Minicurso - Drenagem Urbana - Prof. Orlando Sodré Gomes

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Profº Orlando Sodré Gomes 
Mini-Curso
Drenagem
Urbana 2016.2
Drenagem Urbana
OBJETIVO
O objetivo do MINI-CURSO é apresentar
alguns conceitos fundamentais do sistema de
DRENAGEM URBANA por meio de aulas teóricas.
Busca-se a orientação de estudantes e
profissionais especializados na elaboração de
projetos, execução e dimensionamento, e visa
fornecer aos participantes conceitos para
avaliação de técnicas modernas relativas à
área em ênfase.
Drenagem Urbana
EMENTA
Apoiado nos preceitos da Hidráulica,
Hidrologia e Topografia o curso de DRENAGEM
URBANA traz abordagens sobre Urbanização;
Elementos de Hidrologia Básica – Processos
Hidrológicos; Componentes de um Sistema de
Drenagem – (Macro e Microdrenagem);
Sistemas Convencionais e Não-Convencionais;
Projeto de Drenagem; Aspectos Legais da
Drenagem Urbana.
Drenagem Urbana
OBJETIVO DO CURSO
Visa à compreensão dos Conceitos e
Terminologia técnica da área de Drenagem Urbana.
Deseja-se que a uniformização e entendimento técnico
da parte básica da HidroIogia e Drenagem aplicada à
Engenharia seja elemento agregador nas equipes
elaboradoras de projetos de drenagem urbana.
Capacitar para análise e discussão das causas e
formas de controle de inundações urbanas, através de
abordagem sistêmica de aspectos como uso do solo,
hidrologia urbana, medidas estruturais e não estruturais
de controle e prevenção de inundações urbanas.
Drenagem Urbana
INTRODUÇÃO
Durante muitos anos, tanto no Brasil como em outros
países, a DRENAGEM URBANA das grandes metrópoles foi
abordada de maneira acessória, no contexto do
parcelamento do solo para usos urbanos. Na maior parte
dessas grandes metrópoles, o crescimento das áreas
urbanizadas processou-se de forma acelerada e somente
em algumas a DRENAGEM URBANA foi considerada fator
preponderante no planejamento da sua expansão.
O aumento das áreas urbanizadas e,
consequentemente, impermeabilizadas, ocorreu a partir das
zonas mais baixas, próximas às várzeas dos rios ou à beira-
mar, em direção às colinas e morros.
Drenagem Urbana
INTRODUÇÃO
A tendência da urbanização das cidades
brasileiras tem provocado impactos significativos na
população e no meiro ambiente. Estes impactos têm
deteriorado a qualidade de vida da populaçãop,
através do aumento da frequência e do nível das
inundações, redução da qualidade da água e
aumento de materiais sólidos receptores.
Este processso é desencadeada principalmente
pela forma como as cidades se desenvolveram nas
últimas décadas e a ocupação das áreas ribeirinhas.
Drenagem Urbana
INTRODUÇÃO
A tendência existente em termos de planejamento de
sistemas de DRENAGEM URBANA tem sido a seguinte:
• Os projetos de DRENAGEM URBANA tem como filosofia o
escoamento da água precipitada o mais rápido possível
para fora da área projetada. Este critério aumenta de
algumas ordens de magnitude as vazões máximas, a
frequência e o nível de inundação de áreas à jusante.
• As áreas ribeirinhas, inundadas pelo curso d’água durante
os períodos de cheia, têm sido ocupadas pela ocupação
durante a estiagem. Os prejuízos resultantes são evidentes.
Drenagem Urbana
INTRODUÇÃO
Para alterar esta tendência é necessário adotar princípios
de CONTROLE DE ENCHENTES que considerem o seguinte:
• O aumento de vazão devido à urbanização não deve ser
transferido para jusante.
• A bacia hidrográfica deve ser o domínio físico de avaliação dos
impactos resultantes de novos empreendimentos.
• O horizonte de avaliação deve contemplar futuras ocupações
urbanas.
• As áreas ribeirinhas somente poderão ser ocupadas dentro de
um zoneamento que contemple as condições de enchentes.
