GERAL PROJETO EXECUTIVO ESTUDO PARA CONCEPÇÃO …licenciamento.ibama.gov.br/Porto/Terminal Portuario Pontal do... · O presente relatório ... lançado no corpo hídrico receptor

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CLIENTE: PORTO PONTAL PARANÁ IMPORTAÇÃO E EXPORTAÇÃO S.A.

PROJETO: PORTO PONTAL DO PARANÁ

GERAL – PROJETO EXECUTIVO INFRAESTRUTURA – ESTUDO PARA CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE DRENAGEM

CLIENTE Nome Departamento Data Visto

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ÍNDICE

1 - OBJETIVO E ESCOPO.............................................................................................................. 4

2 - CRITÉRIOS DE PROJETO ........................................................................................................ 5

3 - MODELO HIDROLÓGICO-HIDRODINÂMICO ......................................................................... 12 3.1 - Estudos Hidrológicos ......................................................................................................... 12 3.2 - Estudos Hidrodinâmicos .................................................................................................... 18

4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................................... 29


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1 - OBJETIVO E ESCOPO

Este documento tem como objetivo apresentar os resultados do desenvolvimento dos estudos hidrológicos e hidráulicos para elaboração de “Estudos para Concepção de Sistema de Drenagem em Terminal Portuário, Pontal do Paraná – PR”, localizado no litoral do Estado do Paraná.

O empreendimento, com área aproximada de 636.722,63m² (Figura 1) está localizado na Baía de Paranaguá, a cerca de 90 km de Curitiba.

Figura 1 – Localização do Terminal Portuário

A concepção de um Sistema de Drenagem do Terminal Portuário foi feita de forma a possibilitar o isolamento de vazamentos de contêineres, impedindo uma possível contaminação das áreas externas. Dessa forma, a concepção inicial do projeto de drenagem considerou a possibilidade de fechamento do sistema em caso de vazamento acidental de contêineres, impedindo que o contaminante seja lançado no corpo hídrico receptor da rede de drenagem do Terminal Portuário.

Para isso, além de ser capaz de escoar o pico da vazão de cheia resultante da chuva crítica para a rede, o sistema foi dimensionado de forma a comportar o volume de uma chuva com duração mais longa, que ocorra durante o fechamento do sistema, no caso de vazamento de carga.

O presente relatório apresenta, no Capítulo 2, os critérios de projeto adotados, sendo a metodologia utilizada para os estudos de avaliação do funcionamento do sistema apresentada no Capítulo 3. As etapas metodológicas de execução do estudo seguiram os itens descritos a seguir.

a) Estudos Hidrológicos

Esse item tem como objetivo a elaboração de chuvas de projeto para utilização na fase de estudos hidrodinâmicos.


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As informações hidrológicas necessárias são séries históricas de chuva medidas na região, que possibilitam a elaboração de equações de chuva IDF (intensidade-duração-frequência), podendo haver equações elaboradas em estudos precedentes. Foram elaboradas chuvas de projeto com tempo de duração crítico para a bacia, referente ao tempo de recorrência de 10 e 100 anos e duração igual ao tempo definido como crítico para o sistema, de 15 minutos, e considerando uma chuva longa, com 6 horas.

O tempo de recorrência é definido como o período de tempo em que determinado evento poderá ser igualado ou superado, ao menos uma vez, sendo relacionado à frequência de ocorrência desse evento.

Por sua vez, o tempo de duração da chuva representa o período total em que ocorre a precipitação, com uma relação inversamente proporcional à intensidade da chuva. Assim, quanto menor a duração da chuva, maior a sua intensidade.

Chuvas com curta duração tendem a provocar maiores picos de vazão na rede de drenagem, enquanto as chuvas mais longas resultam em maiores volumes de água no sistema. Para se avaliar o cenário crítico para o sistema de drenagem, será considerada a chuva de projeto com duração de 15 minutos. Em casos da avaliação de dispositivos de armazenamento, pode ser necessária a avaliação de chuvas com maior volume e menor intensidade, ou seja, com duração mais longa. Essa análise foi levada em conta durante a elaboração do estudo.

b) Estudos Hidrodinâmicos

A partir das chuvas de projeto elaboradas na fase de Estudos Hidrológicos, é realizada a análise do funcionamento do sistema de drenagem proposto por meio da aplicação de um modelo matemático capaz de simular a hidrodinâmica dos escoamentos sobre a superfície e dispositivos de drenagem previstos.

Os estudos hidrodinâmicos foram conduzidos com auxílio do Modelo de Células de Escoamento - MODCEL, desenvolvido na COPPE/UFRJ. O MODCEL é uma ferramenta robusta de modelagem hidrológica-hidrodinâmica, utilizada para a análise do comportamento da bacia e de intervenções de controle de cheias, que permite a consideração do funcionamento de toda a bacia como um sistema.

O modelo parte da premissa que a região pode ser discretizada em células, as quais possuem ligações hidráulicas pré-determinadas pelo modelador, de forma que o conjunto de células e ligações represente as diversas possibilidades de escoamento superficial resultante de um evento de chuva. O resultado das simulações fornece níveis d’água e vazões em todas as células. Esse modelo possui uma breve descrição no Anexo A desta proposta.

2 - CRITÉRIOS DE PROJETO

A concepção do projeto de drenagem prevê a utilização de reservatórios de detenção das águas pluviais preenchidos com material granular, instalados sob os pátios de estocagem de contêineres. Os reservatórios devem ser capazes de drenar com eficiência uma chuva intensa crítica para o sistema de microdrenagem, considerada a chuva com 10 anos de tempo de recorrência e 15 minutos de duração.

Adicionalmente, os reservatórios previstos deverão possuir válvulas de fechamento do sistema, para casos de vazamento acidental do conteúdo de contêineres, impedindo que o contaminante seja lançado no corpo hídrico receptor da rede de drenagem do Terminal Portuário. Para isso, o


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funcionamento do sistema foi testado com uma chuva de seis horas de duração, que ocorra durante o fechamento do sistema, no caso de vazamento de carga. Foi utilizada referência de cota indicada pela R.Peotta.

Os critérios de projeto adotados foram:

Divisão das áreas de estocagem dos contêineres em dois reservatórios simétricos, com

declividades em sentidos opostos e sem comunicação entre si.

Cada reservatório possui uma caixa de passagem e uma saída com válvula de segurança para a

via principal, perpendicular ao cais do porto.

As caixas de passagem possuem dimensões em planta de 1,20m X 0,80m.

O fundo dos reservatórios possui declividade de 0,1% na direção longitudinal em toda a sua

largura, tendo ponto mais baixo no lado da caixa de passagem, na cota 3,0m.

As vias perpendiculares ao cais possuem drenagem pluvial e não contribuem para o interior dos

reservatórios.

As vias paralelas entre os reservatórios contribuem em meia pista para cada reservatório.

O reservatório será drenado por uma única linha de tubulação perfurada, instalada em “espinha

de peixe”.

As caixas de passagem são rebaixadas em 0,50m, criando um desnível entre o reservatório e a

caixa, de forma que a descarga funcione desafogada durante a maior parte do tempo,

aumentando sua capacidade hidráulica. Assim, as caixas de passagem deverão ser instaladas na

cota 2,50m.

A Figura 2 apresenta um desenho esquemático de implantação do reservatório.


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Figura 2 – Esquema de implantação do reservatório e sistema de tubulação perfurada.

O material considerado para preenchimento do reservatório de detenção, apresentará índice médio de porosidade de 60%, o que permite um bom aproveitamento de volume para armazenagem de água. O preenchimento terá 40 cm de profundidade, conforme configuração acordada em reunião, apresentada no esquema da Figura 3.

Figura 3 – Corte esquemático do reservatório.

A estratégia de modelagem da área portuária considerou o agrupamento de “reservatórios” em quatro sistemas independentes, com saídas diretas para o estuário, conforme apresentado na planta esquemática da Figura 4.

A A’

Reservatório

Gale

ria d

e d

ren

ag

em

Válvula

Gale

ria d

e d

ren

ag

em

PLANTA

CORTE A-A’

Reservatório

Reservatório Reservatório

i = 0,1% i = 0,1%

i = 0,1% i = 0,1%

Ca

ixa

de

pa

ss

ag

em

Ca

ixa

de

pa

ss

ag

em

30cm

30cm

Brita graduada

Areia média 20cm

Manta impermeável

Dreno perfurado

60cm

Cota 4,0m

Cota 3,0m

Re

serv

ató

rio

Vazio


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Figura 4 – Esquema de modelagem da área portuária.

As simulações para definição do layout final dos reservatórios foram realizadas no Sistema 02. Foram testadas 3 configurações preliminares, revistas em reuniões periódicas entre a equipe da AquaFluxus e técnicos da R.Peotta, até a configuração atual, generalizada para os demais sistemas.

Para conferir maior proteção, é indicada, ainda, a instalação de um “vertedor de emergência” na caixa de passagem. Tal dispositivo poderá ser um orifício aberto, localizado na cota imediatamente acima do material de preenchimento. A Figura 5 apresenta um corte esquemático da caixa de passagem.

Figura 5 – Corte esquemático da caixa de passagem.


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Os drenos perfurados, em PEAD, deverão apresentar diâmetro interno (Di) de 200 mm, respeitando as especificações técnicas dadas pela Norma DNIT 093/2006 – EM1. Para conferir maior vida útil aos drenos perfurados, deve ser previsto o envelopamento dos tubos drenos, com manta geotêxtil impermeável ou material similar, o qual não comprometa a capacidade hidráulica dos drenos.

