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54 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Unidade II Antes que a água da chuva possa fluir em um curso d’água ou canal, ela deve primeiro se precipitar do céu, seguir seu caminho pela superfície e acumular-se de forma concentrada. Agora estudaremos os tipos de precipitação, o valor da vazão de escoamento que depende do coeficiente de runoff, que está diretamente relacionado ao tamanho da área onde cai a chuva, e a natureza do solo sobre o qual a água flui. Além disso, veremos detalhadamente as partes de um sistema de drenagem e como se projeta um sistema de escoamento de águas pluviais. 5 PRECIPITAÇÃO E PLUVIOMETRIA A precipitação faz parte do ciclo hidrológico e é definida como toda água que é descarregada na superfície da terra na forma líquida (chuva), sólida (granizo e neve), neblina, orvalho e geada. Pode-se perceber então que a única diferença entre esses tipos de precipitação é a forma como a água está presente. A precipitação sobre uma bacia hidrográfica durante um período é predominante para avaliar a necessidade de irrigação de culturas, verificar a quantidade e a disponibilidade de água para abastecimento público etc. O estudo da intensidade da precipitação é importante para o controle de inundação e da erosão do solo. O tipo de precipitação mais importante para a hidrologia é a chuva, pois ela pode produzir escoamento superficial. Para que haja formação de chuva, a condensação de vapor d’água, formando nuvens, juntamente com os ventos, faz com que ocorra uma movimentação das gotículas de água, acarretando a aglutinação das partículas. Quando essas massas se tornam muito pesadas, ocorre a precipitação das águas. Todo esse processo é influenciado diretamente por temperatura, vento e umidade do local. São chamados de coalescência e difusão de vapor os processos de crescimento das massas de água. Quando o ar, após um nível de condensação, continua evoluindo, provocando mais difusão de vapor supersaturado de água, posteriormente, irá condensar em torno das partículas da água, que vão aumentar de tamanho. Então temos o processo de difusão de vapor. Observação A coalescência é o processo no qual as pequenas gotas d’água das nuvens aumentam seu tamanho porque colidem com outras gotas. A movimentação das gotas de nuvem é provocada pelos movimentos turbulentos do ar, a força elétrica e o movimento browniano. 55 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Quando as gotas atingem um tamanho suficiente para vencer a resistência do ar, caem em direção ao solo. As gotas maiores se deslocam com mais velocidade do que as menores, o que faz com que as gotas menores sejam alcançadas e incorporadas às maiores, aumentando, portanto, seu tamanho. 5.1 Tipos de precipitação A principal causa da condensação das gotículas de água e do deslocamento vertical desse líquido em direção ao solo é o resfriamento. Um fator importante para a formação das chuvas é o movimento vertical das massas de ar, que podem ser classificadas de acordo com as condições que produzem o movimento vertical do ar. O resfriamento rápido de grandes massas de ar pode ser produzido de forma ciclônica, orográfica e convectiva. Geralmente, quando ocorre a precipitação, mais de um desses processos é ativado. 5.1.1 Precipitações frontais ou ciclônicas Como a superfície da terra é, geralmente, aquecida de forma desigual, isso acarreta uma diferença de pressão entre regiões. Por isso, as massas de ar costumam se deslocar das regiões de alta pressão para as regiões de baixa pressão, produzindo as precipitações ciclônicas. As precipitações ciclônicas podem ser classificadas como frontais ou não frontais. Chamamos de superfície frontal a zona de transição (quase sempre muito delgada) entre duas massas de ar diferentes. Designa-se frente a linha de intersecção da superfície frontal dessas massas com o solo. A frente quente é aquela cujo deslocamento ocorre da massa de ar mais quente para a mais fria, de modo que o ar quente tende a substituir o ar frio. Ar quente Ar frio 1500 km Ar frio Figura 41 – Precipitações frontais 56 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Quando a frente quente se eleva sobre a massa de ar frio, provoca condensação do vapor d’água, formando pequenas gotículas (5 a 20 mícrons), que constituem as nuvens. Esse processo evolui, dando lugar a um grande sistema de nuvens características, que dão origem às chuvas uniformes, de longa duração, intensidade de baixa a moderada e que atingem grande extensões. A elevação da frente fria e a sobreposição ao ar quente provocam os mesmos fenômenos citados anteriormente, porém com menor extensão. A ascensão frontal pode ser vista na figura anterior. 5.1.2 Precipitações orográficas Acontecem quando ventos quentes e úmidos, provenientes do oceano, sopram para o continente e encontram uma barreira montanhosa. Com o choque com as montanhas, elevam-se e se resfriam, havendo condensação de vapor, formação de nuvens e chuvas. São chuvas com pequena intensidade e longa duração, que cobrem pequenas áreas, como apresentado na figura a seguir. 1500 km Topografia Figura 42 – Precipitações orográficas 5.1.3 Precipitações convectivas Ocorrem quando o ar próximo do solo é aquecido, podendo criar camadas que se mantêm em equilíbrio instável. Com o equilíbrio perturbado, forma-se uma ascensão local de ar menos denso, que atingirá seu nível de condensação com formação de nuvens, e muitas vezes chuvas. São as chuvas convectivas, características das regiões equatoriais, em que os ventos são fracos e os movimentos de ar são exclusivamente verticais, podendo ocorrer no verão (tempestades violentas). São, normalmente, chuvas de pequena duração, grande intensidade e que ocorrem em pequenas extensões. Essas chuvas provocam inundação nas bacias e são muito importantes para o estudo de drenagem em engenharia. 