• As medidas de controle devem ser preferencialmente não-
estruturais.
Drenagem Urbana
INTRODUÇÃO
Para implementação destes padrões de controle que
busquem uma visão de desenvolvimento sustentável no ambiente
urbano é necessário um PLANO DIRETOR URBANO que aborde:
“...assuntos como a caracterização do desenvolvimento de um 
local, planejamento em etapas, vazões e volumes máximos para 
várias probabilidades, localização, critérios e tamanhos de 
reservatórios de detenção e condições de escoamento, medidas 
para melhorar a qualidade do escoamento, regulamentações 
pertinentes e como o plano desenvolve os mesmos em 
consistência com objetivos secundários como recreação pública, 
limpeza, proteção pública e recarga subterrânea.” (ASCE, 1992)
Drenagem Urbana
CONCEITOS
“Sistema destinado ao escoamento das águas de 
chuva no meio urbano.”
“O sistema de drenagem deve ser entendido
como o conjunto da infraestrutura existente em uma
cidade para realizar a coleta, o transporte e o
lançamento final das águas superficiais. Inclui ainda a
hidrografia e os talvegues.”
“Os sistemas de drenagem urbana são sistemas
preventivos de inundações, principalmente nas áreas
mais baixas das comunidades sujeitas a alagamentos ou
marginais aos cursos d’água.”
Drenagem Urbana
CONCEITOS
“Drenagem Urbana é o conjunto de medidas
que têm como finalidade a minimização dos
riscos aos quais a sociedade está sujeita e a
diminuição dos prejuízos causados pelas
inundações, possibilitando o desenvolvimento
urbano da forma mais harmônica possível,
articulado com as outras atividades urbanas.”
Drenagem Urbana
CONCEITOS
“O sistema de drenagem urbana pode ser dividido
em:
Drenagem Urbana
CONCEITOS
 Muitas cidades vem sofrendo com o crescimento
desordenado e rápido. Isso vem provocando um
choque brusco nos sistemas de drenagem urbana ou
de captação das águas pluviais.
 Várias cidades já sofreram com a “força” das
águas das chuvas como, por exemplo, São Paulo, Rio
de Janeiro, Goiânia etc.
Drenagem Urbana
A seguir, as fotos mostram algumas imagens das cheias nessas
cidades:
São Paulo - 2010
Drenagem Urbana
A seguir, as fotos mostram algumas imagens das cheias nessas
cidades:
Rio de Janeiro - 2010
Drenagem Urbana
EFEITOS DA URBANIZAÇÃO SOBRE O ESCOAMENTO
• No início do século XIX, prevalecia o conceito higienista:
As água, de chuva ou mesmo de esgoto sanitário,
deveriam ser conduzidas “rio abaixo”, afastado ou
diminuindo a probabilidade de contaminação.
• Esse conceito prevaleceu até uma etapa seguinte
quando se buscou equacionar, istoé, dimensionar os
condutos de drenagem.
• Em 1970, o conceito de DRENAGEM URBANA passou a dar
lugar ao de HIDROLOGIA URBANA, onde a tônica de se
“livrar das águas”, empurrando o problema para o vizinho
logo a jusante, mostrou-se superada.
Drenagem Urbana
EFEITOS DA URBANIZAÇÃO SOBRE O ESCOAMENTO
Surgiu, então:
• TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS: Diminuir o PICO DE CHEIA
(pavimentos permeáveis, calçadas ecológicas e micro-
reservatórios);
• ALTERNATIVAS NÃO-ESTRUTURADAS: envolve a
reformulação de legislação ou planos diretores.
Drenagem Urbana
EFEITOS DA URBANIZAÇÃO SOBRE O ESCOAMENTO
Drenagem Urbana
EFEITOS DA URBANIZAÇÃO SOBRE O ESCOAMENTO
A partir da segunda metade do século XX, a intensa
concentração da população em área urbanas manifestou-se como um
fenômeno mundial, inclusive no Brasil. O fluxo foi do campo para cidade,
agravando os problemas de infra-estrutura urbana.