Figura 6 – Perfil do tubo dreno corrugado (DNIT 093/2006)

Para representação do projeto conceptual de instalação dos reservatórios, foi selecionado um reservatório do Sistema 2, o qual pode ser visto nos desenhos DES-AQF2014007-01 e DES-AQF2014007-02, apresentados no Apêndice A. A Figura 7 apresenta a área do terminal portuário, com as divisões dos sistemas e o destaque do reservatório escolhido para representação de projeto.

Para a modelagem hidrodinâmica do funcionamento do sistema, foi definida numeração para cada reservatório. As áreas totais de cada reservatório são apresentadas na Tabela 1, enquanto os seus posicionamentos podem ser visualizados na Figura 8.

Os resultados das simulações hidrodinâmicas dos sistemas, níveis d’água e vazões de saída de cada reservatório, são apresentados no Capítulo 3.

1 DNIT 093/2006. Ministério dos Transportes, Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes,

Diretoria de Planejamento e Pesquisa, Instituto de Pesquisas Rodoviárias.


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Figura 7 – Reservatório escolhido para representação do projeto conceptual.

Tabela 1 – Área dos reservatórios

Reservatório Área total



Sis

tem

a 1

110 4659 m²

Sis

tem

a 2

210 4768 m²

Sis

tem

a 3

310 4768 m²

120 4659 m² 220 4768 m² 320 4768 m²

130 4550 m² 230 4768 m² 330 4768 m²

140 4440 m² 240 4768 m² 340 4768 m²

150 4440 m² 250 4768 m² 350 4768 m²

160 4196 m² 260 4768 m² 360 4331 m²

170 4196 m² 270 4446 m² 370 1948 m²

Sis

tem

a 4

410 4768 m² 214 4659 m² 380 2022 m²

420 4768 m² 224 4659 m² 314 4768 m²

430 4768 m² 234 4550 m² 324 4768 m²

440 4768 m² 244 4440 m² 334 4768 m²

450 4768 m² 254 4440 m² 344 4768 m²

460 4331 m² 264 4196 m² 354 4768 m²

470 1948 m² 274 4196 m² 364 4768 m²

414 4589 m²

374 4377 m²

417 3637 m²


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Fig

ura

8 –

Nu

me

ração

dos r

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na

ge

m d

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.


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3 - MODELO HIDROLÓGICO-HIDRODINÂMICO

Para as simulações de avaliação do comportamento dos reservatórios durante eventos pluviométricos de projeto, são realizadas duas etapas de estudo. Uma primeira, estudos hidrológicos, que visa a estimativa de chuvas de projeto que representam um risco associado a uma probabilidade de ocorrência. Essas chuvas são utilizadas na segunda etapa, modelagem hidrodinâmica, com objetivo de avaliar o funcionamento hidráulico do sistema.

3.1 - Estudos Hidrológicos

O objetivo deste estudo hidrológico é definir os padrões de chuvas intensas na região do terminal portuário, possibilitando a estimativa de eventos pluviométricos com frequências (tempos de recorrência) pré-definidas. Para o presente caso, são utilizados os tempos de recorrência de 10 e 100 anos, conforme demanda da contratante.

O estudo é elaborado a partir de dados hidrológicos existentes. As informações hidrológicas necessárias são séries históricas de chuva medidas na região, que possibilitam a elaboração de relações intensidade-duração-frequência (IDF) para as precipitações de projeto.

Para a região objeto deste relatório, foi utilizado o Posto Pluviométrico de Morretes, Código 02548000, localizado nas coordenadas 25°28'0"S e 48°50'0"O, de responsabilidade da Agência Nacional de Água (ANA) e operado pela Águas Paraná. Os dados da série histórica de chuvas foram obtidos através do Sistema de Informações Hidrológicas HidroWeb, da ANA, conforme apresenta a Figura 9.

Figura 9 – Consulta da série histórica de chuvas do Posto de Morretes no Sistema HidroWeb.

Na região ainda existem outros dois postos, Colônia do Cachoeira (02548003) e Passo de Vau (82009080), localizados mais ao norte do estuário da Baía de Paranaguá, além de uma equação de chuva intensa do Eng. Otto Pafafstetter para a cidade de Paranaguá, constante do estudo “Chuvas Intensas no Brasil”2. Neste estudo de chuvas intensas são apresentadas relações entre precipitação, duração e frequência de chuvas em diversos postos pluviométricos no Brasil.