57 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA 5 km Convecção Figura 43 – Precipitações convectivas 5.2 Medidas pluviométricas A quantidade de chuva (h) é expressa pela altura de água precipitada e acumulada sobre uma superfície plana e impermeável. As medidas das precipitações são feitas através de equipamentos chamados pluviômetros e pluviógrafos. O pluviômetro é um equipamento que consiste de um receptor cilíndrico-cônico, com uma proveta graduada de vidro. Consegue-se medir apenas a altura de precipitação. A altura da água depositada na proveta é medida em milímetros (mm) e é chamada de altura pluviométrica. Com esse parâmetro, podemos determinar a intensidade das chuvas dividindo a altura pluviométrica pelo tempo, cuja unidade é expressa em mm h-1 ou mm.min-1. Os pluviógrafos são equipamentos muito importantes para projetos de drenagem de águas pluviais e enchentes em bacias hidrográficas, pois permitem o estudo da relação intensidade, duração e frequência. O pluviógrafo permite o monitoramento contínuo. O equipamento possui uma superfície receptora com área de 200 a 500 cm2 e é geralmente instalado a 1,50 m do solo. A instalação não pode ter influências de árvores, prédios ou outros obstáculos. A altura pluviométrica (h) representa a medida linear do volume precipitado expressa em mm. A altura (h) independe do diâmetro do cilindro do coletor. Para diâmetros muito pequenos, os erros ocorrem em razão do tamanho da gota da chuva e, para diâmetros muito grandes do coletor, estes 58 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II aparelhos não são práticos. O ideal é usar um coletor com diâmetro compreendido entre 15 e 50 cm. A altura pluviométrica (h) é representada pela equação: Volume precipitado h= Área de captação Os pluviógrafos mais sofisticados ficam ligados diretamente aregistradores e constroem um gráfico chamado pluviograma, como é apresentado na figura a seguir: 7 hora 8 9 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1mm 10 11 13 15 19 21 23 1 3 51712 14 16 20 22 24 2 4 6 718Pluviógrafo: Us. Biogás Colocado em: 05/01/97 às 07 horas Retirado em: 06/01/97 às 07 horas Operador: Cemig Figura 44 – Pluviograma As leituras das alturas pluviométricas de uma determinada bacia podem ser apresentadas na forma de uma tabela na qual se faz uma relação desse parâmetro com o tempo. Tabela 10 – Leitura do pluviograma Hora Precipitação (mm) Hora Precipitação (mm) Hora Precipitação (mm) 7-8 0 15-16 3,0 23-24 0,6 8-9 0 16-17 0 24-1 0,4 9-10 0,4 17-18 1,4 1-2 2,3 10-11 0,2 18-19 5,2 2-3 0,5 11-12 1,5 19-20 2,8 3-4 0,4 12-13 3,1 20-21 0,4 4-5 1,4 13-14 6,0 21-22 3,4 5-6 5,4 14-15 5,0 22-23 3,0 6-7 1,0 Fonte: Venturini (2017, p. 18). 5.3 Processamento e análise de dados pluviométricos O objetivo de um posto de medição de chuvas é obter uma série de leituras ao longo dos anos. Podem ocorrer, em alguns casos, falta de dados ou falhas nas observações devido a erros com aparelhos de registro e/ou operador do posto. Assim, os dados coletados devem ser submetidos 59 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA a uma análise antes de seu uso. A primeira etapa para a preparação dos dados a serem utilizados nos tratamentos estatísticos consiste na identificação e correção desses erros. Após essa análise, a série de leituras poderá apresentar lacunas, que podem ser preenchidas por métodos desenvolvidos para preenchimento de falhas. Os métodos utilizados são: método da ponderação regional, método de regressão linear e método da ponderação regional com base em regressões lineares. O método da ponderação regional é comumente utilizado para preenchimento de séries mensais ou anuais de precipitação com o objetivo de homogeneização do período de informações e análise estatística das precipitações. São selecionados três postos que possuam, no mínimo, dez anos de dados. Para um posto Px que apresenta falhas, estas são preenchidas através da equação: a b c x xm am bm cm P P P1 P = ( + + ).P 3 P P P Sendo, Px = é a precipitação a ser estimada no posto com falhas. Pa, Pb, Pc = correspondem às precipitações do mês ou ano que se deseja preencher, observadas em três estações vizinhas. Pxm = é a precipitação média do posto Px. Pam, Pbm, Pcm= representam a equação média das três estações circunvizinhas. É importante escolher postos vizinhos que possuem uma região climatológica semelhante ao posto a ser preenchido. O método tem algumas limitações, pois o valor encontrado no cálculo é visto isoladamente, mas o resultado estatístico da precipitação não sofre com as limitações desse preenchimento. Esse resultado apenas é utilizado para homogeneizar os dados. Para preenchimento de falhas de valores diários não se deve utilizar esse método, pois os resultados podem ser muito ruins. Normalmente, valores diários são difíceis de serem preenchidos devido à variação temporal e espacial da precipitação. Para o preenchimento de falhas, também é utilizado o método da regressão linear, que consiste na correlação das precipitações do posto com falha com as de um posto vizinho. As estimativas dos dois parâmetros podem ser obtidas graficamente ou através dos mínimos quadrados. A figura a seguir representa esse método. 60 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II 2100 1900 1700 1500 1300 1100 900 700 500 500 700 1100 1500 Py=0,63.Px+680,82 Total anual precipitado (mm) - local 1 To ta l a nu al p re ci pi ta do (m m ) - lo ca l 2 1900900 1300 1700 2100 Figura 45 – Preenchimento de falhas: análise de regressão O método da ponderação regional com base em regressões lineares é uma combinação dos dois anteriores e consiste em estabelecer regressões lineares entre o posto com dados a serem preenchidos (A) e cada um dos postos vizinhos (X1, X2, X3). De cada uma das regressões lineares efetuadas, obtém-se o coeficiente de correlação r, e são estabelecidos fatores de peso, um para cada posto. A expressão fica WXJ = RAXJ/(RAX1 + RAX2 + RAX3 + ......... RAXN). Em que WXJ é o fator de peso entre os postos A e XJ; RAXJ é o coeficiente de correlação entre os postos citados; e N é o número total de postos vizinhos considerados. A soma de todos os fatores de peso deve ser igual a 1. E, finalmente, o valor a preencher no posto é obtido por: A = X1WX1 + X2WX2 ...................... + XNWXN 5.4 Precipitação média em uma bacia Existem diversos métodos para determinar a precipitação média numa área, conforme a ponderação que se faz das observações pontuais disponíveis. A seguir são descritos os métodos mais usuais. 5.4.1 Método aritmético Corresponde a um dos métodos que possuem muita simplicidade de execução e, como ignora variações geográficas da precipitação, é aplicável apenas em regiões onde isso possa ser feito sem incorrer em grandes erros, como áreas planas, com variação gradual. 61 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Esse método é aplicável somente quando max min med h - h h < 0,50 (média aritmética das alturas de chuva medidas nos diversos postos pluviométricos da região). Lembrete h = é a altura da água registrada no aparelho de medição e sua unidade é medida em mm. n ii=1 m P P = n ∑ Pm= precipitação média em mm. Pi = precipitação observada em cada pluviômetro (mm). n = número total de pluviômetros. 