poluição; Situar-se em cota altimétrica superior à localidade a ser abastecida; Situar-se em cota altimétrica que resulte menor desnível geométrico em relação à localidade; Assegurar condições de fácil entrada da água em qualquer época do ano; Resultar no mínimo de alteração do curso de água;
Finalidades Básicas Garantir entrada de água para o sistema de abastecimento em quantidades suficientes à requisitada (demanda) em qualquer época do ano Assegurar, tanto quanto possível, a melhor qualidade da água do manancial a ser utilizado Constituir a melhor alternativa em termos técnicos, econômicos, ambientais, sociais e de operação e manutenção ao longo do tempo
Escolha do Manancial e do Local para Implantação da Captação Condições gerais a serem atendidas pelo local de captação O terreno deve apresentar as seguintes características favoráveis ao tipo e porte da captação: condições de acesso; características geológicas; batimetria; níveis de inundação; e condições de arraste e deposição de sólidos. Situar-se em trecho reto do curso de água ou em local próximo à margem externa.
Tipos de Captação de Água de Superfície As captações de água de superfície podem ser: Captação direta (fio de água); Captação com barragem de regularização de nível de água; Captação em reservatório de regularização de vazão, destinado ao abastecimento público de água; Captação em reservatórios ou lagos de usos múltiplos.
Captação de Águas Superficiais Análises de descargas mínimas: Q méd. > Q d Q mín. > Q d captação direta Q méd. > Q d Q mín. < Q d Reservatório de acumulação ou regularização Q méd. < Q d buscar outro manancial para atender a demanda ou completar a vazão
Dispositivos constituintes das captações Os dispositivos que podem estar presentes numa captação de água de superfície são: Tomada de água; Barragem de nível ou soleira; Reservatório de regularização de vazão; Grades e telas; Desarenador.
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (tubulação de tomada de água): Figura 3 Tubulação de tomada com crivo, descarregando em desarenador.. Fonte: HADDAD (1997). Figura 4 Tubulação de tomada com crivo, descarregando em caixa de passgem. Fonte: HADDAD (1997).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (tubulação de tomada de água): Figura 5 Tubulação de tomada com crivo, descarregando em poço de sucção. Fonte: OLIVEIRA (s.d.) Figura 6 Tubulação de tomada com crivo ligada diretamente à sucção de bomba. Fonte: DACACH (1975).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (tubulação de tomada de água): Figura 7 Tubulação de tomada com tubos perfurados. Fonte: DACACH (1975). Figura 8 Tubulação de tomada com bomba anfíbia modular. Fonte: HIGRA INDUSTRIAL LTDA (2003).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (caixa de tomada de água): Figura 9 Caixa de tomada de água em captação a fio de água. Fonte: HADDAD(1997).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (canal de derivação): Figura 10 Canal de derivação e desarenador afastado da margem do curso de água. Fonte: HADDAD(1997). Figura 11 Canal de derivação e desarenador posicionados junto ao curso de água. Fonte: HADDAD(1997).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (Poço de derivação): Figura 12 Poço de derivação com apenas uma tomada de água. Fonte: HADDAD(1997).
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (Captação flutuante): Figura 14 Esquema de dispositivo de captação flutuante. Fonte: httpwww.4shared.comphotoxwhdbu64figura_11_- _Torre_de_Tomada_dg.html Figura 13 Bombas de captação flutuante de água bruta no Braço do Taquacetuba, pertencente à Bacia Hidrográfica da Represa Billings Fonte: http://www.energiaesaneamento.org.br/boletim_2012/edicao_02/imagens.html?phpsessid=262ca66e4a3be270fad021c79cc5fab0
Dispositivos constituintes das captações Tomada de água (Torre de tomada): Figura 15 Torre de tomada de água. Fonte: YASSSUDA e NOGAMI (1976).
Dispositivos constituintes das captações Figura 16 - Captação de Água por Torre de Tomada D Água no Sistema Rio Manso, Brumadinho MG. Fonte: http://impresso.em.com.br/app/noticia/cadernos/gerais/2012/09/18/interna_gerais,51120/acaoemergencial-contra-falta-d-agua.shtml
Dispositivos constituintes das captações Barragem de nível: Figura 17 Barragem de nível. Fonte: httpwww.4shared.comphotoxwhdbu64figura_11_-_torre_de_tomada_dg.html
Dispositivos constituintes das captações Reservatório de regularização São lagos artificiais criados em um curso d água com a construção de uma barragem, para deter nos períodos chuvosos o excesso de água, e liberá-lo quando a vazão do curso d água se tornar incapaz de atender à demanda. Figura 18 Reservatório de regularização do Sistema Rio Manso, Brumadinho MG. Fonte: Autor.
Reservatórios de acumulação ou de regularização É importante considerar as variações da qualidade da água em função da profundidade e as oscilações de nível - Aparecimento de algas, principalmente nas camadas superiores - Matéria orgânica em decomposição - Ferro e Manganês (do fundo do lago)
Reservatórios de acumulação ou de regularização Diminuição da turbidez, devido a sedimentação redução de microrganismos patogênicos, devido as condições desfavoráveis
Reservatórios de acumulação ou de regularização Na escolha do local para construção do reservatório devem ser considerados: - existência de locais apropriados para construção da barragem - qualidade da água - Distância e cota em relação à cidade - Vazões do curso de água - Facilidade para execução das obras - Custo das obras
Reservatórios de acumulação ou de regularização Preparo do local: - Remoção da vegetação da área a ser inundada - Corte, aterro e revestimento das margens para evitar crescimento de vegetação e a erosão - Remoção de solo orgânico de áreas alagadiças e pântanos
Dispositivos constituintes das captações Grades, telas e desarenador Figura 20 Grade no sistema de Captação de Água da cidade de Cardoso. Fonte: httpwww.4shared.comphotoxwhdbu64. Captação de águas superficiais Figura 19 Desarenador na Captação do Codau no o Rio Uberaba, Uberaba MG. Fonte: http://jornaldeuberaba.com.br/?menu=cadernoa&submenu=cidade&codigo=9106
Captação de Águas Subterrâneas Denomina-se água subterrânea, a água presente no subsolo, ocupando os interstícios, fendas e canais existentes nas diferentes camadas geológicas, e em condições de escoar, obedecendo aos princípios da hidráulica.
Distribuição Vertical da Água Subterrânea Fonte: Decifrando a Terra/ Teixeira, Toledo, Fairchild e Taioli, - São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
Tipos de porosidade Os três tipos fundamentais de porosidade conforme diferentes materiais numa seção geológica Fonte: Decifrando a Terra/ Teixeira, Toledo, Fairchild e Taioli, - São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
Aquíferos: reservatórios de água subterrânea Aquíferos do latim carregar agua Aquíferos formação geológica que contém água e permite que quantidades significativas dessa água se movimentem no seu interior em condições naturais Aquiclude - é uma formação que pode conter água (até mesmo em quantidades significativas), mas é incapaz de transmití-la em condições naturais
Aquíferos: reservatórios de água subterrânea Aquifugo é uma formação impermeável que nem armazena nem transmite água (não possui poros interconectados) Aquitarde é a unidade geológica menos permeável numa determinada sequência estratigráfica Por exemplo: em uma sequência de estratos intercalados de arenitos e siltitos, os siltitos, menos permeáveis que os arenitos, correspondem ao aquitarde.
Tipos de Aquíferos Aquíferos livres são aqueles cujo topo é demarcado pelo nível freático, estando em contato com a atmosfera Aquíferos suspensos são acumulações de água sobre aquitardes na zona insaturada Aquíferos livres e supensos. Aquiferos suspensos ocorre quando uma camada impermeável intercepta a infiltração Fonte: Decifrando a Terra/ Teixeira, Toledo, Fairchild e Taioli, - São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
Tipos de Aquíferos Aquíferos confinados ocorrem quando um estrato permeável (aquífero) está confinado entre duas unidades pouco permeáveis (aquitarde) Aquífero confinado, superfície potenciométrica e artesianismo Fonte: Decifrando a Terra/ Teixeira, Toledo, Fairchild e Taioli, - São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
Captação de Águas Subterrâneas Lençol freático: Captação de poço raso ou freático (cisterna).
Captação de Águas Subterrâneas Do lençol confinado (artesiano): Rebaixamento do nível piezométrico
Exercício 1 Dimensionamento de desarenador L Sendo: V s velocidade de sedimentação da partícula V L velocidade de fluxo ao longo da caixa de areia t tempo de percurso h, b e L respectivamente a altura, largura e comprimento da caixa de areia
Exercício 1 Dimensionamento de desarenador Vs = Q/b.L = Q/A = taxa de aplicação superficial Vs = 0,021 m/s (NBR 12213) Segundo Orsini (1996), para se obter as outras dimensões da caixa de areia, L, b e h, deve-se considerar: Relação L/b 3 ou 4, para evitar que curtos circuitos na caixa de areia reduzam a sua eficiência; Velocidade de escoamento na caixa de areia, menor ou igual a 0,3 m/s; A largura b 0,5 ou 0,6 m, para possibilitar facilidades de construção e operação; As dimensões da caixa de areia devem ser compatíveis com o terreno disponível e com a topografia local.
Exercício 2 Pretende-se captar água de um rio para abastecer uma cidade com população de 10.000 habitantes e que possui uma indústria que consome cerca de 4 L/s de água. a) Verifique se o rio atende à demanda atual. b) Determine por quanto tempo este manancial poderá ser utilizado como única fonte de água para o sistema c) Qual a população máxima que poderá ser atendida pelo rio, para um consumo mensal médio constante do sistema, caso seja construído um reservatório de regularização ou de acumulação? Considere neste caso que seja autorizado captar no máximo 30% da vazão média do rio e que a vazão da indústria aumente para 10 L/s.
Exercício 2 São dados: Q 7,10 = 179 L/s Q méd. = 378 L/s Consumo per capita = 150 L/hab.dia K 1 = 1,2 e K 2 =1,5 Considere que o órgão ambiental autorizou captar 30% da Q 7,10. C ETA igual a 3% do consumo do sistema. A taxa de crescimento populacional seja de 1% ao ano.