Drenagem Urbana
EFEITOS DA URBANIZAÇÃO SOBRE O ESCOAMENTO
De maneira geral os
impactos da
urbanização mais
perceptíveis na
DRENAGEM URBANA
são os relacionados
a alterações no
escoamento
superficial gerados
pela intensa
impermeabilização.
Drenagem Urbana
Urbanização e Drenagem
Necessidades
O sistema de drenagem tem uma particularidade
em relação a urbanização: as águas pluviais sempre
ocorrerá, independentementede existir ou não sistema
de drenagem adequado. A qualidade desse sistema é
que determinará se os benefícios ou prejuízos à
população serão maiores ou menores.
O planejamento do sistema de drenagem é de
suma importância para redução de custos e aumento
dos benefícios resultantes.
Drenagem Urbana
Urbanização e Drenagem
Alguns exemplos de benefícios resultantes seriam:
• A construção de reservatórios de acumulação a montante;
Drenagem Urbana
Urbanização e Drenagem
Alguns exemplos de benefícios resultantes seriam:
• A concepção de parques nos quais se admita inundações
periódicas;
Drenagem Urbana
Urbanização e Drenagem
Sistema de Reservatórios da Praça da Bandeira
Drenagem Urbana
Fundamentos do Sistema de Drenagem Urbana
O sistema de drenagem urbana é um sistema de
prevenção às inundações e, fundamenta-se não só em PLANOS,
PROJETOS e OBRAS , mas também em legislação e medidas que
compreendem:
• Códigos, leis e regulamentos sobre edificações,
zoneamento, parcelamento e loteamento do solo e também
códigos sanitário;
• Fiscalização da administração pública nas áreas de
urbanizadas e edificadas, bem como planos de
reurbanização e renovação de áreas deterioradas;
• Declaração de utilidade pública e desapropriação de
áreas ociosas, ou assoladas por inundações frequentes ;
Drenagem Urbana
DEFINIÇÕES
Ciclo Hidrológico
Drenagem Urbana
DEFINIÇÕES
Escoamento
Drenagem Urbana
DEFINIÇÕES
Fatores que Influenciam o Escoamento
Drenagem Urbana
Escoamento Superficial Direto
Métodos Analíticos
Para o escoamento superficial direto, 3 (três) métodos
básicos podem ser utilizados:
• O MÉTODO RACIONAL;
• O MÉTODO DO HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO;
• A ANÁLISE ESTATÍSTICA.
Drenagem Urbana
Escoamento Superficial Direto
MÉTODO RACIONAL
Este método é recomendado para o dimensionamento
de galerias e avaliação do escoamento superficial, para
bacias tributárias geralmente com áreas de drenagem
inferiores a 1km². Galerias principais e pontos de despejo que
envolvem áreas maiores que 1km², devem ser dimensionados
pelo Método do Hidrograma Unitário Sintético. O Método
Racional é aplicável para avaliação do deflúvio superficial
direto, tanto para a chuva inicial como para a chuva máxima
de projeto, para bacias até 1km².
Drenagem Urbana
Escoamento Superficial Direto
MÉTODO DO HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO
É recomendado de pontos de despejo e grandes
galerias principais, quando a área de drenagem envolvida
excede 1km², e para análise e consideração dos benefícios
de armazenamentos artificiais. É, também particularmente
aplicável para áreas que possivelmente sofrerão significativa
urbanização no futuro. O Método CUHP (Colorado Urban
Hydrograph Procedure), que nada mais é que o Método do
Hidrograma Unitário Sintético de Snyder, com o emprego de
coeficientes baseados em dados e estudos relativos a bacias
urbanas da área metropolitana de Denver.
Drenagem Urbana
Escoamento Superficial Direto
ANÁLISE ESTATÍSTICA
É recomendada para estimativa das descargas de cheias, de um
dado período de retorno, em CURSOS D’ÁGUA DE GRANDE PORTE
fluindo através de áreas urbanas, e em pequenos cursos d’água
nos quais uma futura urbanização não importará em efeitos
significativos, com respeito às características dos seus deflúvios.