A escolha pela utilização das informações de chuva do posto de Morretes se deu ao fato deste possuir a maior série histórica entre os outros postos, abrangendo também eventos mais recentes, os quais não são considerados no estudo de Pfafstetter, publicado em 1982. A Figura 10 apresenta a localização destes postos na região da Baía de Paranaguá.

2 PFAFSTETTER, Otto, 1982. Chuvas Intensas no Brasil. Rio de Janeiro – DNOS.


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Figura 10 – Localização dos postos pluviométricos na região da Baía de Paranaguá.

A partir dos dados de chuvas diárias do Posto Morretes, foi realizado estudo estatístico para definição dos valores de máximos prováveis, de acordo com as probabilidades de ocorrência. Para isso, foi utilizado o Método de Gumbel, aplicado aos valores de chuva máxima anual, para a série existente.

O posto possui medição diária de chuvas entre os anos de 1939 e 2013, totalizando 74 anos. Descartando os anos com descontinuidade ou outros problemas de medição, foram utilizados 70 valores de máximos anuais.

A aplicação da distribuição de Gumbel aos dados pluviométricos do Posto Morretes, para definição dos máximos de precipitação, resultou nos valores apresentados na Tabela 2

A Tabela 3 e a Tabela 4 apresentam os dados e parâmetros para aplicação do Método de Gumbel à série histórica de precipitações do Posto Pluviométrico Morretes.

Tabela 2 – Chuvas Máximas para o Posto Morretes – Distribuição de Gumbel.

TR (anos) y y - yn K Pmáx (mm)

2 0,37 -0,19 -0,18 75,65

10 2,25 1,70 1,61 106,38

15 2,67 2,12 2,02 113,28

20 2,97 2,42 2,30 118,12

25 3,20 2,64 2,52 121,84

50 3,90 3,35 3,19 133,32

100 4,60 4,05 3,85 144,71


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Tabela 3 – Parâmetros da distribuição de Gumbel para a série de chuvas do Posto Morretes

Distribuição de Gumbel

N = 70 { [ ( ⁄ )]}

∑P = 5510,50 ∑(P - Pmédia)² = 20267,86

Pmédia = 78,72 ∑(y - yn)² = 77,29

∑y = 38,83 S = 17,14

yn = 0,55 Sn = 1,05

A partir dos resultados apresentados na Tabela 2, foram calculadas chuvas com tempos de recorrência de 10 e 100 anos, para diferentes tempos de duração, de acordo com as relações apresentadas na Tabela 5.


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Tabela 4 – Aplicação do Método de Gumbel para Chuvas Máximas no Posto de Morretes.

Ano Pmax (mm) m Pordenada (mm)

P - Pmedia (P - Pmedia)² P (%) TR

(anos) y y - yn (y - yn)²

1940 91,2 1 48,7 -30,02 901,29 98,59 71,00 4,26 3,70 13,70

1941 66,8 2 48,8 -29,92 895,29 97,18 35,50 3,56 3,00 9,00

1942 87,4 3 53,8 -24,92 621,08 95,77 23,67 3,14 2,59 6,70

1943 70 4 58,4 -20,32 412,96 94,37 17,75 2,85 2,29 5,26

1944 82,5 5 59,4 -19,32 373,32 92,96 14,20 2,62 2,06 4,25

1945 61,3 6 60,2 -18,52 343,04 91,55 11,83 2,43 1,87 3,51

1947 48,7 7 61,3 -17,42 303,51 90,14 10,14 2,27 1,71 2,93

1948 112,3 8 64 -14,72 216,72 88,73 8,88 2,12 1,57 2,46

1949 131 9 65,4 -13,32 177,46 87,32 7,89 2,00 1,44 2,08

1950 64 10 65,6 -13,12 172,17 85,92 7,10 1,89 1,33 1,77

1951 79,2 11 65,6 -13,12 172,17 84,51 6,45 1,78 1,23 1,51

1952 76,3 12 66,8 -11,92 142,12 83,10 5,92 1,69 1,13 1,28

1953 81,3 13 68 -10,72 114,95 81,69 5,46 1,60 1,04 1,09

1954 105,1 14 68 -10,72 114,95 80,28 5,07 1,52 0,96 0,92

1955 72,8 15 69,6 -9,12 83,20 78,87 4,73 1,44 0,88 0,78

1956 59,4 16 70 -8,72 76,06 77,46 4,44 1,37 0,81 0,66

1957 53,8 17 70,3 -8,42 70,92 76,06 4,18 1,30 0,74 0,55

1958 96,8 18 72,4 -6,32 39,96 74,65 3,94 1,23 0,67 0,46

1959 48,8 19 72,8 -5,92 35,06 73,24 3,74 1,17 0,61 0,37

1960 104,2 20 75 -3,72 13,85 71,83 3,55 1,11 0,55 0,30

1961 96,8 21 75,9 -2,82 7,96 70,42 3,38 1,05 0,49 0,24

1962 58,4 22 76,3 -2,42 5,86 69,01 3,23 0,99 0,44 0,19

1963 80,6 23 76,6 -2,12 4,50 67,61 3,09 0,94 0,38 0,15

1964 60,2 24 77,2 -1,52 2,31 66,20 2,96 0,89 0,33 0,11

1965 86,3 25 79,2 0,48 0,23 64,79 2,84 0,83 0,28 0,08

1966 65,4 26 79,6 0,88 0,77 63,38 2,73 0,79 0,23 0,05

1967 65,6 27 80,6 1,88 3,53 61,97 2,63 0,74 0,18 0,03

1968 65,6 28 81,3 2,58 6,65 60,56 2,54 0,69 0,14 0,02

1969 90,8 29 81,4 2,68 7,17 59,15 2,45 0,64 0,09 0,01

1971 72,4 30 82,5 3,78 14,28 57,75 2,37 0,60 0,04 0,00

1972 116,3 31 84 5,28 27,86 56,34 2,29 0,56 0,00 0,00

1973 84,6 32 84,6 5,88 34,56 54,93 2,22 0,51 -0,04 0,00

1974 76,6 33 85,4 6,68 44,60 53,52 2,15 0,47 -0,08 0,01

1975 85,4 34 86 7,28 52,98 52,11 2,09 0,43 -0,13 0,02

1976 84 35 86,3 7,58 57,43 50,70 2,03 0,39 -0,17 0,03

1977 162 36 87,4 8,68 75,32 49,30 1,97 0,35 -0,21 0,04

1978 79,6 37 88 9,28 86,09 47,89 1,92 0,31 -0,25 0,06

1979 77,2 38 88,2 9,48 89,84 46,48 1,87 0,27 -0,29 0,08

1980 81,4 39 89,3 10,58 111,91 45,07 1,82 0,23 -0,33 0,11

1981 97,2 40 90 11,28 127,21 43,66 1,78 0,19 -0,37 0,13

1982 86 41 90,8 12,08 145,89 42,25 1,73 0,15 -0,41 0,16


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1983 122 42 91,2 12,48 155,71 40,85 1,69 0,11 -0,44 0,20

Ano Pmax (mm) m Pordenada (mm)

P - Pmedia (P - Pmedia)² P (%) TR

(anos) y y - yn (y - yn)²

1984 69,6 43 92,6 13,88 192,61 39,44 1,65 0,07 -0,48 0,23

1985 68 44 93,6 14,88 221,37 38,03 1,61 0,03 -0,52 0,27

1986 88 45 95 16,28 264,99 36,62 1,58 0,00 -0,56 0,31

1988 75 46 96,8 18,08 326,83 35,21 1,54 -0,04 -0,60 0,36

1989 130 47 96,8 18,08 326,83 33,80 1,51 -0,08 -0,64 0,40

1990 100 48 97,2 18,48 341,46 32,39 1,48 -0,12 -0,67 0,45

1991 90 49 98,3 19,58 383,32 30,99 1,45 -0,16 -0,71 0,51

1992 125,9 50 100 21,28 452,78 29,58 1,42 -0,20 -0,75 0,57

1993 120 51 100,3 21,58 465,63 28,17 1,39 -0,24 -0,79 0,63

1994 102,9 52 100,8 22,08 487,46 26,76 1,37 -0,28 -0,83 0,69

1995 104,8 53 102,9 24,18 584,60 25,35 1,34 -0,32 -0,87 0,76

1996 100,8 54 104,2 25,48 649,16 23,94 1,31 -0,36 -0,91 0,83

1997 89,3 55 104,8 26,08 680,09 22,54 1,29 -0,40 -0,95 0,91

1998 100,3 56 105,1 26,38 695,83 21,13 1,27 -0,44 -1,00 0,99

1999 95 57 111,2 32,48 1054,86 19,72 1,25 -0,48 -1,04 1,08

2000 70,3 58 112,3 33,58 1127,52 18,31 1,22 -0,53 -1,08 1,18

2001 88,2 59 113,9 35,18 1237,53 16,90 1,20 -0,58 -1,13 1,28

2002 93,6 60 115 36,28 1316,13 15,49 1,18 -0,62 -1,18 1,39

2003 98,3 61 116,3 37,58 1412,15 14,08 1,16 -0,67 -1,23 1,51

2004 213,2 62 120 41,28 1703,92 12,68 1,15 -0,73 -1,28 1,64

2005 75,9 63 122 43,28 1873,03 11,27 1,13 -0,78 -1,34 1,78

2006 144,4 64 125,9 47,18 2225,82 9,86 1,11 -0,84 -1,39 1,95

2007 92,6 65 130 51,28 2629,49 8,45 1,09 -0,90 -1,46 2,13

2008 111,2 66 131 52,28 2733,05 7,04 1,08 -0,98 -1,53 2,34

2009 68 67 144,4 65,68 4313,67 5,63 1,06 -1,06 -1,61 2,60

2010 113,9 68 162 83,28 6935,32 4,23 1,04 -1,15 -1,71 2,91

2011 321,2 69 213,2 134,48 18084,49 2,82 1,03 -1,27 -1,83 3,34

2012 115 70 321,2 242,48 58795,86 1,41 1,01 -1,45 -2,00 4,02

Tabela 5 – Relações entre chuvas com diferentes durações (Tucci, 2004

3).

Relações entre chuvas com diferentes durações

P24h (mm) = 1,10 x P1dia P30min (mm) = 0,74 x P1h

P12h (mm) = 0,85 x P24h P25min (mm) = 0,91 x P30min



P6h (mm) = 0,72x P24h P10min (mm) = 0,54 x P30min


3 TUCCI, 2004. Hidrologia: ciência e aplicação. Organizado por Carlos E.M. Tucci, André L.L. da Silveira, et al.

– 3 Ed., primeira reimpressão. – Porto Alegre, Editora da UFRGS/ABRH.


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A Tabela 6 apresenta as alturas e intensidades das chuvas com tempos de recorrência de 10 e 100 anos, para tempos de duração entre 5 minutos e 24 horas.

Tabela 6 – Alturas e intensidades de chuva para TR’s 2 e 10 anos, com diferentes durações.

Relação intensidade-duração-frequência para o Posto de Morretes

Duração TR10 anos TR100 anos

P5min 5 min 12,37 mm 148,38 mm/h 16,82 mm 201,84 mm/h






P1h 60 min 49,15 mm 49,15 mm/h 66,85 mm 66,85 mm/h






Assim, o resultado final do cálculo das intensidades de chuva com tempos de recorrência de 10 e 100 anos e durações de 15 minutos e 6 horas, utilizando a série histórica de chuvas do posto Morretes, é apresentado na Tabela 7.

Tabela 7 – Chuvas de projeto com 10 anos de tempo de recorrência – Posto de Morretes

Tempo de recorrência

Duração da chuva Intensidade (mm/h) Altura total (mm)

10 anos 15 minutos 101,83 25,46

6 horas 14,04 84,25

100 anos 15 minutos 138,52 34,63

6 horas 19,10 114,61


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3.2 - Estudos Hidrodinâmicos

A simulação hidrológico-hidrodinâmica foi realizada com apoio do modelo matemático MODCEL, desenvolvido na COPPE/UFRJ e apresentado no Anexo 1 deste relatório.

Foi elaborado um modelo matemático para representar o funcionamento do sistema de drenagem, discretizando a área em células de escoamento, conectadas por equações da hidráulica clássica. Para otimizar o processo de modelagem, a área do porto foi subdivida em quatro sistemas de drenagem isolados, com saídas independentes para o oceano.

Cada subsistema foi discretizado em células, de forma a representar as áreas de reservatório, as caixas de passagem, as galerias de drenagem e as vias de circulação, assim como as áreas mais de montante do porto, de forma simplificada. As células representativas dos reservatórios contemplam também as vias de circulação paralelas ao cais do porto, entre reservatórios, sendo considerada metade de cada via contribuindo para cada reservatório. A Figura 11 apresenta um corte da divisão de células aplicada ao Sistema 3.

Figura 11 – Esquema de divisão em células da área portuária, para simulação hidrodinâmica. Os números em cor vermelha representam as células da galeria de drenagem, em cor preta as células de reservatório, em cor azul as células de vias de

circulação e em cor verde as células de caixas de passagem.

O modelo total foi elaborado com 157 células, sendo 45 representativas dos reservatórios sob a área de disposição de contêineres, 45 das caixas de passagem e 1 representativa do oceano. As demais representam as vias de circulação e as galerias de drenagem. A Figura 12 apresenta a divisão total da área portuária em células de escoamento.


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Figura 12 – Divisão da área portuária em células de escoamento, para aplicação da modelagem matemática com uso do MODCEL.


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A modelagem matemática para avaliação do funcionamento dos reservatórios considerou duas situações distintas, uma com a válvula de segurança aberta e o reservatório drenando normalmente para a galeria de drenagem, e uma com a válvula de segurança fechada, havendo armazenamento da água de chuva no interior dos reservatórios durante todo o período de simulação.

Dessa forma, foram realizados 8 cenários de simulação para cada sistema, totalizando 32 simulações de projeto, conforme apresentado na Tabela 8.

Tabela 8 – Cenários de simulação realizadas para cada um dos 4 sistemas de drenagem.