1 1 1 2 2 2 h uniforme Superfície pluviométrica Precipitação média h1 h2 (C) (B) (A) Figura 46 – Conceito de precipitação média 5.4.2 Método de Thiessen Esse método leva em consideração a não uniformidade da distribuição espacial dos postos, mas não leva em conta o relevo da bacia. A metodologia consiste em: • Ligar os postos pluviométricos através de retas. • Traçar linhas perpendiculares aos trechos retilíneos, passando pelo meio da linha que liga os dois postos. 62 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II • Prolongar as linhas perpendiculares até encontrar outra. O polígono, apresentado na figura a seguir, formado pela intersecção das linhas, corresponde à área de influência de cada posto. Assim, é possível calcular a precipitação média através da seguinte equação: m i i 1 P = x AP A ∑ Onde: Ai = área de influência do posto i. Pi = precipitação registrada no posto i. A = área total da bacia. É um método que fornece bons resultados em terrenos levemente acidentados ou quase planos, quando a localização e a exposição dos pluviômetros são semelhantes e as distâncias entre eles não são muito grandes. Facilita também a automatização dos cálculos, pois, uma vez estabelecida a rede, os valores das áreas permanecem constantes. AT P1 P2 P4 P3 A3 Figura 47 – Método de Thiessen Exemplo Nas figuras a seguir demonstraremos a aplicação prática do método de Thiessen. Seja uma bacia em que os pluviômetros estão posicionados nas posições indicadas a seguir: 63 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 48 – Definição dos polígonos de Thiessen Como descrito anteriormente, traçamos uma reta ligando dois pluviômetros próximos: 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 49 – Linha que une dois pontos pluviométricos próximos Na figura a seguir, traçamos linhas perpendiculares aos trechos retilíneos: 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 50 – Linha que divide ao meio a linha anterior; região de influências dos postos 64 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 51 – Linhas que unem todos os postospluviométricos vizinhos Na figura a seguir, dividimos ao meio todas as linhas que ligavam os pluviômetros para que fosse possível avaliar a região de influência de cada posto: 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 52 – Linhas que dividem ao meio todas as anteriores Através de diferentes cores, representamos a área de influência de cada posto pluviométrico: 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 53 – Influência de cada um dos postos pluviométricos 65 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA 50 mm 75 mm 70 mm 82 mm 120 mm Figura 54 – Construção da área de influência dos pluviômetros Os polígonos formados ao redor de cada pluviômetro correspondem à área de influência e medição de cada pluviômetro: 50 mm 75 mm 82 mm 120 mm (1) (2) 30 Km2 5 Km2 10 Km2 15 Km2 40 Km2 (3) (4) (5) Figura 55 – Área de medição por pluviômetro 5.4.3 Método das isoietas Linhas de igual precipitação são chamadas de isoietas e podem ser traçadas para um evento ou para uma duração específica. O traçado das isoietas pode ser realizado da seguinte forma: a) Localizar os postos no mapa da região de interesse e escrever o total precipitado para o período escolhido ao lado de cada posto. b) Esboçar linhas de igual precipitação, escolhendo números inteiros. c) Ajustar essas linhas por interpolação entre os pontos. 66 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II d) Utilizar um mapa de relevo e sobrepor com o mapa de isoietas. e) Para obter a precipitação média Pm, planimetrar a área entre a isoieta Ai, i + 1, multiplicar pela média das precipitações das respectivas isoietas i i+1(P+P ) , 2 e dividir pelas áreas totais: i i+1 m i, i+1 1 P+ P P = x A x n 2 ∑ É importante salientar que se trata do método mais preciso, pois utiliza curvas de igual precipitação (isoietas), e a precisão do método depende da habilidade do analista no traçado das isolinhas. AT i - 2 i - 1 i + 1 Ai, i + 1 i P3 P2 P1 P4 Figura 56 – Método das isoietas 5.5 Precipitações máximas Tucci (2004) define precipitação máxima como a ocorrência extrema, com duração e distribuição temporal e espacial crítica para uma área ou bacia hidrográfica. A precipitação pode atuar sobre a erosão do solo, inundações em áreas rurais e urbanas, obras hidráulicas, entre outros. A disponibilidade de longas séries de precipitação é, em geral, muito mais frequente que a de vazão. Com o estudo das precipitações máximas, pode-se conhecer a vazão de enchente de uma bacia. Trata-se de um fenômeno natural, caracterizado por uma forte precipitação com curta duração, na qual ocorre aumento de vazões, inundações, enchentes etc. Cabe salientar que uma precipitação pode ser considerada intensa para uma bacia e não para outra. Para projetos de obras hidráulicas, tais como vertedores de barragens, sistemas de drenagem, galerias pluviais e dimensionamento de bueiros, é necessário conhecer as características fundamentais das chuvas, 67 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA que são: intensidade, duração e frequência (ou tempo de retorno). Para análise desses parâmetros são utilizadas curvas que possuem esses três parâmetros, conforme apresenta a figura a seguir. A relação entre essas três variáveis (curvas de intensidade-duração-frequência) deve ser deduzida de observações das chuvas de grande intensidade durante longos períodos e que representam os eventos extremos do local. 210 200 190 180 150 120 90 60 30 170 140 110 80 50 20 160 130 100 70 40 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tr = 100 Tr = 50 Tr = 25 Tr = 20 Tr = 15 Tr = 10 Tr = 5 Tr = 3 Tr = 2 In te ns id ad e m áx im a em m m /h or a Duração da chuva em minutos Figura 57 – Curvas de intensidade-duração-frequência As curvas também podem ser expressas por equações genéricas que têm a seguinte forma: b d a.Tr i = (t+c) Em que: i = intensidade, geralmente expressa em mm/h. Tr = o tempo de retorno em anos. t = duração da chuva em minutos. a, b, c, d = parâmetros que devem ser determinados para cada local. 68 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Observação O período de retorno (Tr) corresponde ao número médio em anos entre dois eventos de chuva que se igualam ou excedem um determinado número de milímetros durante uma determinada duração. E está diretamente relacionado com o grau de segurança e proteção no dimensionamento de obras. 5.6 Escoamento superficial e drenagem O escoamento superficial equivale ao segmento do ciclo hidrológico correspondente ao deslocamento das águas sobre a superfície do solo e quando a capacidade de acumulação de água no solo for ultrapassada. Superficialmente, a água começará a escoar. Para que essa água seja conduzida de modo organizado, é necessário um projeto de coleta de águas pluviais. O elemento mais relevante num projeto de águas pluviais é a escolha de tubulações com diâmetros com declividades compatíveis com a vazão do projeto, a fim de evitar grandes catástrofes. O escoamento superficial é o fator mais importante do ciclo hidrológico em termos de drenagens. Trata-se da ocorrência e do transporte de água na superfície terrestre e está associado à maioria dos estudos hidrológicos e à proteção contra os fenômenos catastróficos provocados pelo seu deslocamento, abrangendo desde o excesso de precipitações e suas diretas consequências até um dimensionamento preventivo duradouro. Existem alguns fatores, apresentados a seguir, que influenciam diretamente no dimensionamento de um sistema de drenagem: • Fatores climáticos: — Intensidade: quanto maior a intensidade, maior será o escoamento superficial. — Duração: quanto maior a duração, maior o escoamento superficial. — Precipitações antecedentes: quanto maior a umidade do solo (saturação), maior o escoamento superficial. • Fatores fisiográficos: — Área da bacia: quanto maior a área da bacia, maior o escoamento superficial. — Permeabilidade do solo: quanto mais permeável o solo, menor será o escoamento superficial. 69 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA — Interceptores: obras hidráulicas contidas na bacia, principalmente barragem, diminuem o escoamento superficial, porém, retificações nos meandros dos curso d’água aumentam o escoamento superficial. — Vegetação: quanto maior for a presença de vegetação em densidade, menor será o escoamento superficial. — Declividade: quanto maior for a declividade, maior o escoamento superficial. 5.7 Grandezas que caracterizam o escoamento superficial As grandezas que influenciam diretamente no escoamento superficial estão relacionadas ao volume de água precipitado e ao recobrimento da superfície da bacia. 5.7.1 Vazão Q É a principal grandeza que caracteriza o escoamento e é normalmente expressa em m3 s-1. A quantidade da vazão está diretamente associada à velocidade de escoamento na área superficial e a velocidade, por sua vez, está diretamente ligada proporcionalmente à declividade superficial. Já a área superficial está associada à forma ou figura da área. Q = S.V ou Q = A.V Em que: V = velocidade (m s-1) S = A = Área (Km2, hectares ou m2) A vazão específica é definida como vazão por unidade de área e serve como comparativo entre bacias. 5.7.2 Coeficiente de escoamento superficial C Também denominado como coeficiente de runoff, corresponde à relação entre volumes precipitados: Volume escoado C= Volume precipitado Observação Os valores de C encontram-se tabelados ou pré-estipulados. Para melhor eficiência, o ideal é adotar os valores conforme características da bacia hidrográfica. 70 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Quantoao relevo (CR): • Terreno íngreme, com declividade média superior a 30% ⇒ 0,40. • Terreno montanhoso, com declividade média de 10% a 30% ⇒ 0,30. • Terreno ondulado, com declividade média de 5% a 10% ⇒ 0,20. • Terreno relativamente plano, com declividade média de 0,1% a 5% ⇒ 0,10. Quanto à infiltração no solo (CIS): • Sem cobertura ou sem efeito, com presença de pedras, ou ainda com uma fina camada de solo, com baixa capacidade de infiltração ⇒ 0,20. • Infiltração lenta, solo argiloso, com baixa capacidade de absorção, tipicamente considerado como barro ⇒ 0,15. • Infiltração normal, com camada argilosa profunda, típica de região de planícies ⇒ 0,10. • Infiltração elevada, com camada arenosa profunda, ou mesmo quando se nota que o solo possui grande capacidade de infiltração (seca rapidamente), solo poroso ⇒ 0,05. Cobertura vegetal (CV): • Cobertura esparsa ou mesmo ausente, escassa ou rala ⇒ 0,20. • Cobertura esparsa a moderada, com culturas nas áreas limpas com cobertura pobre, e menos de 10% de área drenante ⇒ 0,15. • Cobertura moderada a boa, com 50% em média da área de drenagem com boas pastagens, arvoredos, culturas nas áreas limpas inferiores a 50% da área drenante ⇒ 0,10. • Cobertura boa e excelente, com cerca de 90% da área drenante de pastagens, arvoredos ou cobertura equivalente ⇒ 0,05. Acumulação superficial (CAS): • Acumulação precária ou negligenciável, com depressões superficiais raras ou poucas, com escoadouro íngreme e pequeno, sem lagos ou pântanos ⇒ 0,20. • Acumulação baixa, com pequenos escoadouros bem definidos e sem lagos e pântanos ⇒ 0,15. • Acumulação normal, bem considerável nas depressões superficiais, com sistemas drenantes de solos típicos de planícies com lagos e pântanos inferiores a 2% da área de drenagem ⇒ 0,10. • Acumulação elevada, nas depressões superficiais, com planícies alagadas e grande quantidade de lagos ⇒ 0,05. 71 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Classificação da bacia: • Extrema: quando a soma dos coeficientes, quanto a relevo + infiltração no solo + cobertura vegetal + acumulação superficial, resultar em 1,00. • Elevada: quando a soma dos coeficientes, quanto a relevo + infiltração no solo + cobertura vegetal + acumulação superficial, resultar em 0,75. • Normal: quando a soma dos coeficientes, quanto a relevo + infiltração no solo + cobertura vegetal + acumulação superficial, resultar em 0,50. • Baixa: quando a soma dos coeficientes, quanto a relevo + infiltração no solo + cobertura vegetal + acumulação superficial, resultar em 0,25. Observação Essa classificação é muito importante no projeto de barragens e essas informações devem ser coletadas e observadas no local. Nota-se também que, em uma bacia hidrográfica, principalmente nas grandes, ocorrem variações ou diversificações nos itens mencionados. Isso torna necessário fazer uma média ponderada, diretamente proporcional à área predominante de cada uma dessa características. Valores complementares do coeficiente de runoff Os dados subsequentes dos valores de coeficientes de escoamento superficial devem ser cuidadosamente