Esse método serve para cursos d’água de grande porte que
passam através de áreas urbanas, e para pequenos cursos
d’água que drenam uma área de 25 km² ou mais, desde que
suas características não venham a ser afetadas pela
urbanização, a ANÁLISE ESTATÍSTICA – se houver disponibilidade
de dados – pode ser utilizada ao invés de outros métodos.
Drenagem Urbana
Grandezas que Caracterizam o Escoamento Superficial
Drenagem Urbana
Grandezas que Caracterizam o Escoamento Superficial
Drenagem Urbana
Grandezas que Caracterizam o Escoamento Superficial
Drenagem Urbana
Grandezas que Caracterizam o Escoamento Superficial
Drenagem Urbana
Escoamento Superficial Direto
ALTURA PLUVIOMÉTRICA EFETIVA
A ALTURA PLUVIOMÉTRICA EFETIVA é aquela parte da chuva
que aparece nos canais superficiais e nos canais artificiais sub-
superficiais, após a ocorrência de uma tormenta. As porções
da chuva que não alcançam os canais são chamadas de:
• Perdas por interceptação pela vegetação;
• Perdas por evaporação;
• Perdas por infiltração;
• Perdas por armazenamento em depressões superficiais;
• Perdas por detenções superficiais de longo período.
Drenagem Urbana
HIDRÓGRAFA OU HIDROGRAMA
Drenagem Urbana
HIDRÓGRAFA OU HIDROGRAMA
Drenagem Urbana
HIDRÓGRAFA OU HIDROGRAMA
Drenagem Urbana
HIDRÓGRAFA OU HIDROGRAMA
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
O princípio do HIDROGRAMA UNITÁRIO foi desenvolvido
originalmente por Sherman, em 1932. No método CUHP os
coeficientes são baseados nos dados coletados e estudos
financiados pela cidade de Denver.
O HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO, que é utilizado
quando não existe dados CHUVA-DEFLÚVIO, foi desenvolvido
por Snyder, em 1938.
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
É o hidrograma do deflúvio superficial direto de volume
unitário da bacia, que é produzido por uma chuva efetiva
unitária. O volume unitário é o volume correspondente a uma
chuva efetiva de 1 cm sobre a área de drenagem da bacia.
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO
A situação mais frequente, na prática é o da existência de
dados históricos.
Porém, os HIDROGRAMAS UNITÁRIOS SINTÉTICOS foram
estabelecidos com base em dados de algumas bacias, e são
utilizados quando não existem dados que permita estabelecer o
HIDROGRAMA UNITÁRIO.
Os métodos de determinação do HIDROGRAMA UNITÁRIO
baseiam-se na determinação do valor de algumas abcissas,
como o tempo de pico e tempo de base, e das ordenadas como
a vazão de pico.
A regionalização destas variáveis com base em características
físicas tem permitido estimar o HIDROGRAMA UNITÁRIO para um
local sem dados observados.
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
1) Tempo de Retardo ou Tempo de Pico
3,0).(752,0 catp LLCt 
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
2) Pico do Hidrograma Unitário
p
p
p
t
C
q 755,2
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
3) Avaliação de Ct e Cp
78,0)(
81,7
a
t
I
C 
46,0)(89,0 tp CC 
IDROGRAMA UNITÁRIO É UMA FUNÇÃO
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
4) Forma do Hidrograma Unitário
A forma do hidrograma unitário é uma função das características físicas
da bacia e é estabelecida com base em relações empíricas.
A DESCARGA ESPECÍFICA DE PICO qp :
348,0)(31,8  A
A
Q
q
p
p
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
4) Forma do Hidrograma Unitário
LARGURA DO HIDROGRAMA UNITÁRIO
A
Q
W
p
Qp
15,2
%50 
A
Q
W
p
Qp
12,1
%75 
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
4) Traçado do Hidrograma Unitário
Uma vez determinado qp, pode se determinar o valor de Qp:
O intervalo de tempo Tp compreendido entre o início da chuva e o pico
do hidrograma unitário é determinado por:
AqQ pp .