Tempo de recorrência da chuva

Duração da chuva Válvula de segurança

10 anos

15 minutos Aberta

Fechada

6 horas Aberta

Fechada

100 anos

15 minutos Aberta

Fechada

6 horas Aberta

Fechada

Os resultados do processo de modelagem matemática analisados são níveis d’água no interior dos reservatórios e suas respectivas vazões de saída, durante o evento de chuva em que as válvulas estão abertas.

A seguir são apresentados alguns dos resultados das simulações realizadas para o Sistema 1, de forma a ilustrar o padrão de respostas encontrado para os reservatórios (Figuras 13 a 18).

Como as áreas são relativamente próximas numericamente, os resultados são similares. Dessa forma, os resultados de profundidades máximas, para os cenários com válvulas fechadas, e vazões máximas de saída dos reservatórios, para os cenários com válvulas abertas, foram consolidados em tabelas resumo e apresentados nas Tabelas 9 a 12.


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Figura 13 – Cotagramas dos reservatórios do Sistema 1 com válvulas de segurança abertas, para a chuva com TR10 anos

e duração de 15 minutos.

Figura 14 – Hidrogramas de entrada e saída do reservatório 120, para uma chuva com TR10 anos e duração de 15

minutos.


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DATA: 21/10/2014 FL.: 22/29



Figura 15 – Cotagramas dos reservatórios do Sistema 1 com válvulas de segurança abertas, para a chuva com TR10 anos

e duração de 6 horas.

Figura 16 – Hidrogramas de entrada e saída do reservatório 120, para uma chuva com TR10 anos e duração de 6 horas.


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Figura 17 – Cotagramas dos reservatórios do Sistema 1 com válvulas de segurança fechadas, para a chuva com TR10

anos e duração de 6 horas.

Figura 18 – Cotagramas dos reservatórios do Sistema 1 com válvulas de segurança fechadas, para a chuva com TR100

anos e duração de 6 horas.


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DATA: 21/10/2014 FL.: 24/29



Tabela 9 – Profundidade máxima para cenário com chuva de 6h de duração e válvulas fechadas e vazão máxima para cenário com válvulas abertas, para os sistemas 1 e 2 e10 anos de tempo de recorrência.

TR 10 anos

Profundidade máx.

(m) Vazão máx. (m³/s)

(válvulas fechadas) (válvulas abertas)

Reservatório d = 6 horas d = 15min d = 6 horas

Sis

tem

a 1

110 0,25 0,0193 0,0216

120 0,29 0,0228 0,0262

130 0,29 0,0224 0,0257

140 0,29 0,0220 0,0252

150 0,29 0,0220 0,0252

160 0,29 0,0211 0,0239

170 0,25 0,0179 0,0196

Sis

tem

a 2

210 0,25 0,0198 0,0221

220 0,30 0,0234 0,0268

230 0,30 0,0234 0,0268

240 0,30 0,0234 0,0268

250 0,30 0,0234 0,0268

260 0,30 0,0234 0,0268

270 0,25 0,0189 0,0210

214 0,25 0,0193 0,0216

224 0,29 0,0228 0,0262

234 0,29 0,0224 0,0257

244 0,29 0,0220 0,0252

254 0,29 0,0220 0,0252

264 0,29 0,0211 0,0239

274 0,25 0,0179 0,0196


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DATA: 21/10/2014 FL.: 25/29



Tabela 10 - Profundidade máxima para cenário com chuva de 6h de duração e válvulas fechadas e vazão máxima para cenário com válvulas abertas, para os sistemas 3 e 4 e10 anos de tempo de recorrência.

TR 10 anos

Profundidade máx. (m) Vazão máx. (m³/s)



Sis

tem

a 3

310 0,26 0,0199 0,0221

320 0,30 0,0235 0,0268

330 0,30 0,0235 0,0268

340 0,30 0,0235 0,0268

350 0,30 0,0235 0,0268

360 0,31 0,0236 0,0271

370 0,32 0,0183 0,0147

380 0,24 0,0136 0,0109

314 0,26 0,0199 0,0221

324 0,30 0,0235 0,0268

334 0,30 0,0235 0,0268

344 0,30 0,0235 0,0268

354 0,30 0,0235 0,0268

364 0,30 0,0235 0,0268

374 0,25 0,0185 0,0204

Sis

tem

a 4

410 0,26 0,0199 0,0221

420 0,30 0,0235 0,0268

430 0,30 0,0235 0,0268

440 0,30 0,0235 0,0268

450 0,30 0,0235 0,0268

460 0,31 0,0236 0,0271

470 0,32 0,0183 0,0147

414 0,18 0,0131 0,0109

417 0,32 0,0250 0,0238


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DATA: 21/10/2014 FL.: 26/29




TR 100 anos

Profundidade máx. (m) Vazão máx. (m³/s)



