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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ ESCOLA POLITECNICA CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL FERNANDA SANTOS DE MIRANDA GABRIELLY KOBAYASHI HARYSSA HUNDSDORFER RENATA RAMALHO SILVIO FERNANDO SILVA E SANTOS PROJETO DE DRENAGEM AREA 1, NO BAIRRO BARIGUI NO MUNICIPIO DE CURITIBA CURITIBA 2018 FERNANDA SANTOS DE MIRANDA GABRIELLY KOBAYASHI HARYSSA HUNDSDORFER RENATA RAMALHO SILVIO FERNANDO SILVA E SANTOS PROJETO DE DRENAGEM AREA 1, NO BAIRRO BARIGUI NO MUNICIPIO DE CURITIBA Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina Drenagem Pluvial do Curso de Graduação em Engenharia Ambiental da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Orientador: Prof. Alessandro Bertolino Prof. Carlos Mello Garcias CURITIBA 2018 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Macro e Micro Localização ......................................................................... 7 Figura 2 – Hidrografia da Área 1. ................................................................................ 9 Figura 3 – Altimetria Area 1 ....................................................................................... 10 Figura 4- Áreas Verdes da Área 1 ............................................................................. 12 Figura 5- Arruamento Área 1 ..................................................................................... 12 Figura 6- Área para aplicação do projeto de drenagem. ........................................... 13 Figura 7– Curvas de nível. ........................................................................................ 14 Figura 8- Área de contribuição .................................................................................. 16 Figura 9- Divisão das áreas de contribuição. ............................................................ 17 Figura 10 -Indicação de escoamento ........................................................................ 18 Figura 11- Localização Boca de Lobo ....................................................................... 18 Figura 12- Localização das bocas de lobo, poços de visita e tubulação ................... 20 Figura 13- Cálculo da vazão da sarjeta. .................................................................... 22 Figura 14- Localização das bocas de lobo. ............................................................... 24 Figura 15- Dimensionamento das Boicas de Lobo .................................................... 24 Figura 16 – Localização das bocas de lobo .............................................................. 26 Figura 17 – Área para implantação da drenagem sustentável .................................. 32 Figura 18 – Funcionamento de uma cisterna ............................................................ 33 Figura 19 – Adaptação da localização do reservatório nas residências. ................... 33 Figura 20 – Aplicação de biorremediação Portland. .................................................. 34 Figura 21 – Área de aplicação da biorretenção nas calçadas. .................................. 35 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Precipitação em Curitiba ............................................................................. 8 Tabela 2- Temperatura em Curitiba ............................................................................ 8 Tabela 3 – Zona Residencial ..................................................................................... 11 Tabela 4- Capacidade de Vazão da Sarjeta .............................................................. 23 Tabela 5 - Profundidades mínimas da soleira. .......................................................... 27 Tabela 6 - Espessuras da tubulação. ........................................................................ 27 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 6 2 CARACTERIZAÇÃO DA AREA DE ESTUDO ............................................... 6 2.1 CARACTERIZAÇÃO CLIMATICA ................................................................... 7 2.2 HIDROGRAFIA ............................................................................................... 9 2.3 TOPOGRAFIA .............................................................................................. 10 2.3.1 ZONEAMENTO E USO E OCUPAÇÃO DO SOLO ..................................... 11 2.3.1.1 ÁREAS VERDES .......................................................................................... 11 2.3.2 ARRUAMENTO ............................................................................................ 12 3 ELABORAÇÃO DO PROJETO.................................................................... 13 3.1 DADOS BASICOS. ....................................................................................... 13 3.1.1 ESTIMATIVA DE VAZÕES .......................................................................... 14 3.1.2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL .................................... 