upp ttT 5,060 
Drenagem Urbana
MÉTODO CUHP (Colorado Urban Hydrograph Procedure)
 HIDROGRAMA UNITÁRIO
Hidrograma de Projeto
Após a determinação do HIDROGRAMAUNITÁRIO e da CHUVA
EFETIVA de projeto, calcula-se o HIDROGRAMA DE PROJETO. A
abcissa do HIDROGRAMA UNITÁRIO é dividida em unidades de
tempo que podem ser as mesmas unidades de tempo da chuva
efetiva, as quais por conveniência devem ser iguais à duração da
CHUVA UNITÁRIA. Essa duração pode geralmente ser tomada como
sendo 10 minutos para áreas urbanas com áreas de drenagem
menores de 15 Km². Para unidades de tempo de 5 minutos são
utilizadas para pequenas bacias de até 1,5 Km². Para unidades de
tempo de 15 minutos, ou mais, são empregadas para grande
bacias.
Drenagem Urbana
Hidrograma de Projeto
Prepara-se uma TABELA (Tabela 4.1), colocando-se os intervalos de
tempo na primeira coluna e as ordenadas do HIDROGRAMA UNITÁRIO na
segunda coluna.
Drenagem Urbana
Hidrograma de Projeto
Prepara-se uma TABELA (Tabela 4.1), colocando-se os intervalos de
tempo na primeira coluna e as ordenadas do HIDROGRAMA UNITÁRIO na
segunda coluna.
Drenagem Urbana
Hidrograma de Projeto
Prepara-se uma TABELA (Tabela 4.1), colocando-se os intervalos de
tempo na primeira coluna e as ordenadas do HIDROGRAMA UNITÁRIO na
segunda coluna.
Drenagem Urbana
Hidrograma de Projeto
Os valores da CHUVA EFETIVA (Tabela 2.3) – como determinado na
coluna 13 desta tabela, são colocados no topo da TABELA 4.1. Multiplica-se
então o primeiro valor da precipitação excedente por todas as ordenadas
do HIDROGRAMA UNITÁRIO constantes da coluna 2, levando-se os
resultados para a coluna 3.
Drenagem Urbana
Hidrograma de Projeto
Os valores da CHUVA EFETIVA (Tabela 2.3) – como determinado na
coluna 13 desta tabela, são colocados no topo da TABELA 4.1. Multiplica-se
então o primeiro valor da precipitação excedente por todas as ordenadas
do HIDROGRAMA UNITÁRIO constantes da coluna 2, levando-se os
resultados para a coluna 3.
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO RACIONAL
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO RACIONAL
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO SCS
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO SCS
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO SCS
Drenagem Urbana
HIDROGRAMA UNITÁRIO SINTÉTICO - MÉTODO SCS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM
São estruturas que, inicialmente, coletam as águas de chuvas
nas áreas urbanas.
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM
MICRODRENAGEM – Parte de um sistema urbano de Drenagem que
tem por objetivo conduzir, captar e afastar das vias públicas as
águas de escoamento superficial.
Drenagem Urbana
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - BACIA DE CONTRIBUIÇÃO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - MURO DE ALA e ESTRUTURAS ESPECIAIS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - FINAL DA GALERIA – ESCADA HIDRÁULICA
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - SARJETAS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - SARJETAS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - BOCA DE LOBO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - BOCA DE LOBO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - TIPOS DE BOCA DE LOBO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - BOCA DE LOBO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - BOCA DE LOBO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - GALERIAS
GALERIA - Planta
GALERIA - Perfil
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - GALERIAS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - POÇO DE VISITA - PV
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - POÇO DE VISITA - PV
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM
POÇO DE VISITA - PV
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - TUBO DE LIGAÇÃO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - TUBO DE LIGAÇÃO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM - TUBO DE LIGAÇÃO
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DADOS NECESSÁRIOS
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Ruas e Sarjetas
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Ruas e Sarjetas
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Ruas e Sarjetas
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Bocas-de-Lobo
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Bocas-de-Lobo
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Bocas-de-Lobo
Drenagem Urbana
MICRODRENAGEM – Projeto de Rede Pluvial de Microdrenagem
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA REDE DE CONDUTOS – Bocas-de-Lobo
Para profundidades de lâmina maiores que 42 cm, a vazão é calculada por: