Capítulo 05 - Captação de águas superficiais - alterado

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Manancial; Captação em cursos d’água; Captação em Represas.
Parte única:
Capítulo 05:
 Captação de Águas Superficiais
Universidade Federal Rural do Semiárido – UFERSA Departamento de Engenharias / Caraúbas
Curso de Engenharia Civil
Sistemas de Abastecimento de Água
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.1. Introdução
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Manancial em cota superior à cidade: ótimo!!
Manancial em cota inferior à cidade: necessidade de EEAB.
As captações de águas superficiais ocorrem em:
5.1. Introdução
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Captações em Águas Superficiais
Cursos d´água
Lagos, açudes e represas
5.1. Introdução
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.2. Manancial Superficial
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.2. Manancial Superficial
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Suas águas deverão preencher requisitos mínimos quanto a aspectos quantitativos, bem como, qualitativos, como, físicos, químicos, biológicos e bacteriológicos.
Vários fatores afetam a qualidade do manancial, a saber:
Urbanização
Erosão e assoreamento
Recreação e lazer
Indústrias e mineração
Resíduos sólidos
Resíduos agrícolas
Esgotos domésticos
Outros
5.2. Manancial Superficial
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
A ANA (Agência Nacional de Águas) disciplina cada manancial, indicando seu possível uso.
Para cada manancial e seu respectivo uso são disciplinadas medidas de controle visando a garantia da qualidade e da quantidade previstas em lei (portaria n° 2.914/2011).
Não é conveniente, embora, às vezes seja a única (ou a melhor) solução, que o manancial escolhido esteja numa bacia hidrográfica diferente daquela onde a água será utilizada como forma de se evitar conflitos.
5.2. Manancial Superficial
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5.2.1. Medidas de Controle de Mananciais
As medidas de controle de mananciais podem ser:
Medidas de Controle
Corretivas
Preventivas
5.2. Manancial Superficial
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.2.1. Medidas de Controle de Mananciais
Importante:
A definição de uma bacia como manancial de abastecimento estabelece a mais nobre vocação desta área, a produção de boa qualidade, a qual todos os demais usos devem estar subordinados.
Portaria n°2.914/2011 – Padrão de Potabilidade.
A água para uso humano deve atender à critérios rigorosos de qualidade, não deve conter elementos nocivos à saúde (substâncias tóxicas e organismos patogênicos) e nem possuir sabor, odor ou aparência desagradável.
5.2. Manancial Superficial
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.2.2. Seleção do Manancial
Devem-se expor todos os mananciais satisfatórios (condições sanitárias, distância à rede abastecida, facilidade de tomada de água, etc).
O manancial é selecionado a partir de:
Garantia de fornecimento em quantidade e qualidade desejadas;
Proximidade do consumo;
Locais favoráveis à construção de captação;
Transporte de sedimentos pelo curso d’água.
5.2. Manancial Superficial
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5.2.3. Estudos Hidrológicos
É necessário conhecer o regime de vazões e a variação da cota do nível d’água – Estudos Hidrológicos.
Os estudos avaliarão o Período de retorno adequado e a vazão mínima do manancial, assim como as vazões de enchente.
Tais dados servirão na tomada de decisão quanto à construção da barragem de acumulação ou de elevação de nível.
As obras de proteção do curso d’água devem ser projetadas com período de retorno de 50 anos para vazão de enchente.
5.2. Manancial Superficial
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5.2.4. Monitoramento
5.2. Manancial Superficial
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5.2.4. Monitoramento
Parâmetros monitorados:
pH
Turbidez
Condutividade
Potencial de oxi-redução
OD
Temperatura
A quantidade de sondas varia de acordo com a profundidade do local, variando de três (superfície, meio e fundo) a uma única em locais rasos.
5.3. Captação em Cursos d’água
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.3. Captação em Cursos d’água
Quando a vazão a ser retirada é menor que a vazão mínima do manancial, a captação é feita a fio d’água.
Quando existirem períodos no ano em que essa vazão é maior, haverá necessidade de construção de um reservatório de regularização, devendo, nesse caso, a vazão média do rio ser maior que a vazão a ser retirada para permitir a regularização.
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5.3. Captação em Cursos d’água
5.3.1. Escolha da local da captação
Deve ser localizada em trecho reto ou, quando em curva, junto à sua curvatura externa, evitando bancos de areia que poderiam obstruir as entradas das tubulações.
Deve ser considerado o acesso ao local da captação, mesmo sob fortes temporais e inundações.
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4. Partes da Captação
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As partes da captação são:
Partes da Captação
Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Tomada de Água
Gradeamento
Desarenador (Caixa de Areia)
Dispositivos de Controle
Canais e Tubulações
5.4. Partes da Captação
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5.4.1. Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Têm a função de elevar o nível d’água a uma cota pré-determinada, para garantir o nível mínimo da água para o bom funcionamento da captação e das bombas.
Dispensa-se quando o curso d’água é profundo no ponto de captação e vazão mínima superior à vazão máxima necessária para abastecer a cidade.