aplicados e utilizados sempre referencialmente a cada tipo de obra e com projeções futuras. Tabela 11 – Drenagem da agricultura Declividades (%) Tipos de solo Barro arenoso Barro argiloso-arenoso Argiloso Florestas: 0 – 5 5 – 10 0,10 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50 Pastagens: 0 – 5 5 – 10 10 – 30 0,10 0,15 0,20 0,30 0,35 0,40 0,40 0,55 0,60 Terra cultivada: 0 – 5 5 – 10 10 – 30 0,30 0,40 0,50 0,50 0,60 0,70 0,60 0,70 0,80 72 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Os valores da tabela estão mais indicados para dimensionamento de canais e para sistematização de terrenos. Os coeficientes subsequentes são aplicáveis a tormentas (tempestades) de período de retorno de cinco a dez anos. Lembrete O período de retorno T de uma chuva ou de um pico de cheia está diretamente relacionado com o grau de segurança e proteção no dimensionamento de obras. Tabela 12 – Método racional Descrição da área Coef. de runoff Área comercial: - Residência - Bairros 0,70 – 0,95 0,50 – 0,70 Área residencial: - Residência isolada - Unidades múltiplas (separadas) - Unidades múltiplas (conjuntos) - Lotes acima de 2000 m2 0,35 – 050 0,40 – 060 0,60 – 0,75 0,30 – 0,45 Áreas com prédios de apartamentos 0,50 – 0,70 Área industrial: - Indústrias leves (pequenas) - Indústrias pesadas (grandes) 0,50 – 0,80 0,60 – 0,90 Parques e cemitérios 0,10 – 0,25 Área de recreação (playgrounds) 0,20 – 0,35 Pátios ferroviários 0,20 – 0,40 Área sem melhoramentos 0,10 – 0,30 Esses valores são aplicados nos dimensionamentos, utilizando-se o método racional. Tabela 13 – Método racional (complementar) Uso do solo ou grau de urbanização Valores de coef. de runoff Mínimos Máximos Área com urbanização futura (projeção) “totalmente urbanizada” 0,50 0,70 Area com urbanização futura (projeção) “parcialmente urbanizada” 0,35 0,50 Área com predomínio de plantação, pasto e urbanização recente 0,20 0,35 73 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Tabela 14 – Método racional (composição) Características da superfície Coef. de runoff Ruas: - Com pavimentação asfáltica - Com pavimentação de concreto 0,70 – 0,95 0,80 – 0,95 Passeios (calçadas) 0,75 – 0,85 Telhados 0,75 – 0,95 Terrenos com capim (solo arenoso): - Pequena declividade (2%) - Declividade média (2% a 7%) - Declividade acentuada (7% ou mais) 0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 Terrenos com capim (solo silte arenoso): - Pequena declividade (2%) - Média declividade (2% a 7%) - Acentuada declividade (acima de 7%) 0,15 – 0,20 0,20 – 0,25 0,25 – 0,30 5.8 Métodos racionais Os métodos denominados racionais são utilizados para determinação das vazões em bacias que possuem área de 50 hectares, no máximo. Com a equação racional, podemos determinar a vazão de escoamento de água em uma bacia utilizando os parâmetros de intensidade de chuva, coeficiente de runoff e área da bacia. Assim, a equação pode ser escrita: Q = C x i x A Sendo: Q = vazão de enchente na seção de drenagem, em m3 s-1. C = coeficiente de runoff ou coeficiente de escoamento superficial da bacia hidrográfica. i = intensidade média da chuva sobre toda a área da bacia, com duração igual ao tempo de concentração, em m3 s-1 por hectare. A = área da bacia em hectares. 74 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Exemplo de aplicação Levando em consideração os dados a seguir, calcule a vazão na seção de drenagem. Dados: C = 0,4 (coeficiente de runoff). t = 30 minutos (tempo de coef.). h = 48 mm (altura da precipitação). A = 0,7 Km2 (área da bacia). Resultado: Q = ? m3/min. h i= tc 48mm i= 30 min i = 1,6 mm/min Pode-se apresentar, para melhor efeito de cálculo, da seguinte maneira: i = 1,6 x 60 i = 96 mm/hora Sendo assim, torna-se fácil determinar a vazão de projeto, isto é: 0,4×96×0,7 Q= 3,6 20,4×0,096m×700.000,00m Q= 3600 segundos Q = 7,47 m3/s 75 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA O método racional pressupõe hipóteses: • Distribuição uniforme da chuva sobre a bacia (por isso a área é limitada a, no máximo, 50 hectares). • Constância de precipitação quanto à intensidade. • Tempo de concentração (tc) igual à duração da chuva. • Coeficiente de runoff constante para a bacia toda. O método racional preceitua o período de retorno T, em anos, em que: • S < T < 10 anos para projetos de galerias de águas pluviais (GAP). • T = 25 anos para macrodrenagem urbana, como canais, pontes e bueiros. A duração da chuva (t) equivale ao tempo de contração (tc) da bacia e, para avaliar, no caso de macrodrenagem, utiliza-sea fórmula de Kirpich. 0,3853L tc=57× H Em que: tc = tempo de concentração em minutos. L = extensão do curso d’água em Km. H = desnível entre a cabeceira do rio até o local da obra “ponto”, em metros. 6 SISTEMAS DE DRENAGEM Coletores e galerias de águas pluviais são tubulações subterrâneas usadas para transportar de forma segura as águas de chuva de áreas urbanizadas até os rios, córregos etc. São projetos usados em estradas, estacionamentos, gramados, entre outros. Antes do desenvolvimento dos projetos de canalização das águas das chuvas, havia o direcionamento dessas águas para o final das ruas e fundos de vale. Com isso, a água escoava em céu aberto, o que possibilitava uma grande transmissão de doenças. Essa prática ainda é muito usada em países subdesenvolvidos. Antigamente, usava-se o sistema unitário, que significa o transporte de águas pluviais e esgoto sanitário em tubulações embaixo da terra. Atualmente, esse sistema não é mais utilizado e temos o escoamento das águas pluviais e dos esgotos sanitários em tubos distintos. 76 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Yoshizane (2003) entende que um sistema de drenagem de águas pluviais é composto de uma série de unidades e dispositivos hidráulicos para os quais existe uma terminologia própria e cujos elementos mais frequentes são conceituados a seguir. 6.1 Greide É uma linha do perfil correspondente ao eixo longitudinal da superfície livre da via pública. 6.2 Guia Também conhecida como meio-fio, é a faixa longitudinal de separação do passeio com o leito viário, constituindo-se geralmente de peças de granito argamassadas. 