15 3.1.3 INTENSIDADE DA CHUVA ......................................................................... 15 3.1.4 AREA DE CONTRIBUIÇÃO ......................................................................... 15 3.2 DIVISORES DE FUNDO DE VALE .............................................................. 17 3.2.1 DEFINIÇÕES ................................................................................................ 17 3.3 DIREÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL ............................................ 17 3.4 BOCAS DE LOBO ........................................................................................ 18 3.5 POÇOS DE VISITA ...................................................................................... 19 4 CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DAS SARJETAS ................................. 20 4.1 INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO (I) ........................................................ 20 4.1.1 Cálculo da Vazão de Contribuição para as Sarjetas ................................ 20 4.1.2 Capacidade de Escoamento da Sarjetas .................................................. 21 4.1.3 Coeficiente de Manning ............................................................................. 21 4.1.4 Raio Hdráulico e Área Molhada ................................................................. 21 4.1.5 Declividade da Sarjeta ................................................................................ 22 4.1.6 Cálculo da Capacidade da Sarjeta ............................................................ 22 4.1.7 Maxima Altura de Água na Sarjeta ............................................................ 23 4.2 DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO ........................................... 23 4.2.1 Vazão que Entra na Grelha ........................................................................ 24 4.2.2 Cálculo do Comprimento da Grelha .......................................................... 25 4.2.2.1 Altura de Queda (Y) ...................................................................................... 25 4.2.2.2 Velocidade Média e Escoamento sobre a Grelha (V) ................................... 25 4.2.2.3 Comprimeto da Grelha (X) ............................................................................ 25 4.2.3 Verificação .................................................................................................. 25 4.3 DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETOR ............................................... 26 4.3.1 Especificções de Projeto ........................................................................... 26 4.3.1.1 Material a Rede Coletora .............................................................................. 26 4.3.1.2 Material de Bocas de Lobo e Poços de Visita ............................................... 26 4.3.1.3Rede de Galerias - Numeração de Trechos ................................................. 26 4.3.1.4 Profundidades Mínima e Máxima da Rede de Galerias ................................ 27 4.3.1.5 Diâmetros Mínimo e Máximo ........................................................................ 27 4.3.1.6 Velocidades Mínima e Máxima ..................................................................... 28 5 PLANILHA DE CALCULO ........................................................................... 29 6 DRENAGEM SUSTENTÁVEL ..................................................................... 31 6.1 RESERVATÓRIO DE RETENÇÃO .............................................................. 32 6.2 EQUIPAMENTOS DE BIORRETENÇÃO ..................................................... 34 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 36 6 1 INTRODUÇÃO Com o aumento da urbanização no Brasil tem gerado impactos significativos na população e no meio ambiente. Com isso tem prejudicado a qualidade de vida da população, devido ao aumento da periodicidade de inundações, redução da qualidade da água e aumento de materiais sólidos nos corpos receptores. (ANA, 2002). Devido ao desenvolvimento das cidades e a ocupação das áreas ribeirinhas, houve uma necessidade de planejamento de sistemas de drenagem. Os projetos de drenagem urbana, têm 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 freqüência e o nível de inundação de áreas a jusante. (ANA, 2002) Neste contexto, o projeto em questão irá verificar o funcionamento desse sistema de drenagem, em apenas uma das áreas de abrangência, intitulada como área 1, que englobam algumas ruas, como esse sistema pode ser aperfeiçoado e quais melhorias podem ser incrementadas, do dimensionamento dessa área do sistema de drenagem pluvial urbano e considerações das características da área de estudo no que diz respeito ao tipo de solo, seu uso e ocupação, pluviometria, além de outras informações relevantes ao projeto. 2 CARACTERIZAÇÃO DA AREA DE ESTUDO A área de estudo para este trabalho esta localiza no estado do Paraná, município de Curitiba, bairro mercês, nos arredores do parque barigui. 