Sis

tem

a 1

110 0,32 0,0248 0,0290

120 0,38 0,0298 0,0357

130 0,37 0,0294 0,0350

140 0,37 0,0289 0,0343

150 0,37 0,0289 0,0343

160 0,37 0,0279 0,0327

170 0,31 0,0230 0,0265

Sis

tem

a 2

210 0,32 0,0254 0,0296

220 0,38 0,0304 0,0365

230 0,38 0,0304 0,0365

240 0,38 0,0304 0,0365

250 0,38 0,0304 0,0365

260 0,38 0,0304 0,0365

270 0,32 0,0243 0,0283

214 0,32 0,0248 0,0290

224 0,38 0,0298 0,0358

234 0,37 0,0294 0,0350

244 0,37 0,0289 0,0343

254 0,37 0,0289 0,0343

264 0,37 0,0279 0,0327

274 0,31 0,0230 0,0265


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DATA: 21/10/2014 FL.: 27/29




TR 100 anos

Profundidade máx.

(m) Vazão máx. (m³/s)



Sis

tem

a 3

310 0,32 0,0255 0,0297

320 0,38 0,0305 0,0365

330 0,38 0,0305 0,0365

340 0,38 0,0305 0,0365

350 0,38 0,0305 0,0365

360 0,40 0,0314 0,0371

370 0,41 0,0256 0,0201

380 0,31 0,0182 0,0149

314 0,32 0,0255 0,0297

324 0,38 0,0305 0,0365

334 0,38 0,0305 0,0365

344 0,38 0,0305 0,0365

354 0,38 0,0305 0,0365

364 0,38 0,0305 0,0365

374 0,32 0,0238 0,0275

Sis

tem

a 4

410 0,32 0,0255 0,0297

420 0,38 0,0305 0,0365

430 0,38 0,0305 0,0365

440 0,38 0,0305 0,0365

450 0,38 0,0305 0,0365

460 0,40 0,0314 0,0371

470 0,41 0,0256 0,0201

414 0,21 0,0028 0,0147

417 0,41 0,0081 0,0322


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DATA: 21/10/2014 FL.: 28/29



Para avaliar possíveis efeitos de afogamento da saída dos reservatórios, ocasionado pelo aumento do nível d’água nas galerias de drenagem principais, foram analisadas as respostas de nível d’água máximo nessas galerias. Não foram observadas interferências nos dispositivos de saída dos reservatórios por nenhumas das redes. A Figura 19 apresenta um perfil longitudinal da rede de drenagem do Sistema 2, indicando a linha d’água máxima para um evento hidrológico com 100 anos de tempo de recorrência e 15 minutos de duração, de forma a ilustrar o funcionamento dessas estruturas.

Figura 19 – Perfil longitudinal da galeria de drenagem receptora do Sistema 2, para chuva com TR100 anos e duração de 6

horas.


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DATA: 21/10/2014 FL.: 29/29



4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os estudos realizados para avaliação do funcionamento do sistema de drenagem do terminal portuário, considerando a implantação de reservatórios de detenção das águas pluviais, demonstraram que o layout proposto possibilita o controle de eventuais vazamentos de material contaminante de contêineres, mesmo durante um evento de chuva.

Dessa forma, caso ocorra um vazamento e a válvula de segurança precise ser fechada, o reservatório possui volume suficiente para acumular toda a água de uma chuva com 6 horas de duração e 100 anos de tempo de recorrência, precipitada sobre sua área e sobre metade das vias de circulação de seu entorno.

Os resultados mostraram que há um excelente nível de segurança contra eventuais falhas, ocasionadas por chuvas mais intensas que as previstas em projeto. Isso ocorre porque em todos os casos, a profundidade máxima de enchimento dos reservatórios não ocupou toda a camada preenchida com material granular, com cerca de 40cm, restando, ainda, cerca de 60cm de altura livre para ser preenchida, descontando o volume ocupado pelos pilares de sustentação dos contêineres.

De qualquer forma, mesmo com o nível de segurança observado, é indicada a instalação de vertedor de segurança nos reservatórios, podendo ser instalado como um orifício aberto na caixa de passagem, localizado acima da cota final do material de preenchimento granular. Essa configuração evita eventuais falhas dos sistemas por um entupimento do dreno perfurado.

As linhas de drenos deverão ser inspecionadas para verificação de possíveis efeitos de colmatação dos furos, o que pode reduzir ou até mesmo impedir a drenagem do reservatório. Para prolongar a vida útil dos drenos, é indicado o envelopamento das tubulações com geotêxtil permeável.

Por fim, foi verificado que o funcionamento dos reservatórios não é afetado pela variação de níveis d’água nas galerias de drenagem receptoras de suas águas, mesmo em situação de preamares.

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