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4.1 Introdução CICLO HIDROLÓGICO ÁGUAS PLUVIAIS; ÁGUAS SUBTERRÂNEAS; ÁGUAS SUBSUPERFICIAIS; ÁGUAS DE SUPERFÍCIE: Doces, salobras e salgada. REUSO ? CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Introdução Legislação Constituição Federal de 1988: Art. 20. São bens da União: III - os lagos, rios e quaisquer correntes de água em terrenos de seu domínio, ou que banhem mais de um Estado, sirvam de limites com outros países, ou se estendam a território estrangeiro ou dele provenham, bem como os terrenos marginais e as praias fluviais; CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Usos que dependem de outorga: Derivação ou captação de parcela de água; Extração de água de aquífero subterrâneo; Lançamento de resíduos em corpo de água; Uso para fins de aproveitamento de potenciais hidrelétricos; Outros usos que alterem o regime, a quantidade ou a qualidade da água existente em um corpo de água. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Poluidor-pagador: Não concede o direito de poluir; Usuário-pagador: Usos e aproveitamento dos recursos deve ser em benefício da coletividade; Cobrança pelo uso da água: Lei 9433/97 Cobrança pela derivação da água ou pela introdução de efluentes tendo em vista sua diluição, transporte e assimilação dependendo da classe de enquadramento do corpo de água em questão. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Comitês de Bacias Hidrográficas: Definir valores de cobrança; Prioridades de uso. Os valores limites serão estabelecidos pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos, no caso de corpos dágua de domínio da União, ou pelos governos estaduais para as águas sob seu domínio. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO A declaração de uso e o requerimento de outorga de direito de uso de recursos hídricos para fins de abastecimento e lançamento de efluentes urbanos devem ser apresentados pelos responsáveis pela prestação do serviço, ou seja, pelo órgão da prefeitura - SAAE ou empresa municipal - ou pela empresa concessionária, ou ainda por outras entidades (condomínios, por exemplo). CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Informações sobre os usos da água: Finalidade de uso (captação para abastecimento público e/ou diluição de efluentes urbanos); Localização do ponto de intervenção (captação ou lançamento); Vazões de captação atuais e vazões de captação estimadas ao fim do período de outorga requerido; Vazões efluentes lançadas nos corpos hídricos atuais; Cargas poluentes (DBO) lançadas atuais. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO É um conjunto de estruturas e dispositivos, construídos ou montados junto a um manancial, para a retirada de água destinada a um sistema de abastecimento. CAPTAÇÃO NBR 12213/92: Projeto de captação de agua de superfície para abastecimento público CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO As obras de captação devem ser projetadas e construídas para: o Funcionar ininterruptamente em qualquer época do ano o Permitir a retirada de água para o sistema de abastecimento em quantidade suficiente ao abastecimento e com a melhor qualidade possível o Facilitar o acesso para a operação e manutenção do sistema o Garantir possível ampliação Vazões de Captação de Água Bruta para Abastecimento Urbano: Para fins de declaração de uso e solicitação de outorga de captação deverão ser estimadas duas vazões de captação: a vazão de captação atual; e a vazão de captação futura relativa à demanda estimada para o fim do prazo solicitado de outorga que deverá coincidir com o fim do período de concessão, nos casos de serviços concedidos. Nos demais será concedida uma outorga inicial pelo prazo de 3 anos. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO De maneira geral, as captações de água para abastecimento público são realizadas em: Córregos, rios; Lagos e represas. As águas devem apresentar requisitos mínimos no que se refere aos aspectos quantitativos e qualitativos quanto aos aspectos físicos, químicos biológicos e bacteriológicos. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO As obras de captação devem ser projetadas tendo-se em vista: Exame prévio das condições locais; Condições topográficas e geotécnicas favoráveis; Estudo hidrológico; O funcionamento sem interrupção; Proximidade do consumo; Transporte de sedimentos pelo curso dágua; CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO As obras de captação devem ser projetadas tendo-se em vista: (continuação) Quantidade (estiagem) e qualidade durante o período de projeto previsto; Necessidade de energia elétrica; Permitir o acesso durante todo o tempo (temporais e inundações), para operação e manutenção do sistema. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Seleção dos mananciais considerando: Garantia de fornecimento da água em quantidade e qualidade Proximidade do consumo Locais favoráveis à construção da captação Transporte de sedimentos pelo curso de água Deve-se considerar as condições futuras do manancial, devido a agentes poluidores CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Seleção dos mananciais considerando: o Levantamento das condições sanitárias • inspeção sanitária na bacia; • análises de amostras de água; • localização dos agentes poluidores (núcleos habitacionais, indústrias, comércio, etc...) • características dos agentes Seleção do Manancial estudo técnico, econômico, sanitário, social e ambiental CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO ESTUDO HIDROLÓGICO oPeríodo de retorno o Vazão mínima do manancial o Vazão máxima do manancial o Níveis d’água máximos e mínimos CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Vazão mínima CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Vazão mínima o Vazão mínima do manancial: Espírito Santo Secretaria de Estado para Assuntos de Meio Ambiente LEI N° 5.818/98 - institui o Sistema Integrado de Gerenciamento e Monitoramento dos Recursos Hídricos SIGERH/ES 50% da Q90 CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO o Vazãomáxima do manancial: Avaliação das vazões de enchentes em vista da construção de barragens e do problema de inundações CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 20 CAPTAÇÃO • Depende da variação do nível de água • Função da concentração de sólidos em suspensão Qcap < Qmin Qcap > Qmin e Qcap < Qméd Captação a fio d’água Reservatório de regularização Partes constituintes de uma captação Barragens ou vertedores para para regularização de vazão; Vazão média do curso de água > demanda; Barragem de nível; Elevar o nível de água para manter subme Barragens ou vertedores para para regularização de vazão submergência adequada para evitar vórtice. Enrocamento. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Partes constituintes de uma captação Enrocamento. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Colocação de pedras no Rio Piracicaba CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Escolha do local o Análise de todos os dados disponíveis sobre a área o Visita ao local e avaliação da hidráulica, focos de contaminação, áreas de inundação. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Principais cuidados para a escolha do local da captação o Evitar locais sujeitos à formação de bancos de areia o Evitar locais com margens instáveis o Local à salvo de inundações, garantia de acesso todo o tempo o Condições topográficas e geotécnicas favoráveis o Proteção das obras de captação contra a ação erosiva, efeitos de remanso e variações dos níveis d’água o Disponibilidade de suprimento de energia elétrica Partes constituintes de uma captação (continuação) Órgãos de tomada d’água (tubulação ou canal); Dispositivos para impedir a entrada de materiais flutuantes ou em suspensão na água. Ex: grades e telas ; Dispositivos para retenção de areia (caixa de areia ou desarenador); CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Partes constitutivas de uma captação (cpmt.) Dispositivos de controle de vazão (comportas e válvulas); Canais ou tubulações de interligação; Poços de tomada das bombas. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Partes constitutivas de uma captação (cont.) Em cursos de água com transporte intenso de sólidos, deve haver no mínimo, uma tubulação, para cada variação de 1,5m do nível; As tubulações devem ser ancoradas e protegidas contra a ação das águas; As tubulações devem ser dotadas de válvulas para interrupção de fluxo, com possibilidade de fácil manobra. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Captação em rio com pequena variação de nível CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Tomada de água em rios com grande variação de nível o SISTEMA DE TORRE DE TOMADA: utilizada para retirada de grandes vazões em rios caudalosos o CAPTAÇÃO FLUTUANTE: conjuntos elevatório móveis, os quais acompanham as variações de níveis Nível mínimo da captação: 1,0 do nível mínimo de água Figura 6.2 Captação em rios com grande variação de nível CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Braço do Taquacetuba Represa Billings CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 33 Captação flutuante SAAEP - Rio Parauapebas (PA) Nível mínimo da captação: 1,0 m acima do nível correspondente ao local da tomada de água. Figura 6.3 Captação em lago, bomba afogada CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO A tomada de água através de condutos livres ou tubulações deverá ter velocidade inferior a 0,6 m/s. As paredes laterais do canal deverão ter altura superior a 1,0 m acima do nível de água máximo Tomada de água por derivação de rio CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Elevatória CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Torre de tomada CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Grades o Constituídas de barras paralelas o Impedem passagem de materiais grosseiros flutuantes e em suspensão o Grade grossa: espaçamento entre barras de 7,5 a 15 cm 3/8” (0,95cm), 7/16” (1,11cm) ou 1/2” (1,27 cm) o Grade fina: espaçamento entre barras de 2 a 4 cm 1/4“ (0,64cm), 5/16” (0,79cm) ou 3/8” (0,95cm) Telas o Retém materiais flutuantes não retidos pelas grades o Constituídas de fios que formam malhas8 a 16 fios por decímetro Grades NBR 12213/92 –Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público. vista corte sentido do fluxo h CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Grades NBR 12213/92 –Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Grades NBR 12213/92 –Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público. Grades e telas devem ser obrigatoriamente usadas em captações a de água superficial; As grades grosseiras devem ser localizadas no ponto de admissão de água, seguidas pelas grades finas e pelas telas; As barras e os fios que constituem as grades e telas devem ser de material anticorrosivo ou protegido por tratamento adequado. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Grades Limpeza Manual: inclinação para jusantede 700 a 800; Na seção de passagem, correspondente ao nível mínimo de água, a área das aberturas deve ser igual ou superior a 1,7 cm2 por litro por minuto; Velocidade entre as barras deverá ser inferior a 10 cm/s; Perda de carga é calculada considerando-se 50% obstruída. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Grades Perda de Carga: Hf = β . (t/a)4/3. sen θ . v . (v2/2g) β: forma da seção da barra (seção retangular = 2,42) a: distancia livre entre as barras (m) t: espessura da barra (m) v: velocidade através das barras (m/s) θ: ângulo da grade em relação a horizontal. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (Desarenador) NBR 12213/92 –Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público. 02 unidades; Sedimentação da partícula com diâmetro maior ou igual a 0,2 mm (100C, velocidade crítica de sedimentação de 2,1 cm/s); Velocidade de escoamento longitudinal igual ou inferior a 0,30 m/s. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (cont.) Para evitar curto-circuitos as caixas de areia devem obedecer a relação comprimento/largura > ou igual a 4; A largura deve possibilitar a facilidade de construção, no mínimo 0,6 m, para profundidade menor que 1,0m; Para compensar a turbulência na entrada e saída da caixa de areia deverá considerar um coeficiente de segurança igual ou superior a 1,5. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (cont.) A retirada de areia pode ser feita: Com descarga de fundo; Através de bomba tipo draga; Manual, e devem ser feitas as seguintes recomendações: Depósito mínimo para acúmulo de areia equivalente a 10% do volume do desarenador; Largura mínima que permita o acesso livre e movimentação do operador e equipamento auxilia de limpeza. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (cont.) L b h Na1 Na2 v s CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (cont.) Vs = h/t (1) Vl = L/t= Q/b.h (2) h = Q x t/ b x L (3) Substituindo (3) em (1) e sabendo-se que b x L = área (A): Vs = Q/A taxa de aplicação (m3/m2dia) CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Caixa de areia (cont.) CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Captação em represas e lagos. Variações da qualidade da água em função da profundidade e as oscilações de nível: Variação da temperatura; Aparecimento de algas; Elevado teor de matéria orgânica (no verão); Gosto e cheiro desagradável. A captação pode ser feita em torre de tomada ou captação em margem. CAPÍTULO 4 Mananciais e captação de água 4.2 MANANCIAL SUPERFICIAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
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