7 Figura 1 – Macro e Micro Localização Fonte: Os autores, 2018. 2.1 CARACTERIZAÇÃO CLIMATICA Curitiba é classificada como Cfb – Clima temperado marítimo úmido. A primeira letra C representa a localização abaixo da linha do equador, na região subtropical do Brasil, e caracteriza o clima como Clima temperado ou Clima temperado quente. Sendo a segunda letra a que especifica o tipo de clima da região, a letra f é característica de clima úmido, com ocorrência de precipitação em todos os meses do ano e inexistência de estação seca definida. Esse subtibo aplica-se aos grupos A, C e D. A tabela a seguir ilustra a ocorrência de precipitação média nos meses de Curitiba: 8 Tabela 1- Precipitação em Curitiba Mês Precipitação (mm) Janeiro 172 Fevereiro 158 Março 139 Abril 95 Maio 101 Junho 116 Julho 99 Agosto 73 Setembro 119 Outubro 133 Novembro 127 Dezembro 152 Fonte: Climatempo, 2015 Por fim, a letra b, que aplica-se aos grupos C e D, caracteriza as regiões que apresenta temperatura média do ar abaixo de 22ºC em seu mês mais quente e temperaturas medias nos 4 meses mais quentes acima de 10º C. Tabela 2- Temperatura em Curitiba TEMPERATURA MÉDIA EM CURITIBA Mês Temperatura média ºC Janeiro 21.5 Fevereiro 21.5 Março 20.5 Abril 18 Maio 15.5 Junho 15 Julho 13.5 Agosto 15 Setembro 16 Outubro 18 Novembro 19.5 9 Dezembro 20 Fonte: Climatempo, 2015 2.2 HIDROGRAFIA A região de estudo encontra-se situada dentro da Bacia do Rio Barigui, sendo o corpo hídrico receptor principal de todo o escoamento da região, o Rio Barigui, conforme Figura 2. Figura 2 – Hidrografia da Área 1. Fonte: Os autores, 2018. 10 2.3 TOPOGRAFIA As características dos solos são essenciais para diagnosticar uma determinada região, analisando as influências e as consequências em eventos naturais ou não naturais, como as enchentes e a erosão. Para sequência no estudo das formações geológicas, relevo e solos do local, um mapa da altitude local é de extrema importância, para tanto, foi confeccionado o seguinte figura. Figura 3 – Altimetria Area 1 Fonte: Os autores, 2018. 11 2.3.1 ZONEAMENTO E USO E OCUPAÇÃO DO SOLO A região de estudo situa-se prioritariamente na Zona Residencial 1 (ZR1) da Lei Municipal 9800/2000, na qual, os parâmetros de uso e ocupação do solo podem ser vistos no Tabela 3. O mapa “Zoneamento”, anexo, ilustra essa realidade. Tabela 3 – Zona Residencial Fonte: IPPUC, 2014. O escoamento da região direciona-se para a Unidade de Conservação do Parque Barigui, a oeste, desaguando a água da Área 1 no Rio Barigui. Como pode ser observado no mapa de zoneamento da área um no anexo A. 2.3.1.1 ÁREAS VERDES Por mais que esteja localizada ao lado de uma de uma Unidade de Conservação, a do Parque Barigui, não existem registro de parques, jardinetes, praças ou bosques dentro da Área 1, sendo as áreas verdes visíveis nas imagens de satélites (Figura 4), localizadas dentro de propriedades particulares. 12 Figura 4- Áreas Verdes da Área 1 Fonte: Google Earth, editado pelos autores, 2018. 2.3.2 ARRUAMENTO Na área de estudo são encontrados 7 lotes. A localização é entre a rua Generoso Algostino Pereira Alves Filho, rua Romanó Bertagnoli e a rua Dr. Aluizio França. Figura 5- Arruamento Área 1 Fonte: Google Earth, editado pelos autores, 2018. 13 3 ELABORAÇÃO DO PROJETO 3.1 DADOS BASICOS. O projeto de drenagem está inserido na bacia do rio Barigui. Com áres irregular e declividade acentuada por esse motivo possui maiores espaços superficiais para escoamento aumentando assim a possibilidade de processos erosivos. Conforme a Figura 06. Figura 6- Área para aplicação do projeto de drenagem. Fonte: Os autores 14 Figura 7– Curvas de nível. Fonte: Os autores, 2018. Pode-se verificar que a maior parte da área está situada em uma declividade de até 1% próximo ao local de deságue, e outra parte, tem declividade de até 2%. 3.1.1 ESTIMATIVA DE VAZÕES Para calcular a vazão máxima da área será utilizado o método hidrologia, este é usado para as vazões de bacias menores de 5km². C: Coeficiente de Escoamento Superficial; i: Indice de Intensidade Pluviometrica (mm/h); A: Area (ha). 0,36 é para conversão de unidade 15 3.1.2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL O coeficiente de escoamento superficial é a razão do volume de água escoado pelo volume total precipitado, em uma região com áreas permeáveis e impermeáveis. Foi adotado para este projeto o 0,3 como coeficiente de escoamento superficial e o 0,8 para áreas urbanas impermeáveis. Ap: Área permeável; Anp: Área não permeável; O coeficiente (C) será 0,68. 3.1.3 INTENSIDADE DA CHUVA Para o cálculo da intensidade de precipitação, foi utilizada a equação de Parigot de Souza para chuvas intensas em Curitiba, como segue abaixo: 𝑖𝑖 = 5950 × 𝑇𝑇𝑇𝑇 ^0,217 (𝑇𝑇c + 26) ^1,15 Sendo, 𝑖𝑖= intensidade de precipitação, em l /s. ha; TR= tempo de recorrência, em anos; TC= tempo de contribuição, duração da chuva, em minutos. Para o projeto foi adotado o TR = 3 anos e TC inicial de 15 minutos. Resultando em 327,5 l/s*ha. 3.1.4 AREA DE CONTRIBUIÇÃO O método utilizado para o cálculo das áreas de contribuição, consiste na subdivisão dosquarteirões pelas bissetrizes nas esquinas, a fim de determinar a área contribuinte para cada boca de lobo. Facilitando no cálculo das áreas, pois tais divisões resultam em figuras geométricas mais simples, como triângulos e trapézios. 