6.3 Sarjeta É o canal longitudinal, em geral triangular, situado entre a guia e a pista de rolamento, destinado a coletar e conduzir as águas de escoamento superficial até os pontos de coleta. Calçada para pedestres Pista y Guia ou meio-fio Figura 58 – Corte do sistema de drenagem de águas pluviais 6.4 Sarjetões Canais de seção triangular situados nos pontos baixos ou nos encontros de ruas, destinados a encaminhar os efluentes para os pontos de coleta. Argamassa de cimento Rasgo 0,10 x 0,05 m 10%10% 0,60 a 1,20 m Areia Paralelepípedos Brita nº 4 Figura 59 – Modelo de sarjetões 77 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA 6.5 Bocas coletoras Também chamadas de bocas de lobo, são estruturas hidráulicas para captação das águas transportadas pelas sarjetas e sarjetões. Classificação Dependendo da estrutura, localização ou do funcionamento, as bocas de lobo recebem várias qualificações, agrupadas como descrito a seguir: • Quanto à estrutura da abertura ou entrada: — Simples ou lateral. — Gradeada com barras longitudinais, transversais ou mistas (boca de leão). — Combinada. — Múltipla. • Quanto à localização ao longo das sarjetas: — Intermediárias. — De cruzamentos. — De pontos baixos. • Quanto ao funcionamento: — Livre. — Afogada. 6.5.1 Escolha do tipo de boca coletora É muito importante para alcançar alta eficiência de projeto posicionar adequadamente a boca coletora para drenagem das águas superficiais. Alguns fatores físicos e hidráulicos devem ser considerados para que esta condição seja estabelecida, como declividades longitudinais e transversais da sarjeta, vazão de projeto, possibilidade de interrupção e também pontos em que as bocas coletoras estarão posicionadas. É possível estabelecer algumas situações que se adaptam para cada tipo de boca coletora: • As bocas coletoras laterais são estruturas aplicadas em pontos intermediários nas sarjetas com pouca declividade longitudinal (cerca de 1% a 5%). 78 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II • Para pontos intermediários em sarjetas com pouca depressão, em ruas com alta declividade longitudinal, em torno de 1% a 10%, e sem materiais que obstruam o sistema de drenagem, usamos a boca coletora com grelha. • As bocas coletoras combinadas são recomendadas para pontos baixos de ruas, pontos intermediários da sarjeta com declividade média entre os valores 5% e 10% e também com presença de detritos que causam obstrução. • As bocas coletoras múltiplas são utilizadas para sarjetas com altos valores de vazão e para pontos baixos. 6.6 Bocas de lobo A vazão de captação de uma boca de lobo é de 50 L/s. B B AA Placa de concreto removível Figura 60 – Planta de uma boca de lobo Figura 61 – Corte A/A de uma boca de lobo 79 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Figura 62 – Corte B/B de uma boca de lobo Observação As paredes das bocas de lobo devem ser revestidas internas e externamente em argamassa impermeabilizante. 6.6.1 Bocas de lobo de sarjeta São as bocas de lobo posicionadas nas sarjetas ou em um rebaixamento e podem ter ralo ou não. Normalmente, é feita uma abertura retangular na face frontal da sarjeta. Para alcançar a máxima eficiência das bocas de lobo, é necessário executar limpezas periódicas para a retirada de materiais e galhos retidos nas grelhas. Esse procedimento é imprescindível para que não haja alagamento das ruas e transbordamento das sarjetas. 6.6.2 Bocas de lobo com grelha Possuem uma abertura no alinhamento do meio-fio que fica em frente à abertura do nível da sarjeta, ambas com o mesmo comprimento, igual ao da boca de lobo. Em alguns casos, a abertura vertical pode ficar afastada da outra e iniciar onde a outra termina ou coincidir parcialmente com a outra. Esse tipo de boca de lobo pode ser com ou sem depressão. 80 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II 6.6.3 Bocas de lobo combinadas As bocas de lobo combinadas são estruturas que recebem as águas pluviais em uma abertura localizada ao longo da face vertical do meio-fio. O comprimento da abertura depende diretamente da vazão máxima a receber, da depressão da sarjeta e do volume de escoamento de água que será direcionado pela sarjeta. As bocas de lobo combinadas são estruturas associadas de boca de lobo de sarjeta e boca de lobo com grelha e, por isso, podem ser com ou sem depressão. Quando a vazão de projeto é muito alta, podem ser utilizadas múltiplas estruturas associadas e, quando ocorrem desníveis superiores a 0,75 m, devem ser instalados tubos de queda ligando o coletor ao fundo do poço. 6.6.4 Boca de leão Essa estrutura possui capacidade de captação de 150 L/s de águas pluviais. .18 .18 .3 0 .0 9 .0 9 .0 3 .0 3 .4 0 .4 35 .2 0 .2 0 .5 0 .90.20 .20 .30 B B A A Alvenaria em tijolos maciços .4 0 .90 1.26 .05.05 1.38.40 .40 2.16 Figura 63 – Planta de uma boca de leão 81 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Sarjeta Lastro de pedra 4 ∅ 3/8" 11 ∅ Estr. ∅ 5 mm c/ 20. Revestimento interno e externo em argamassa impermeabilizante Lastro de pedra nº 2 Terreno compactado a 95% do P.N. nº 3 ou 4 2" 1/2” .45 .45.95.15 .15 Alvenaria em tijolos .10 .10.20 .90 1.50 .20 Figura 64 – Corte A/A da boca de leão Passeio Estribo - ∅ 5 mm ./20 Revestimento interno e externo em argamassa impermeabilizante Alvenaria em tijolos maciços Va riá ve l – m ín im o 1. 00 Lastro de pedra nº2 Terreno compactado a 95% do P.N. Mínimo 1% .10 .10.435 .50.17 .20 .2 0 3% .20 .20 Grade Pavimento agadado Ver detalhe (abaixo) 4 ∅ 3/8” Figura 65 – Corte B/B da boca de leão 82 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II 6.7 Tubos de ligação São ligações entre as bocas de lobo e os poços de visita ou caixas de ligação. 6.8 Caixas de ligação São utilizadas para receber tubos de ligação de bocas de lobo intermediárias ou para evitar excesso de ligações no mesmo poço de visita (máximoquatro ligações). Não são visitáveis. 6.9 Poços para redes pluviais Os poços de visita para redes de drenagem de águas pluviais são estruturas mais simples, pois o escoamento ocorre sem qualquer tipo de interrupção. Essas estruturas podem ser construídas com alvenaria, e existem também poços de visita pré-moldados. 6.9.1 Poços de visita Os poços de visita são estruturas visitáveis cuja função principal é permitir o acesso às galerias para possíveis desobstruções e inspeções. Normalmente são instalados em cruzamentos das ruas, mudanças de direção, declividade e seção para que possam atender aos objetivos do dispositivo. Eles possuem, na parte superior, um tampão ao nível da rua e o diâmetro mínimo dos coletores pode variar entre 40, 50 e 60 cm. Figura 66 – Poço de visita convencional 83 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Observação O afastamento máximo entre dois poços de visita consecutivos é de aproximadamente 60 cm e esse valor é o mesmo adotado para dimensionamento de drenagem de esgoto sanitário. 6.9.2 Disposição construtiva A estrutura convencional de um poço de visita possui duas partes que são chamadas de chaminé e balão. São construídas para a entrada e saída de uma pessoa e também devem possuir espaço suficiente para essa pessoa trabalhar e desempenhar as funções que lhe forem atribuídas A câmara de trabalho, ou balão, é o espaço principal da estrutura, de forma circular, retangular ou quadrada, em que se realizam os trabalhos internos, que podem ser mecânicos ou manuais, quando é realizada a manutenção de cada trecho da rede. Em seu piso são construídas as calhas para a entrada dos trechos a montante e a saída. O tubo de ligação entre o exterior (rua) e o balão é chamado de chaminé, pescoço ou tubo de descida. É uma estrutura circular (tubo) feita na laje da cobertura do balão e termina na superfície do terreno. Esse furo é fechado por um tampão de ferro fundido. As pessoas que irão fazer manutenção devem entrar nos poços de visita através de escadas metálicas inoxidáveis, fixadas, degrau por degrau, na parede do poço de visita, ou podem ser utilizadas escadas móveis para poços com profundidades pequenas. As calhas existentes no fundo do poço são dispostas de modo a orientar as correntes líquidas desde as entradas do poço até a parte inicial do trecho de jusante do coletor principal que atravessa o poço. Quando os coletores das águas pluviais chegam aos poços de visita em nível acima do fundo, são necessárias algumas precauções especiais na sua construção para que seja feita a manutenção pelos operários. Quando os desníveis são menores que 50 cm, não são previstas alterações construtivas na estrutura, pois ocorrem poucos respingos e erosão pela queda da água da chuva sobre a calha coletora. Para desníveis superiores a 50 cm, é obrigatória a instalação dos chamados poços de queda. 6.9.3 Tubo de queda Quando o coletor de águas pluviais possui poço de visita, pode atingir a estrutura em alturas diferentes, mas a cota menor do poço de visita corresponde ao fundo da estrutura. Essa solução de projeto é considerada o método mais econômico de construção para sistemas de drenagem. 84 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II Figura 67 – Poço de queda O método construtivo correto corresponde a manter as alturas definidas pelo cálculo do projeto, o que significa a chegada de condutos em cotas acima do fundo do poço. Essas aberturas correspondem aos degraus que são fixados em suas paredes para facilitar o acesso ao balão. Ligas de alumínio e materiais fundidos são utilizados na confecção dos degraus de acesso, pois o vergalhão de aço, o mesmo usado em armaduras de concreto armado, sofre corrosão no decorrer do tempo, tornando-se perigoso. O espaçamento vertical entre os degraus pode ter 30, 40 ou 50 cm e é comum a utilização de escada portátil. 6.9.4 Poços de alvenaria As paredes dos poços de alvenaria são construídas com tijolos maciços de barro cozido ou blocos maciços de concreto simples, assentados em argamassa de cimento e areia, no traço 1:3. 85 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Figura 68 – Poço de visita em alvenaria A espessura mínima das paredes é de 20 cm e na parte interna devem receber reboco, enquanto na parte externa recebem o mesmo revestimento ou são apenas chapiscadas. É construída uma laje maciça em concreto armado com espessura de 12 cm, tendo uma abertura circular como elemento intermediário entre o pescoço e o balão. Essa estrutura é usada para suportar o tampão, se o poço tiver profundidade de até 1,50 m, caso em que sua câmara sobe até o nível do terreno. Os poços de visita podem ser prismáticos ou cilíndricos e devem seguir as especificações apresentadas na tabela a seguir. Tabela 15 – Dimensões dos poços de visita estabelecidas Profundidade (m) Diâmetro da maior tubulação (m) Diâmetro do tubo de descida ou pescoço (m) Menor dimensão plana da câmara ou balão (m) Até 1,5 Até 0,3 1,0 1,0 De 1,5 a 2,2 Até 0,3 0,6 1,0 De 0,3 a 0,5 0,6 1,5 Além de 0,5 0,6 (d + 1,0) De 2,2 em diante Até 0,3 0,6 1,0 De 0,3 a 0,5 0,6 1,5 Além de 0,5 0,6 (d + 1,0) 86 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II 6.9.5 Poços pré‑moldados de concreto As vantagens de utilização das peças pré-moldadas para a construção de poços de visita são a facilidade de construção, a rapidez de execução e o menor custo. São muito utilizadas para a execução de obras de poços de visita cilíndricos com diâmetro interno de 1,0 m. Figura 69 – Poço de concreto pré-moldado Para o tubo de descida (pescoço) os anéis possuem diâmetro interno de 0,60 m e altura de 0,30 m ou 0,15 m ou 0,08 m, neste caso para uso complementar. Para o balão devem ser usados anéis com diâmetro interno de 1,0 m e altura de 0,30 m ou 0,40 m. Tabela 16 – Declividade da rua x capacidade de escoamento superficial Declividade da rua (m/m) Capacidade de escoamento superficial (L/s) 0,001 60 0,002 90 0,005 150 0,007 160 0,010 200 0,015 250 87 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA 0,020 280 0,030 340 0,040 400 0,050 450 0,060 500 Fonte: Yoshizane (2018, p. 42). Alguns autores recomendam um par de bocas de lobo por 500 m2 de rua, tolerando, porém, a variação de 300 a 800 m2; recomendam também que não deve haver afastamento maior que 40 m entre duas bocas de lobo consecutivas. BL BL BL Sentido de escoamento Figura 70 – – Situação recomendada BLM BLM BLJ BLJ Figura 71 – Situação não recomendada 88 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II BL BL BL Figura 72 – Situação usual Em que: BL = boca de lobo; BLM = boca de lobo montante; BLJ = boca de lobo jusante. Todas as tubulações de ligação que partem das bocas de lobo para alimentar os coletores podem terminar em um poço de visita, em uma caixa de ligação ou em outra tubulação conectora (galeria). Essas tubulações devem ter diâmetro mínimo de 300 mm e, para seções retangulares, a altura mínima deve ser de 50 cm. A declividade econômica deve ser igual à do terreno e, se isso não ocorrer, a declividade não deverá ser menor que 1%, pois, com este valor, é possível escoar 80 L/s, aproximadamente. É permitido receber até quatro ligações em um poço de vista. Quando um projeto da rede de esgoto pluvial é previsto, é necessária uma planta topográfica, na escala de 1:2000, com curvas de nível de metro em metro. Quando o projeto previsto corresponde a pequenas áreas, torna-se dispensável o desenho das curvas de nível, desde que indicadas as cotas topográficas dos cruzamentos das ruas. É muito importante o uso de planilhas para o cálculo e a determinação do valordas áreas contribuintes da forma mais correta possível. 