AULA 22 - Autenticação · 11- Determinação do tempo de percurso, t p, para o troço de colector considerado no passo 10º 12- Adição do t p calculado no passo anterior ao tempo

SANEAMENTOAula 22 - Sumário

AULA 22SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

• Concepção e constituição dos sistemas. Traçado em planta.

• Etapas de dimensionamento: elementos de base, cálculo dos

caudais de projecto, dimensionamento hidráulico dos

colectores.

• Procedimento de cálculo.

• Soluções de controlo na origem.

Saneamento [A22.1]

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

Origem de águas pluviais em meio urbano

infiltraçãono solo

armazenamentoem depressões

intercepção +evapotranspiração

escoamentosuperficial

intercepção +evaporação

escoamentoem colectores

precipitação

evaporação

ORIGEM E DESTINO DAS ÁGUAS PLUVIAIS

a) Uma fracção não atinge o solo(interceptada ou evapora-se)

b) Outra fracção atinge o solo, em localpermeável

. parte infiltra-se

. parte evapora-se (após empoçamento)

. parte escoa-se (escoamento directo ouprecipitação útil)

c) Outra fracção cai em áreaimpermeável (pavimentos earruamentos, passeios e coberturas)

DU - 3

Diversos

Tipos de preocupações

• Carácter poluente das águas pluviais

► metais pesados (Fe, Pb, Zn,…)► hidrocarbonetos► sólidos em suspensão► CBO5 (matéria orgânica)

► Sist. unitários efeito de “first flush” (ressuspensão e transporte de poluentespreviamente decantados nos colectores)

• Comportamento unitário dos sistemas domésticos (mesmo quando concebidos como separativos)

• Variabilidade dos caudais► Caudais de ponta >> caudais domésticos

► Relação entre a ocupação do solo e a grandeza dos caudais escoados

– áreas impermeáveis– artificialização das linhas de água

► Regime variável de escoamento nos colectores

PROJECTO MAIS COMPLEXO E CUSTO DE OBRAS SUPERIOR

Agravamentode caudais


Origem de águas pluviais em meio urbano

Saneamento [A22.3]

PRINCÍPIOS DA CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS

a) Objectivo: Redução de caudal

a1) aumentar a intercepçãoa2) aumentar a infiltraçãoa3) aumentar o armazenamento e a detençãoa4) incrementar o tempo de percurso do escoamentoa5) aplicar técnicas apropriadas de gestão e exploração dos sistemas

b) Objectivo: Controlo da qualidade da água no meio receptorb1) afastar a descarga do meio receptor sensível

b2) tratar a massa líquida escoamento superficial (“overland flow”)lagunagem/zonas húmidas construídas (“constructed wetland”)

separadores hidrodinâmicos/físico-químico/desinfecção UV


Concepção e constituição dos sistemas

Saneamento [A22.4]

OBJECTIVO PRINCIPAL: Redução do risco de inundação em meio urbano, i.e.,controlar o escoamento de superfície.

PROCEDIMENTOS DE CONTROLO (QUANTIDADE E QUALIDADE)



a1) cobertura vegetal

a2) intercalar zonas verdes no meio de zonas pavimentadas• aplicação nos pavimentos materiais incoerentes ou porosos (lajetas furadas,

etc.)• utilizar drenos em vez de colectores• utilizar câmaras e esporões drenantes

a3) Usar bacias de retenção e armazenamento• usar depósitos domiciliários nas coberturas (com uso posterior para

serviço de incêndios, irrigação, etc.)

a4) Reduzir a extensão dos colectores e aumentar o percurso nas cabeceiras (comlimitações)

a5) Proceder à gestão do sistema, por forma a aproveitar as suas potencialidades, emtermos de reserva.

Saneamento [A22.5]

• A concepção deve dar-se numa fase inicial do planeamento urbanístico, especialmente emáreas críticas

PREOCUPAÇÕES:

• Zonas planas (com pouca disponibilidade de energia gravítica) para garantir oescoamento

• Zonas junto de linhas de água ou próximo do mar (redes de colectores sujeitos aosefeitos das cheias e marés)

• Área a infraestruturar localizada a jusante de grande bacia hidrográfica (estudo dosriscos de inundações, estudo do comportamento de terras)

• Locais de elevado índice de construção



Saneamento [A22.6]

• Redução da extensão das redes de colectores e dos respectivos diâmetros (DR nº 23/95 –Artigo 118°; alíneas 3 e 4)