16 Figura 8- Área de contribuição Fonte: GARCIAS,1999. Utilizou-se para o cálculo das áreas a equação da área de um triângulo: Área = (B × H) 2 Sendo, B= base; H= altura. A área será de 4900m². 17 Figura 9- Divisão das áreas de contribuição. Fonte: Os autores, 2018. 3.2 DIVISORES DE FUNDO DE VALE 3.2.1 DEFINIÇÕES Segundo Villela e Mattos (1975), os divisores topográficos relacionam-se com o relevo, pois, são pontos onde estão localizadas as maiores cotas, sendo responsáveis por fixar a área da qual provém o deflúvio superficial da bacia e determinando o sentido de fluxo da rede de drenagem. Já o fundo de vale é o ponto mais baixo de um relevo acidentado, por onde escoam as águas da chuva, recebendo toda a contribuição do seu entorno, como ilustra a figura abaixo. 3.3 DIREÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL O escoamento superficial é realizado pelas curvas de nivel da região, com isso o escoamento acontece com a gravidade. Apartir do mapa de curvas de nível da área foi determiando o sentido do escoamento, que pode ser analisado na imagem a seguir. 18 Figura 10 -Indicação de escoamento Fonte: Os autores, 2018. 3.4 BOCAS DE LOBO As bocas de lobo estarão localizadas no final de cada quarterão e antes da faixa de pedestre. Figura 11- Localização Boca de Lobo Fonte: Autores, 2018. 19 3.5 POÇOS DE VISITA Os poços de visita tratam-se de dispositivos auxiliares implantados nas redes de águas pluviais com o objetivo de possibilitar a ligação das bocas de lobo à rede coletora. (CEHOP, Poços de visita para redes de drenagem) Uma das principais funções dos poços de visita é permitir acesso às canalizações, para limpeza e inspeção, para manter seu bom estado de funcionamento, e sua alocação com as mudanças de direções, declividade e mudanças de diâmetros. (Elaboração de estudos e projetos para consecução do plano municipal de saneamento básico,2013) De acordo com o no Anexo I -Decreto 170/2007 de Curitiba-Normas para projetos de drenagem, os poços de visita devem manter distância máxima entre si de 120 metros, o projeto em questão seguiu essa recomendação, considerando a necessidade da instalação dos mesmos. Os poços de visita são constituídos por duas partes: a câmara de trabalho, possuindo dimensões mais amplas, onde deve possuir altura suficiente para a entrada de um homem para inspeção ou manutenção, e a câmera de acesso ou chaminé, compreendendo a região entre o balão e o nível da rua, não podendo possuir altura superior a 1,0 m. Sendo a ligação dessas duas partes realizada através de uma laje com cobertura colocada excentricamente. (Garcias,1999). 20 Figura 12- Localização das bocas de lobo, poços de visita e tubulação Fonte: Os autores, 2018 4 CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DAS SARJETAS 4.1 INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO (I) O calculo para o Indice de Intensidade Pluviometrica para a região de Curitba é: Tr: Tempo de Retorno; tc: Tempo de Concentração. Para este projeto foi adotado o TR de 5 anos e o tc de 15 minutos. Assim, o índice de intensidade pluviométrica para a região, resultando em 327,5 l/s*ha. 4.1.1 Cálculo da Vazão de Contribuição para as Sarjetas Para o calculo de vazão será utilizado o método hidrológico. 21 C: Coeficiente de Escoamento Superficial; i: Indice de Intensidade Pluviometrica; A: Area. A vazão de 109,7 l/s. 4.1.2 Capacidade de Escoamento da Sarjetas O escoamento inicial das aguas chegam até às ruas conforme sua declividade elas esoam rapidamente para a sarjeta e ruas subsequente, se a vazão exceder a capacidade das sarjetas ocorrerá alagamento, inundação e erosão (TUCCI, 2013). Para encontrar a Capacidade de Escoamento da Sarjeta, será utilizado o calculo hidráulico para o dimensionamento. n: Coeficiente de Manning; Rh: Raio Hidraulico; I: Area de Inclinação so Tubo. 4.1.3 Coeficiente de Manning O coeficiente de manning levando utilizado para canais revestidos de asfalto rugoso de 0,016. 4.1.4 Raio Hdráulico e Área Molhada Para realizar esta conta será necessário a área do tubo (At) e a sua área molhada (Am). Considerando a sarjeta como um triangulo, para calculo de sua área será utilizado: 22 b: Base; a: Altura. A base deve ser considerada como 3,33m e a altura da sarjeta deve ser em seu total de 15cm, porém ela não deve encher totalmente, com isso, para o calculo será adotado a altura de 13cm. A área total encontrada foi de 0,22 m². Para o calculo do área molhada será utilizado o calculo: Considerando os valores de área e base, a área molhada do projeto será 3.46m. O valor do raio hidráulico será de 0,06m. Para o cálculo das características geométricas da sarjeta padrão será considerada a seção transversal desta como sendo um triângulo retângulo com as seguintes dimensões da figura abaixo: Figura 13- Cálculo da vazão da sarjeta. Fonte: Frenderich, 1997. 