6.10 Galerias A água pluvial que é coletada pelos sistemas descritos é encaminhada para as galerias de águas pluviais ou esgotos pluviais, que podem ter tubulações próprias (sendo chamados, neste caso, de sistema separador absoluto), sendo posteriormente lançada nos cursos d’água, lagos, lagoas etc. 89 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA O dimensionamento das galerias é o de conduto livre em regime permanente e uniforme. Devem-se levar em consideração a impermeabilização da superfície, a duração e a intensidade da chuva. 6.11 Projeto das redes de esgoto pluvial As bocas de lobo, onde tem início o escoamento subsuperficial das águas de chuva, em rebaixamentos situados nas sarjetas, geralmente devem ficar próximas aos cruzamentos de ruas, um pouco a montante das faixas destinadas à travessia de pedestres para evitar que as pessoas pisem na água e evitar empoçamento de água nos cruzamentos, provocando problemas no tráfego de veículos. São utilizadas bocas de lobo intermediárias quando a distância entre dois cruzamentos de ruas consecutivas for grande. Quanto maior a declividade da rua, maiores serão a vazão e a velocidade de escoamento da água da chuva. Assim, é importante que cada tubulação instalada tenha uma declividade capaz de escoar a água com a máxima velocidade tolerada (5 m/s). No entanto, por questões de ordem econômica, na prática, a declividade do conduto fica condicionada ao perfil longitudinal da via pública. A vala de menor custo para instalação dos tubos coletores é a que mantém em toda a sua extensão a profundidade mínima permitida, seguindo sempre a declividade da rua. Essa declividade só não poderá ser seguida se provocar uma velocidade superior à máxima tolerada, que é de 5 m/s, ou se for muito pequena, conduzindo a uma velocidade inferior à mínima admissível (0,75 m/s). Caso a velocidade seja maior que 5 m/s poderá ocorrer abrasão das camadas internas da tubulação. Os projetos de redes de drenagem de águas pluviais são o esboço do sistema de escoamento da água de chuva no mapa topográfico. Deve-se escolher o melhor ponto para lançamento, que pode ser um córrego, um rio, um riacho etc. É necessário também escolher mais do que um ponto de lançamento para escoar toda a água de chuva. A escolha dos pontos de lançamento não é uma tarefa fácil, pois toda a água deve ser transferida da tubulação para o corpo receptor sem causar danos como erosão ou inundação no local. Se um curso d’água não estiver disponível no lugar do projeto, é obrigatório que o sistema seja estendido a uma distância considerável além do local, para encontrar um ponto de lançamento adequado. Em seguida, é preciso localizar as posições das bocas de lobo, que ficam alocadas sempre em pontos baixos, em que podem reunir o escoamento com mais eficiência. É necessário conectar as bocas de lobo com tubulações e verificar se seus alinhamentos vertical e horizontal não irão interferir em outros serviços disponíveis no bairro. Uma seleção correta dos locais das instalações das bocas de lobo é muito importante para o bom desempenho do projeto. Além de escolher pontos baixos, muitos outros fatores devem ser considerados, tais como: • Nivelamento: as bocas de lobo são instaladas onde o escoamento possa entrar, e a forma mais comum de fazê-lo é usar a sarjeta ou o meio-fio ao longo da borda da via. Em locais em que não existe o meio-fio, como um gramado, o solo é nivelado em uma baixada. 90 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 Unidade II • Espaçamento: as bocas de lobo devem estar próximas o bastante para que não haja transbordamento. Quando bocas de lobo são dispostas em sequência, juntas ao meio-fio, não devem estar espaçadas umas das outras em mais de 75 metros lineares para prevenir excesso de vazão pela sarjeta e inundação do passeio. É importante também que as bocas de lobo não estejam localizadas muito próximas, porque seria desnecessário e caro. • Mudança de direção: como os tubos coletores são retos, precisam formar ângulos. Para que não haja obstrução nesses pontos, são colocadas bocas de lobo ou poços de visita. • Mudança de declividade ou de diâmetro do tubo: pela mesma razão da mudança de direção, bocas de lobo e poços de visita devem ser colocados em cada ponto em que houver mudança de declividade ou diâmetro. • Posição: as bocas de lobo devem ser colocadas em cada ponto baixo para prevenir empoçamentos e precisam ser numerosas o bastante para evitar escoamento excessivo. BL BL BL BL BL BL BL BL BL PV PVCLCLColetor Meio-fio Calçada BLBL BL Figura 73 – Locação de caixas de ligação Em que: BL = boca de lobo; CL = caixa de ligação; PV = poço de visita. 91 Re vi sã o: R os e - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 8/ 07 /1 8 HIDRÁULICA E HIDROLOGIA APLICADA Saiba mais Para se aprofundar no assunto, leia: TUCCI, C. E. M.; CLARKE, R. T. Impacto das mudanças da cobertura vegetal no escoamento: revisão. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 2, n. 1, p. 135-152, jan./jun. 1997. Disponível em: <http://rhama. com.br/blog/wp-content/uploads/2016/12/impacto-das-mudanças -cobertura-vegetal-no-escoamento.pdf>. Acesso em: 13 jul. 2018. Resumo Nesta unidade pudemos estudar os fatores que formam as precipitações e as consequências da urbanização que mais interferem com a drenagem urbana, que são as alterações de escoamento superficial. Com isso, ocorre uma variação da vazão de escoamento nessas áreas, mas é necessário remover as águas pluviais em excesso da forma mais eficiente possível para evitar transtornos, prejuízos e riscos de inundações. Melhores soluções para esses problemas são alcançadas através de projetos de drenagem de águas pluviais bem executados e que consigam minimizar os riscos aos quais as populações estão sujeitas e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica e sustentável. Por isso, os dispositivos de engenharia (como sarjetas, bocas de lobo e galerias) que fazem o escoamento da água da chuva devem ser bem planejados e bem posicionados. Sabe-se que o impacto da urbanização tende a aumentar a necessidade de maiores projetos e a aplicabilidade dos dispositivos de escoamento das águas de chuvas em toda a bacia hidrográfica.
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