– maximizar o percurso superficial da água pluvial (sobretudo nas cabeceiras)

– favorecer a integração de áreas permeáveis (zonas verdes, pavimentos porosos…)(Extensão menor que a rede doméstica)

• Preocupação com a qualidade da água do meio receptor (devida à poluição veiculada peloscaudais pluviais após os períodos estivais)

PREOCUPAÇÕES:



Saneamento [A22.7]

DU - 8

• Adopção de soluções de drenagem não convencionais: SOLUÇÕES DE CONTROLO NA ORIGEM

PREOCUPAÇÕES:


Soluções de controlo na origem

Saneamento [A22.8]

Valas revestidas com coberto vegetal Bacia de amortecimento/infiltraçãoda Regateira, Almada.

Trincheiras de infiltração:


Soluções de controlo na origem

Lagoa com toalha de água permanente Lagoa a seco

Saneamento [A22.9]Pavimentos porosos

OUTROS:•Poços absorventes•…

TRAÇADO DA REDE E DEFINIÇÃO DE BACIAS E SUB-BACIAS EM MEIO URBANO

Implantação de colectores ao eixo dos arruamentos

Definição correcta dos limites da bacia hidrográfica e das sub-bacias afectas acada troço da rede

Bacia de cabeceira

Sub-bacias

Colector pluvial

Meio receptor


Traçado em planta

Saneamento [A22.10]

OBJECTIVO: Minimização do caudal de ponta(maximização da retenção, infiltração, intercepção, …)

DU - 11

ETAPAS DE DIMENSIONAMENTO DOS COLECTORES

1. Definição dos elementos de base2. Cálculo dos caudais pluviais de projecto3. Dimensionamento hidráulico dos colectores

1. DEFINIÇÃO DE ELEMENTOS DE BASE

• Definição dos limites da bacia de drenagem e das sub-bacias elementarescorrespondentes a cada trecho ou conjunto limitado de trechos

• Definição do período de retorno T (varia, em regra, entre 2 e 10 anos) –

• Conhecimento do regime pluviométrico local curvas IDF

• Caracterização de cada sub-bacia elementar (área, coeficientes de escoamento,declive, tipo de solo, % de áreas impermeáveis)

• Definição dos tempos de concentração iniciais tc


Etapas de dimensionamento

Saneamento [A22.11]

(DR nº 23/95 – Artigo 130°)

DU - 12



• Definição dos condicionalismos, diversos:- cotas e níveis de água do meio receptor;- cotas das zonas baixas a drenar;- atravessamentos e cruzamentos com outras infra-estruturas.

2. CÁLCULO DE CAUDAIS PLUVIAIS

Método Racional (semi-conceptual; Mulvaney, 1851 e Kuickling, 1889)

Qpluvial = C x I x A

sendo:Q pluvial - caudal pluvial a drenar pelo colector (m3/s)C - coeficiente de escoamento (-) I - intensidade de precipitação (m3/(ha.s))A - área da bacia a drenar (ha)

Valores Médios do Coeficiente C(ASCE, MANUAL Nº 37)

(DR nº 23/95 – Artigo 129°)

Intensidade de precipitação

I = a . t b

sendo:t - tempo de concentração da sub-bacia

a, b - parâmetros da curva IDF



Saneamento [A22.13]

(DR nº 23/95 – Artigo 128°)

Método Racional Generalizado (Costa, 1956)

AICtt

VVQ

c

12

sendo,V1 - volume correspondente à parte ascendente

do hidrograma (m3)V - volume total do hidrograma (m3)t - duração da precipitação de projecto (h)tc - tempo de concentração da bacia (h)- coeficiente de regolfo.



2 V1/V - exprime o efeito de retenção e armazenamento: é mínimo em bacias naturais emáximo em bacias totalmente impermeáveis (em que iguala a unidade).

t/tc - exprime o desfasamento entre o fim da chuvada e o instante em que se verifica ocaudal de ponta: é mínimo para bacias naturais (onde toma o valor 0,7) e admite-seque iguale a unidade em bacias totalmente impermeáveis ou altamente canalizadas.