4.1.5 Declividade da Sarjeta A declividade será utilizada para os cálculos 0,0595. 4.1.6 Cálculo da Capacidade da Sarjeta Para o cálculo da capacidade de escoamento da sarjeta será utilizada a fórmula de Manning para canais abertos: 23 n: 0,016; A: 0,22m²; Rh: 0,06; I: 0,0595; Com os valores obtidos nos itens anteriores, têm-se vazão igual a 514 l/s. 4.1.7 Maxima Altura de Água na Sarjeta Para calcular a menor declividade para o projeto será utilizada a seguinte forma, encontrada apartir da formula de manning. A declividade mínima encontrada na área foi de 0,16%, a vazão máxima encontrada será de 109,7 l/s, para uma área de 0,13m. Foi encontrado a declividade de 0,52%, a altura da lamina d’água será de 0,10m. Tabela 4- Capacidade de Vazão da Sarjeta Fonte: Garcias,99. 4.2 DIMENSIONAMENTO DAS BOCAS DE LOBO As bocas coletoras (bocas de lobo) podem ser classificadas em três grandes grupos principais: bocas ou ralos de guia, ralos de sarjeta e ralos combinados. Cada tipo inclui variações quanto a depressão (rebaixamento) em relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu numérico (simples ou múltipla). (GARCIAS, 1999). 24 Figura 14- Localização das bocas de lobo. Fonte: os autores,2018. Para este calculo será utilizado o método da Grelha. 4.2.1 Vazão que Entra na Grelha Figura 15- Dimensionamento das Boicas de Lobo Fonte: Garcias,99. Para calcular a vazão que entra na grelha, será considerado que a vazão total que passa na sarjeta é igual a soma da vazão que passa ao lado da grelha com a vazão engolida pela grelha. 25 Para o cálculo da vazão que não é engolida pela grelha utiliza-se a fórmula de Manning: Sendo assim, a vazão que não é engolida será igual a 229 l/s. Então a vazão engolida pela gralha será de 285 l/s. 4.2.2 Cálculo do Comprimento da Grelha 4.2.2.1 Altura de Queda (Y) Para calcular a altura será considerado a formula: Onde H será a altura media do escoamento sobre a grelha igual a 0,109m. Ea espesura da grelha (e) será de 0,03m. A altura de queda será de 0,139m. 4.2.2.2 Velocidade Média e Escoamento sobre a Grelha (V) A velocida média será de 5,13 m/s. 4.2.2.3 Comprimeto da Grelha (X) O comprimento da grelha encontrado foi 1,73m. 4.2.3 Verificação A vazão hídrica de 109,7 menos a vazão não engolida pela grelha de 229 l/s, resultaraem um valor negativo. Com isso concluímos que a sarjeta projetada terá capacidade suficiente. 26 4.3 DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETOR 4.3.1 Especificções de Projeto 4.3.1.1 Material a Rede Coletora A rede coletora será de tubos circulares de concreto. 4.3.1.2 Material de Bocas de Lobo e Poços de Visita As bocas de lobo, poços de visita e as grades serão de concreto armado. 4.3.1.3 Rede de Galerias - Numeração de Trechos Figura 16 – Localização das bocas de lobo Fonte: Os autores, 2018. 27 4.3.1.4 Profundidades Mínima e Máxima da Rede de Galerias Para projetar das tubulações das cargas superficiais, a rede deve ter cobertura mínima de 1,00 metro, acima do tubo, exceto no trecho final da tubulação, onde o trânsito de pessoas, carros ou outras cargas é menos intenso próximo ao rio ou arroios. No trecho final da tubulação deve-se utilizar a declividade mínima, para que no fim da tubulação a cota não esteja abaixo do nível de água do rio ou dos arroios, afogando assim toda a tubulação (Garcias, 1999). Segundo Garcias, 1999, nos últimos trechos, devem-se também levar em conta que a tubulação, no local de despejo, deve ter profundidade de soleira mínima zero, a fim de que o tubo no máximo aflore totalmente, não precisando de nenhum apoio para segurá-lo. Tabela 5 - Profundidades mínimas da soleira. Fonte: GARCIAS, 1999. 4.3.1.5 Diâmetros Mínimo e Máximo O diâmetro mínimo interno da tubulação utilizado neste projeto será de 0,40 metro e o diâmetro máximo interno será de 0,80 metro. O diâmetro externo contará com o acréscimo de duas vezes a espessura, que é dada através de 10% do diâmetro. (Garcias,1999). Tabela 6 - Espessuras da tubulação. Fonte: GARCIAS, 1999. A cota da soleira corresponde à cota do nível do terreno decrescida da profundidade da soleira, e o diâmetro externo é acrescido através de 10% de seu diâmetro. Para o primeiro trecho, A1-Z1: Cota montante: 920,030 m Cota jusante: 915,690 m Diâmetro do tubo: 40 cm 28 Considerando 10% do diâmetro do tubo tem -se: 40 cm + 4 cm = 44 cm + 1 m (cobertura mínima) = 1,44 m. Então, Prof.Soleira (montante) = 1,44 m Prof.Soleira (jusante) = 1,44 m Cota Soleira (montante) = 758,160 m – 1,44 m = 756,72 m Cota Soleira (jusante) = 757,160 m – 1,44 m = 755,72 m 4.3.1.6 Velocidades Mínima e Máxima A velocidade mínima admitida, para efeito de cálculos no dimensionamento da tubulação, deve ser de 0,75m/s em qualquer situação, onde velocidades inferiores podem causar acúmulo de sedimentos. A velocidade máxima deve ser de 5m/s, exceto no final das tubulações, onde pode se admitir velocidades de até 7m/s, admite-se esta velocidade para que velocidades excessivas não causem danos nas tubulações (GARCIAS,1999). 0,75m/s ≤ 1 a 3 m/s ≤ 5 m 29 5 PLANILHA DE CALCULO PLANILHA DE CÁLCULO DE GALERIAS DE ÁGUAS PLUVIAIS CÁLCULO DO DEFLÚVIO DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Nome Cotas Topográficas Exten - Decliv. do Área de Contribuição Intensi - Vazão Diâm. Declivid. Capacidade Velocidade Cota da Soleira Profund. da Tempo de da Trecho do Terreno (m) são Terreno (ha) dade (m3/s) do Tubo do Tubo (m3/s) (m/s) (m) Soleira(m) Percurso (min) Rua mont. jus. (m) (mm/m) C A (C * A) (C * A) (l /s*ha) (cm) (m/m) seção plena seção plena mont. jus. mont. jus. mont. no trecho 1 A1 - Z1 920,030 915,690 23,89 0,1817 0,68 0,899 0,611 0,611 327,484 0,200 40 0,0770 0,49944 3,974 916,030 914,190 4,000 1,500 15,000 0,100 1 Z1- A2 915,690 913,110 31,11 0,0829 0,68 0,000 0,000 1,383 327,484 0,453 40 0,0829 0,51826 4,124 914,190 911,610 1,500 1,500 15,000 0,126 1 A3 - A2 914,220 913,110 9,97 0,1113 0,68 1,136 0,772 0,772 327,484 0,253 40 0,1113 0,60048 4,778 912,720 911,610 1,500 1,500 15,000 0,035 1 A4 - A5 916,830 916,680 9,63 0,0156 0,68 1,043 0,709 0,709 327,484 0,232 80 0,0156 1,42614 2,837 914,930 914,780 1,900 1,900 15,000 0,057 1 A5 - Z2 916,680 915,760 18,93 0,0486 0,68 2,180 1,482 0,709 327,484 0,232 80 0,0130 1,30287 2,592 914,780 913,860 1,900 1,900 15,000 0,122 2 B1 - B2 912,930 910,960 10,07 0,1956 0,68 3,146 2,139 2,139 327,484 0,700 40 0,1162 0,61343 4,881 910,630 909,460 2,300 1,500 15,000 0,034 2 B2 - Z3 910,960 912,080 19,19 -0,0584 0,68 3,146 2,139 2,139 327,484 0,700 40 0,0782 0,50314 4,004 909,460 907,960 1,500 1,500 15,000 0,080 2 B3 - B4 910,990 910,760 9,48 0,0243 0,68 3,861 2,625 2,625 327,484 0,860 40 0,0243 0,28031 2,231 909,490 909,260 1,500 1,500 15,000 0,071 2 B4 - Z4 910,760 907,106 19,52 0,1872 0,68 3,861 2,625 2,625 327,484 0,860 40 0,1103 0,59782 4,757 907,760 905,606 3,000 1,500 15,000 0,068 3 C1- C2 908,380 908,100 9,73 0,0288 0,68 4,660 3,169 3,169 327,484 1,038 60 0,0288 0,90008 3,183 906,680 906,400 1,700 1,700 15,000 0,051 3 C2 - Z5 908,100 905,480 17,57 0,1491 0,68 4,660 3,169 3,169 327,484 1,038 60 0,0467 1,14626 4,054 904,600 903,780 3,500 1,700 15,000 0,072 3 C3 - C4 909,740 908,430 10,13 0,1293 0,68 3,129 2,128 2,128 327,484 0,697 40 0,0800 0,50889 4,050 907,740 906,930 2,000 1,500 15,000 0,042 3 C4 - Z6 908,430 904,350 20,35 0,2005 0,68 3,129 2,128 2,128 327,484 0,697 40 0,1022 0,57535 4,578 904,930 902,850 3,500 1,500 15,000 0,074 4 D1 - D2 907,950 907,490 8,73 0,0527 0,68 4,093 2,783 2,783 327,484 0,911 40 0,0527 0,41310 3,287 906,450 905,990 1,500 1,500 15,000 0,044 4 D2 - Z7 907,490 903,610 20,37 0,1905 0,68 4,093 2,783 2,783 327,484 0,911 40 0,1168 0,61514 4,895 904,490 902,110 3,000 1,500 15,000 0,069 4 D3 - D4 897,260 897,100 9,69 0,0165 0,68 5,626 3,826 3,826 327,484 1,253 60 0,0165 0,68180 2,411 895,560 895,400 1,700 1,700 15,000 0,067 4 D4 - Z8 897,100 897,560 25,92 -0,0177 0,68 5,626 3,826 3,826 327,484 1,253 60 0,0656 1,35884 4,806 895,400 893,700 1,700 1,700 15,000 0,090 5 Z1 - E2 915,690 917,460 85,99 -0,0206 0,68 0,000 0,000 1,995 327,484 0,653 40 0,0174 0,23769 1,891 914,190 912,690 1,500 1,500 15,000 0,758 5 E1 - E2 917,000 917,460 12,92 -0,0356 0,68 1,397 0,950 0,950 327,484 0,311 40 0,1161 0,61319 4,880 915,500 914,000 1,500 1,500 15,000 0,044 5 E2 - Z3 917,460 912,080 29,19 0,1843 0,68 3,577 2,432 2,944 327,484 0,964 60 0,0541 1,23445 4,366 911,960 910,380 5,500 1,700 15,000 0,111 5 Z3 - E4 912,080 905,666 60,99 0,1052 0,68 0,000 0,000 2,944 327,484 0,964 60 0,0593 1,29159 4,568 907,580 903,966 4,500 1,700 15,000 0,223 5 E3 -E4 906,590 905,666 12,3 0,0751 0,68 3,271 2,224 2,224 327,484 0,728 40 0,0751 0,49325 3,925 905,090 904,166 1,500 1,500 15,000 0,052 5 E4 - Z5 905,666 905,480 31,94 0,0058 0,68 1,684 1,145 5,169 327,484 1,693 60 0,0058 0,40490 1,432 903,966 903,780 1,700 1,700 15,000 0,372 5 Z5 - E6 905,480 905,010 15,39 0,0305 0,68 0,000 0,000 7,297 327,484 2,390 60 0,0305 0,92724 3,279 903,780 903,310 1,700 1,700 15,000 0,078 5 E5 - E6 903,060 905,010 12,99 -0,1501 0,68 2,061 1,402 1,402 327,484 0,459 40 0,1155 0,61154 4,866 901,560 900,060 1,500 1,500 15,000 0,044 5 E6 - Z9 905,010 902,340 31,99 0,0835 0,68 2,309 1,570 8,699 327,484 2,849 60 0,0585 1,28285 4,537 902,510 900,640 2,500 1,700 15,000 0,118 7 G1 - G2 906,360 904,070 9,7 0,2361 0,68 3,554 2,417 2,417 327,484 0,792 60 0,0505 1,19254 4,218 902,860 902,370 3,500 1,700 15,000 0,038 7 G2 - Z9 904,070 902,340 20,5 0,0844 0,68 33,554 22,817 2,417 327,484 0,792 60 0,0454 1,13012 3,997 901,570 900,640 2,500 1,700 15,000 0,085 5 Z9 -Z10 902,340 900,140 29,44 0,0747 0,68 0,000 0,000 11,116 327,484 3,640 80 0,0374 2,20881 4,394 899,340 898,240 3,000 1,900 15,000 0,112 5 Z10 - E8 900,140 897,990 54,38 0,0395 0,68 0,000 0,000 11,116 327,484 3,640 80 0,0395 2,27212 4,520 898,240 896,090 1,900 1,900 15,000 0,201 5 E7 - E8 898,120 897,990 12,7 0,0102 0,68 4,006 2,724 2,724 327,484 0,892 40 0,0102 0,18208 1,449896,620 896,490 1,500 1,500 15,000 0,146 5 E8 - Z11 897,990 898,030 25,23 -0,0016 0,68 4,006 2,724 13,839 327,484 4,532 80 0,0378 2,22166 4,420 894,490 892,590 3,500 1,900 15,000 0,095 6 Z2 - F2 915,760 906,580 85,39 0,1075 0,68 0,000 0,000 1,482 327,484 0,485 40 0,1028 0,57707 4,592 913,860 905,080 1,500 1,500 15,000 0,310 6 F1 - F2 908,360 906,580 11,05 0,1611 0,68 2,174 1,478 1,478 327,484 0,484 40 0,0706 0,47813 3,805 905,860 905,080 2,500 1,500 15,000 0,048 6 F2 - Z4 906,580 907,100 32,65 -0,0159 0,68 2,174 1,478 2,960 327,484 0,969 40 0,0459 0,38573 3,070 905,080 903,580 1,500 1,500 15,000 0,177 6 Z4 - F4 907,100 908,030 65,8 -0,0141 0,68 0,000 0,000 5,586 327,484 1,829 40 0,0228 0,27172 2,162 905,600 904,100 1,500 1,500 15,000 0,507 6 F3 - F4 906,020 908,030 11,55 -0,1740 0,68 1,783 1,212 1,212 327,484 0,397 40 0,1299 0,64854 4,752 902,520 901,020 3,500 1,500 15,000 0,041 6 F4 - Z6 908,030 906,340 32,43 0,0521 0,68 1,783 1,212 6,798 327,484 2,226 40 0,0518 0,40961 3,260 906,520 904,840 1,510 1,500 15,000 0,166 6 Z6 - F6 906,340 898,670 56,62 0,1355 0,68 0,000 0,000 8,926 327,484 2,923 40 0,0913 0,54381 4,327 902,340 897,170 4,000 1,500 15,000 0,218 6 F5 - F6 898,690 898,670 13,27 0,2000 0,68 1,510 1,027 1,027 327,484 0,336 40 0,0015 0,06987 0,556 897,190 897,170 1,500 1,500 15,000 0,398 6 F6 - Z11 898,670 898,030 36,51 0,0175 0,68 1,510 1,027 1,027 327,484 0,336 40 0,0175 0,23827 1,896 897,170 896,530 1,500 1,500 15,000 0,321 Σ 30 6 Z11 - Z12 898,030 899,680 47,48 -0,0348 0,68 0,000 0,000 14,866 327,484 4,868 80 0,0032 0,64228 1,278 896,130 895,980 1,900 3,700 15,000 0,619 6 Z12 - F8 899,680 898,820 46,62 0,0184 0,68 0,000 0,000 14,866 327,484 4,868 80 0,0034 0,66943 1,332 895,980 895,820 1,900 3,000 15,000 0,583 6 F7 - F8 898,920 898,820 9,28 0,0108 0,68 3,838 2,610 2,610 327,484 0,855 40 0,1724 0,74726 5,946 897,420 895,820 1,500 1,500 15,000 0,026 6 F8 - Z8 898,820 897,560 34,35 0,0367 0,68 3,838 2,610 21,301 327,484 6,976 40 0,0076 0,15657 1,246 895,820 895,560 1,500 2,000 15,000 0,459 7 Z8 - RIO 897,560 894,580 150 0,0199 0,68 0,000 0,000 25,127 327,484 8,229 80 0,0065 0,92363 1,838 895,560 894,580 1,900 1,900 15,000 1,361 7 G3 - G4 903,840 903,450 9,98 0,0391 0,68 4,319 2,937 2,937 327,484 0,962 60 0,0391 1,04889 3,710 902,140 901,750 1,700 1,700 15,000 0,045 7 G4 - Z7 903,450 903,610 29,61 -0,0054 0,68 4,319 2,937 2,937 327,484 0,962 60 0,0574 1,27135 4,496 901,750 900,050 1,700 1,700 15,000 0,110 4 G4 - Z7 903,450 903,610 29,61 -0,0054 0,68 8,364 5,687 2,937 327,484 0,962 60 0,0574 1,27135 4,496 901,750 900,050 1,700 1,700 15,000 0,110 4 Z7 - RIO 903,610 894,580 210 0,0430 0,68 0,000 0,000 5,720 327,484 1,873 60 0,0349 0,99130 3,506 901,910 894,580 1,700 1,700 15,000 0,998 31 6 DRENAGEM SUSTENTÁVEL Com o crescimento populacional, muitos problemas de infraestrutura vêm sendo gerado, sendo um deles, a drenagem de águas pluviais. Com a impermeabilização dos solos, o desmatamento da vegetação, ocupação de várzeas e outros, demonstrou-se como consequência enchentes que geram impactos econômicos e sociais. A impermeabilização do solo e o desmatamento da vegetação, alteram as condições naturais de infiltração, diminuindo o atrito da água com o solo e aumentando a velocidade de escoamento, reduzindo o tempo que a água permanece na bacia e a evapotranspiração, e acrescentando o volume de água a ser escoado superficialmente, provocando também erosão. O conceito de drenagem urbana sustentável é uma nova alternativa para combater os processos erosivos do solo, evitar enchentes e diminuir a velocidade de descarga nos rios. Existem vários sistemas que podem ser utilizados, como por exemplo as trincheiras de infiltração, jardins de chuva, pavimentos permeáveis, tetos verdes, reservatórios de detenção entre tantos outros. A escolha do sistema justo depende das características do projeto e estes podem ainda ser combinados para melhor desempenho. Na região já existe uma bacia de detenção, o lago do Barigui. Assim serão abordadas outras metologias para a drenagem sustentável na área de planejamento. 32 Figura 17 – Área para implantação da drenagem sustentável Fonte: Os autores,2018. 6.1 RESERVATÓRIO DE RETENÇÃO Reservatórios de retenção, são dispositivos utilizados para armazenar águas pluviais por um período de tempo. As residências da região terão cisternas disponibilizadas pelo governo, diminuindo a água que vai para o sistema de drenagem. Assim, os moradores poderão também diminuir o gasto com a água. A água que cai do telhado passa pela calha e pela tubulação é levada até o reservatório, como demonstrado na imagem 19. 33 Figura 18 – Funcionamento de uma cisterna Fonte: Ecycle, 2018. A unidade de planejamento conta com um total de 98 residências e uma paróquia com um galpão, desta forma será possível implantar 100 reservatórios, de 50 l cada, ao longo da unidade de planejamento, contribuindo para possível reservação de até 4,5 m³ de água (com a folga para o ladrão dos reservatórios) que poderá ser aproveitada para limpezas domésticas, água de descarga, lavagem de veículos e da pavimentação bem como esta reserva pode vir a ser utilizada em casos de incêndios. Figura 19 – Adaptação da localização do reservatório nas residências. Fonte: USP, 2018. 