5.4. Partes da Captação
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5.4.1. Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Barragem
Geralmente é construída quando as vazões médias do curso d’água são superiores ás necessidades de consumo, entretanto as vazões mínimas são inferiores.
As barragens que formam os reservatórios de regularização são, em geral, de grande porte e seu dimensionamento é feito a partir do volume útil que deve ser armazenado.
5.4. Partes da Captação
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5.4.1. Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Barragem de Nível
Tem a função de elevar o nível do manancial a uma cota pré-determinada.
Em geral, é de pequeno porte, tem pequena altura, funciona como extravasor.
5.4. Partes da Captação
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5.4.1. Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Vertedor
Projetadas para elevar o nível da água.
5.4. Partes da Captação
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5.4.1. Barragem, Vertedor ou Enrocamento
Enrocamento
É uma barragem de nível constituída de blocos de rocha no curso d’água.
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Formas de tomada de água:
Tomada de Água
Com Barragem de Nível, gradeamento, Caixa de Areia e EE
Através de Tubulação
Através de Canal
Tomada diretamente por bombas
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Com barragem de nível, gradeamento, caixa de areia e estação elevatória:
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
Tomada de água com caixa de areia, grade e estação elevatória.
Tomada de água com estação elevatória.
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
Tomada de água em dois níveis
Tomada de água através de sifão
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
Quando os rios apresentam grande variação de níveis máximos e mínimos, podem ser propostas alternativas como:
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
Ou ainda:
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de tubulação:
Com poço de derivação
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de
água através de captação flutuante:
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de canal de derivação:
Planta
Corte
5.4. Partes da Captação
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5.4.2. Tomada de água
Tomada de água através de canal de derivação:
O canal de regularização é empregado para uniformizar o leito em uma determinada extensão do curso d’água através de revestimento de alvenaria de pedra ou concreto, permitindo, assim, que se lance mão de algum recurso para elevar o nível da água.
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.2. Tomada de água
Tomada de água diretamente por bombas:
Tomada de água por bomba de eixo vertical
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.2. Tomada de água
Tomada de água diretamente por bombas:
Tomada de água por tubulação horizontal com crivo
5.4. Partes da Captação
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5.4.3. Caixa de Areia
Deve ser instalado próximo à tomada de água.
Dois em paralelo.
Critérios:
Velocidade crítica de sedimentação igual ou inferior a 0,021 m/s;
Velocidade de escoamento longitudinal igual ou inferior a 0,3 m/s;
Seu comprimento deve ser multiplicado por um coeficiente igual ou superior a 1,5 (C.S).
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.3. Caixa de Areia
Q é a vazão, Vs, a velocidade de sedimentação de uma partícula de areia.
Uma partícula que na entrada da caixa de areia com profundidade h esteja na superfície da água deverá depositar ao longo do comprimento L, com tempo de percurso t e velocidade Vs. Sendo V a velocidade do fluxo ao longo da caixa de areia, tem-se:
(1)
5.4. Partes da Captação
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5.4.3. Caixa de Areia
Mas (eq. da continuidade):
(2)
Pela eq. 4, obtém-se:
(3)
Substituindo a eq.5 na eq.3, obtém-se:
(4)
Como B.L = A, a área em planta, tem-se:
(5)
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.4.3. Caixa de Areia
A área da caixa de areia é obtida dividindo-se a vazão afluente pela velocidade de sedimentação da partícula.
Deve-se considerar:
Relação L/b ≥ 4;
Velocidade de escoamento na caixa de areia  0,3 m/s;
A largura b ≥ 0,5 m, para possibilitar facilitação de operação;
O desarenador pode ser dispensado se comprovado que o transporte de sedimentos não é prejudicial ao sistema.
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Exercício:
Calcular as dimensões da caixa de areia com os seguintes dados:
Vazão de projeto
1° etapa: 350 L/s
2° etapa: 490 L/s
Características das partículas a serem removidas
Diâmetro médio ≥ 0,2 mm;
Velocidade de sedimentação  0,021 m/s
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Exercício:
 Cálculo da caixa de areia
Dimensões da caixa de areia
Adotando-se a largura da caixa de areia b = 3,00 m, o comprimento L resulta:
Para compensar a turbulência na entrada a e saída da caixa de areia, aplica-se um coeficiente de segurança de 50% no comprimento da caixa, resultando:
Assim, as dimensões da caixa de areia serão:
Largura = 3 m e Comprimento = 12 m
5.4. Partes da Captação
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Exercício:
Cálculo da caixa de areia
Profundidade da caixa de areia
Para a velocidade de escoamento longitudinal V = 0,3 m/s, a área transversal A será:
Sendo A = b.h, obtém-se h
5.5. Captação em Represas e Açudes
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.5. Captação em represas e açudes
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
Deve-se levar em conta as variações de qualidade da água em função da profundidade, assim como as alterações de nível.
Nas águas represadas podem haver algas em águas rasas, assim como, matéria orgânica em decomposição em águas mais profundas.
Assim a tomada de água deve ser feita em torres de tomada.
5.5. Captação em represas e açudes
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro
5.5. Captação em represas e açudes
Prof. Aldilene Bezerra Pinheiro