Saneamento [A22.14]

Coeficiente de redução global do métodoracional generalizado:

C1 = C (2 v1/v) (t/tc)



DU - 16

3. DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE COLECTORES

• Altura máxima do escoamento (h/D) 1

• Velocidade máxima de escoamento Vmáx = 5 m/s (para colectores unitários ouseparativos pluviais)

• Velocidade mínima de escoamento Vmín = 0,9 m/s

Critério de auto-limpeza

• Profundidade mínima (Art. 137) Prof. 1 m

• Diâmetro mínimo (Art. 134) Dmín = 200 mm

• Inclinações mínimas e máximas 0,3% e 15% (por razões construtivas)

CRITÉRIOS DE PROJECTO:

J mín = 1/ D (mm) Norma Europeia

Sendo inviáveis os limites referidos anteriormente,como sucede nos colectores de cabeceira, devemestabelecer-se declives que assegurem estesvalores limites para o caudal de secção cheia.



Saneamento [A22.16]

(DR nº 23/95 – Artigo 133°)

PROCEDIMENTO DE CÁLCULO

1 - Análise da área de projecto e traçado da rede em planta.Caracterização de condicionalismos (cotas e níveis de água no meio receptor,

atravessamentos com outras infra-estruturas…)

2 - Fixação do período de retorno, T.

3 - Selecção da curva IDF para a zona em estudo e para o período de retorno escolhido.

4 - Definição das sub-bacias em cada secção de cálculo área drenante A

5 - Determinação do coeficiente global médio ponderado para a bacia definida em cada secção decálculo

C = (∑i CiAi) / ∑i Ai

6 - Determinação do tempo de concentração, t c

pec t tt tL

Vp

j

j

Inclinação do terreno AI < 50% AI > 50%(min) (min)

muito inclinado 5.0 5.0inclinado 10.0 7.5médio e plano 15.0 10.0


Procedimento de cálculo

Saneamento [A22.17]

Tempos iniciais (para bacias de cabeceira):

I = a . t b

7 - Determinação da intensidade média de precipitação, I, para uma duração igual ao t c(a partir das curvas IDF)

8 - Cálculo do caudal de projecto, por intermédio da seguinte expressão (método racional):

Q p = ∑i C i x A i x I

9 - Fixação do diâmetro e inclinação do colector:

minimizar de custos; profundidade de assentamento mínima; satisfação doscritérios hidráulicos

10 - Determinação da velocidade, altura do escoamento e tensão de arrastamento no colector

11- Determinação do tempo de percurso, t p, para o troço de colector considerado no passo 10º

12- Adição do t p calculado no passo anterior ao tempo de concentração calculado no passo 6º.

13- Repetição de todos os passos de cálculo, de montante para jusante, a partir do passo 5º, para assucessivas secções de cálculo.


Procedimento de cálculo

Saneamento [A22.18]


Órgãos e acessórios

ÓRGÃOS COMUNS

1- Colectores públicos (circulares, em betão ou PVC)

2- Câmaras de visita (para observação, inspecção, exploração e manutenção)

3- Ramais domiciliários

4- Dispositivos interceptores ou de entrada

Sarjetas de passeio Sumidouros Sistema conjunto sarjeta-sumidouro

a) Alinhamentos rectos entre câmaras de visita

b) Implantação no eixo dos arruamentos ( Pimin = 1 m)

c) Extensão menor que a rede doméstica

d) Destino final (meio hídrico natural, rio, …)

Saneamento [A22.19]

Sarjetas de passeioSumidouros





ÓRGÃOS ESPECIAIS

1- Bacias de amortecimento

2- Câmaras drenantes e soluções de controlo na origem

3- Desarenadores- convencionais (rectangulares)

- não convencionais (circulares, …)

4- Instalações elevatórias

Devem ser evitadas sempre que possível: encargos na construção e de exploração;

magnitude e aleatoriedade dos caudais

(D50 ≥ 0,2 mm), (V = 0,30 m/s)

Saneamento [A22.21]

BACIAS DE RETENÇÃO

Objectivos

• redução dos riscos de inundação• criação de zonas de lazer (para a pesca e canoagem…)• criação de reservas de água (agricultura, combate a

incêndios, indústria, limpezas municipais - arruamentos eparques…)

• protecção do meio ambiente (redução de SST e matériaorgânica)

Tipos:

- bacias enterradas (reservatórios)

- bacias a céu aberto - a seco

- com nível de água permanente


Bacias de retenção

Saneamento [A22.14]

(DR nº 23/95 – Artigo 176°)

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AULA 22 - Autenticação · 11- Determinação do tempo de percurso, t p, para o troço de colector considerado no passo 10º 12- Adição do t p calculado no passo anterior ao tempo