34 6.2 EQUIPAMENTOS DE BIORRETENÇÃO Conhecidas também como “Rain Gardens”, esses jardins usam paisagens plantadas com o propósito de coletar, armazenar, filtrar e tratar a água de escoamento; podem ser construídos em estacionamentos ou calçadas, paralelos à estradas, etc (DAVIS, 2005). São depressões topográficas, que têm seu solo tratado para aumentar sua porosidade para absorver melhor a água, enquanto a filtração fica por conta dos microrganismos e bactérias presentes no solo (CORMIER e 34 PELLEGRINO, 2008). O dimensionamento desses jardins deve levar em conta que não deve haver água parada no local após algumas horas do evento de chuva (CORMIER e PELLEGRINO, 2008). Figura 20 – Aplicação de biorremediação Portland. Fonte: bicycle parking and map kiosk, Portland, OR 35 Na bacia a parte das calçadas que fica ao lado da rua, que já são destinadas a arborização, serão rebaixadas para que a água da rua seja direcionada para elas, funcionando como sarjeta, o que não infiltrar será encaminhado para o fim da rua sendo drenado pelo sistema. Figura 21 – Área de aplicação da biorretenção nas calçadas. Fonte: Os autores, 2018. 36 REFERÊNCIAS ÁGUAS PARANÁ. Dados para Download. Disponível em:<http://www.aguasparana.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo= 79>. Acesso em: 13 ago. 2017. BERTONI, J.C.; TUCCI, C.E.M. Precipitação. In: Carlos E. M. Tucci. (Organizador). Hidrologia: Ciência e Aplicação, Porto Alegre: Ed. UFRGS/ABRH, 2ed., 1 reimp. 2000, p.177-241, 2000. GARCIAS, Carlos Mello. Projeto de Drenagem Pluvial Urbana.Curitiba,1999. PREFEITURA DE SÃO JOSÉ DOS PINHAIS. Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.sjp.pr.gov.br/turismo>. Acesso em: 22 set. 2016. HIROSHI, Hidrologia e drenagem. Universidade Estadual de Campinas- CESET,2003. Prefeitura da cidade do Rio de Janeiro. Instruções técnicas para elaboração de estudos hidrológicos e dimensionamento hidráulico de sistemas de drenagem urbana.1° versão, dezembro de 2010. ROMAN, Carlos Augusto. Controle da Drenagem na fonte e sua compatibilização ao plano municipal de Saneamento Ambiental de Santa Maria, 2015. SERENCO, Elaboração de estudos e projetos para consecução do plano municipal de saneamento básico. Caderno conceitual de drenagem urbana, produto 4/c, 2013.CEHOP, Poços de visita para redes de drenagem. Disponível em: http://187.17.2.135/orse/esp/ES00286.pdf.Acesso em: 21 desetembro de 2017. TUCCI, Carlos E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. 4. ed. Porto Alegre: Ed. da UFRGS, 2013. 943 p. ROSA, Fabio Pozzer.Controle de erosão e sedimentação em sistemas de drenagem provisória de obras urbanas no município de São Paulo: análise de práticas e recomendações. São Paulo, 2013.159 p. DAVIS, Allen P. Green engineering principles promote low-impact development. Environmental science & technology, v. 39, n. 16, p. 338A-344A, 2005. http://www.aguasparana.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=79 http://www.aguasparana.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=79 http://www.sjp.pr.gov.br/turismo http://187.17.2.135/orse/esp/ES00286.pdf.Acesso 37 CORMIER, Nathaniel S.; PELLEGRINO, Paulo Renato Mesquita. Infra-estrutura verde: uma estratégia paisagística para a água urbana. Paisagem e Ambiente, n. 25, p. 127-142, 2008. 1 INTRODUÇÃO 2 CARACTERIZAÇÃO DA AREA DE ESTUDO 2.1 CARACTERIZAÇÃO CLIMATICA 2.2 hidrografia 2.3 TOPOGRAFIA 2.3.1 ZONEAMENTO E USO E OCUPAÇÃO DO SOLO 2.3.1.1 ÁREAS VERDES 2.3.2 ARRUAMENTO 3 ELABORAÇÃO DO PROJETO 3.1 DADOS BASICOS. 3.1.1 ESTIMATIVA DE VAZÕES 3.1.2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL 3.1.3 INTENSIDADE DA CHUVA 3.1.4 AREA DE CONTRIBUIÇÃO 3.2 DIVISORES DE FUNDO DE VALE 3.2.1 DEFINIÇÕES 3.3 DIREÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL 3.4 BOCAS DE LOBO 3.5 poços de visita 4 CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DAS SARJETAS 4.1 INTENSIDADE DE PRECIPITAÇÃO (I) 4.1.1 Cálculo da Vazão de Contribuição para as Sarjetas 4.1.2 Capacidade de Escoamento da Sarjetas 4.1.3 Coeficiente de Manning 4.1.4 Raio Hdráulico e Área Molhada 4.1.5 Declividade da Sarjeta 4.1.6 Cálculo da Capacidade da Sarjeta 4.1.7 Maxima Altura de Água na Sarjeta 4.2 DIMENSIONAMENTO DAS BOcAS DE LOBO 4.2.1 Vazão que Entra na Grelha 4.2.2 Cálculo do Comprimento da Grelha 4.2.2.1 Altura de Queda (Y) 4.2.2.2 Velocidade Média e Escoamento sobre a Grelha (V) 4.2.2.3 Comprimeto da Grelha (X) 4.2.3 Verificação 4.3 DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETOR 4.3.1 Especificções de Projeto 4.3.1.1 Material a Rede Coletora 4.3.1.2 Material de Bocas de Lobo e Poços de Visita 4.3.1.3 Rede de Galerias - Numeração de Trechos 4.3.1.4 Profundidades Mínima e Máxima da Rede de Galerias 4.3.1.5 Diâmetros Mínimo e Máximo 4.3.1.6 Velocidades Mínima e Máxima 5 PLANILHA DE CALCULO 6 DRENAGEM SUSTENTÁVEL 6.1 RESERVATÓRIO DE RETENÇÃO 6.2 EQUIPAMENTOS DE BIORRETENÇÃO Referências