DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E GEORECURSOS SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL DRENAGEM URBANA E CONTROLO DA POLUIÇÃO 2ª DATA DO ANO LECTIVO 2013/2014 31/01/2014, 18h30 DURAÇÃO TOTAL: 1h 45m; PARTE TEÓRICA: 45 m QUESTÕES 1. Defina CBO 5 20, CQO e COT e indique em que situações se procede a uma destas medições em detrimento das restantes. (2,0 val.) Define BOD 5 20, Chemical Oxygen Demand and Total Organic Carbon and indicate in which situations you will proceed with one of these measurements to the detriment of other (2.0 p.) 2. Descreva a importância do oxigénio dissolvido nos meios aquáticos e indique os principais processos fontes e processos consumidores de oxigénio que são em geral considerados na modelação do oxigénio dissolvido num rio. (2,0 val.) Describe the importance of dissolved oxygen in aquatic environments and indicate the main sources processes and consumers processes of oxygen that are generally considered in the modelling of dissolved oxygen in a river. (2.0 p.) 3. Indique as camadas que se podem identificar em lagos profundos e as suas principais características em termos de qualidade da água e de biologia aquática. (2,0 val.) Indicate the layers that can be identified in deep lakes and its main characteristics in terms of water quality and aquatic biology. (2.0 p.) 4. Em que é que consiste a Eutrofização de uma massa de água e descreva de que forma o rácio N/P pode ser utilizado para avaliar o nutriente limitante. (2.0 val.) Define what eutrophication of a water body is and describe how the ratio N / P can be used to evaluate the limiting nutrient. (2,0 p.). 5. Descreva as principais diferenças entre os meios lóticos e meios lênticos e indique qual é, em geral, mais susceptível de eutrofizar. (2,0 val.) Describe the main differences between the lotic and lentic habitats and indicate which of them is, in general, more likely to become eutrophic. (2.0 p.) 6. Indique as vantagens e/ou objetivos associados à utilização de bacias de retenção em sistemas de drenagem de águas pluviais. (2,0 val.) Tell four advantages and / or objectives associated with the use of retention basins in rainwater drainage systems. (2.0 p.) 1
Problema I (4,0 valores) A indústria representada na Figura descarrega um caudal constante na Ribeira da Atalaia, que por sua vez conflui no rio Manso, 15 km a jusante deste local. Na tabela são apresentadas as principais características registadas nas secções 1 e 2 assim como do caudal descarregado pela indústria. Ribeira da Atalaia Parâmetro Unidades Secção 1 Secção 2 Indústria Q m 3 /s 100 2500 10 CBO 5 mg/l 7 4 300 T ºC 11 12 18 OD mg/l 8.8 9.7 0.0 U m/s 0.03 0.03 - Rio Manso Figura 1 Nestas condições determine: a) Verifique se são atingidas condições de anaerobiose na ribeira da Atalaia. (2,5 val.). b) De modo a garantir um nível mínimo de oxigénio dissolvido na Ribeira da Atalaia de 4 mg/l, a CBO 5 da mistura a jusante da descarga da indústria não poderá ultrapassar uma concentração de 10,5 mg/l. Determine a percentagem de tratamento a exigir à indústria para garantir esta condição (1,5 val.). 2
Problema II (4,0 valores) Considere o sistema de drenagem pluvial representado na Figura 2, juntamente com as respectivas bacias de drenagem. As características de cada sub-bacia, incluindo área e coeficiente da fórmula racional, encontram-se representadas na tabela. Pretende-se dimensionar a rede de colectores para um período de retorno de 5 anos, que tem como parâmetros da curva IDF a=259,26 e b=-0,562 (I em mm/h para t em min). No final da rede de drenagem o tempo de concentração é de 17 min e os caudais deverão ser encaminhados para uma bacia de detenção. Sub-bacia Área C (ha) A 1.2 0.4 B 2 0.7 C 1.4 0.75 D 3.4 0.5 E 2.2 0.6 Total 10.2 - Figura 2 a) Considerando um caudal máximo afluente para bacias de cabeceira de 50 l/s, verifique se a delimitação da bacia A permite verificar este critério, admitindo um tempo de entrada de 10 min. Caso não verifique, indique qualitativamente o procedimento a adoptar. (1,5 val.) b) Determine o volume da bacia de detenção através do método simplificado (ou método holandês). Considere que a bacia natural correspondente à totalidade da área drenada teria um coeficiente C=0,4 e um tempo de retenção de 22 min. (2,5 val.). 3
Problem I (4,0 p.) The river Atalaia shown in Figure 1 receives an industrial discharge before joining River Manso. The characteristics of the water in crossections 1 and 2 are presented in the table. The distance between the industry and the junction with River Manso is 15 km. River Atalaia Parameter Units Crossection 1 Crossection 2 Industry Q m 3 /s 100 2500 10 CBO 5 mg/l 7 4 300 T ºC 11 12 18 OD mg/l 8.8 9.7 0 U m/s 0.03 0.03 - River Manso Figure 1 In these conditions: a) Verify if the river Atalaia has anaerobic conditions. (2,5 p.). b) In order to ensure a minimum dissolved oxigen concentration of 4 mg/l in River Atalaia, the BOD5 concentration immediatly downstream the industry discharge has to be lower than 10.5 mg/l. Determine the minimum treatment level (as percentage) that the industry must perform to comply with this condition. (1,5 p.). 4
Problem II (4,0 p.) Consider the stormwater drainage system presented in Figure 2 toguether with the caracteristics of the sub-basins presented in the table (area and rational formula coeficient). The drainage network is to be designed considering a return perido of 5 years (IDF parameters a=259,26 and b=-0,562, for I in mm/h and t in min). The concentration time for the drainge network in the last section is 17 min. At the end of the network there will be a detention basin. Sub-basin Area C (ha) A 1.2 0.4 B 2 0.7 C 1.4 0.75 D 3.4 0.5 E 2.2 0.6 Total 10.2 - Figure 2 a) Considering that the maximum flow allowed from the most upstream sub-basins is 50 l/s, determine if the limits of basin A comply with this criteria, assuming an entrance time of 10 min. If there is no compliance, sugest qualitatively which modifications such be made ( 1,5 p.) b) Determine the volume of the detention basin using the simplified method (or Dutch method). Consider that the natural basin for the total area to be drained would have a C=0.4 and a retention time of 22 min. (2,5 p.). 5
FORMULÁRIO D c CBO t c k k x ( k d a CBO CBO. e a k xc kr ( ) u L. e o k r t x k Ln ) k r D ( ka k 1 kd. CBO 1 a 0 r r L ) CBO t a 20º L k d 20º CBO ( 1 e 1 ka ( 20º C) 0,20 dia 0 1,024 1 kd 0,30 dia 0 1,047 ( 20º C) t ) qs em/in mm/min q em/in l/s tc em/in min A em/in ha a, b da curva IDF em mm/min a, b from IDF curve in mm/min 6