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CIV 640 – Saneamento Urbano Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil CIV 640 – Saneamento Urbano Objetivos da aula 17 Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil Ao final desta aula as (o) alunas (o) deverão conhecer os principais conceito de drenagem urbana. Conceito Drenagem urbana é o conjunto de elementos destinados a recolher as águas pluviais precipitadas sobre uma determinada região e que escorrem sobre sua superfície, conduzindo-as a um destino final. Drenagem urbana, no seu sentido mais amplo, pode ser definidaDrenagem urbana, no seu sentido mais amplo, pode ser definida como o conjunto de medidas que tem por objetivo minimizar os riscos a que as populações estão sujeitas, diminuir os prejuízos causados por inundações e possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável. Efeitos adversos de escoameno de água de chuva • Empoçamentos • Inundações • Erosões • assoreamentos• assoreamentos Objetivos do sistema de drenagem • Proteger e preservar os fundos de vale e curos d´água; • Proteger as propriedades • Controlar erosões • Controlar erosões • Assegurar o transito • Eliminar a proliferação de doenças Sistemas de Drenagem Urbana O sistema de drenagem urbana deve ser considerado como composto por dois sistemas distintos, que devem ser planejados e projetados sob critérios diferenciados. Microdrenagem é aquele composto pelos pavimentos dasMicrodrenagem é aquele composto pelos pavimentos das ruas, sarjetas, bocas de lobo, galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões. Macrodrenagem, destinam-se à condução final das águas captadas pela drenagem primária, dando prosseguimento ao escoamento dos deflúvios oriundos das ruas, sarjetas, valas e galerias. Erosão • Remoção contínua da camada de solo promovida pelo escoamento superficial das águas de chuva; Chuva - precipitação • Conceito • Precipitação x Escoamento • Infiltração de água no solo Bacia hidrográfica • Unidade de planejamento; • Área receptora das chuvas que alimentam parte ou todo o sisetema de escoamento; • Características • Características – Forma geométrica – Revelo – Geomorfologia – Geologia Ocupação de uma bacia hidrográfica Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem MEIO-FIO: São constituídos de blocos de concreto ou de pedra, situados entre a via publica e o passeio, com sua face superior nivelada com o passeio, formando uma faixa paralelasuperior nivelada com o passeio, formando uma faixa paralela ao eixo da via publica. SARJETAS: São as faixas formadas pelo limite da via publica com os meio-fios, formando uma calha que coleta as águas pluviais oriundas da rua. Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Meio fio Sarjeta Foto 1. Rua Imperatriz, Bairro São Vicente – Belo Horizonte. Fonte: http://portalpbh.pbh.gov.br/pbh/contents.do?evento=conteudo&idConteudo=33138&chPlc=33138 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem SARJETÕES: São formados pela própria pavimentação nos cruzamentos das vias publicas, formando calhas que servem para orientar o fluxo das águas que escoam pelas sarjetas. Foto 2. Sarjetão rua Araguari x ru Periquito, São Paulo. Fonte: http://www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/subprefeituras/vila_mariana/noticias/?p=18184 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3B. Boca-de-lobo guia. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Foto 3C. Boca-de-lobo guia. Fonte: http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Foto 3A. Boca-de-lobo guia. Fonte: DAEE/CETESB (1980). http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3B. . Boca-de-lobo com grelha. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Foto 3C . Boca-de-lobo com grelha. Fonte: http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Foto 3A. Boca-de-lobo com grelha. Fonte: DAEE/CETESB (1980). http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3B. . Boca-de-lobo combinada. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Foto 3C . Boca-de-lobo combinada. Fonte: http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Foto 3A. Boca-de-lobo combinada. Fonte: DAEE/CETESB (1980). http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3B. . Boca-de-lobo combinada. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Foto 3C . Boca-de-lobo combinada. Fonte: http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Foto 3A. Boca-de-lobo combinada. Fonte: DAEE/CETESB (1980). http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3B. . Boca-de-lobo Múltipla. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Foto 3C . Boca-de-lobo Múltipla. Fonte:http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoe s-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Foto 3A. Boca-de-lobo Múltipla. Fonte: DAEE/CETESB (1980). http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem BOCAS-DE-LOBO: São dispositivos de captação das águas das sarjetas. Foto 3A. Boca-de-lobo com Fenda Horizontal Longitudinal. Fonte: DAEE/CETESB (1980). Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das Bocas-de-Lobo (Tucci et al. 1995): Ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta Ambos os lados da rua, quando a saturação da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento; Pontos baixos da quadra; Recomenda-se adotar um espaçamento máximo de 60m entre as bocas-de-lobo, caso não seja analisada a capacidade escoamento da sarjeta. Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das Bocas-de-Lobo (Tucci et al. 1995): Pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento Pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres, junto às esquinas; Não é conveniente a sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas ruas convergente. Foto x. Inundação de sarjetas. Fonte: http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm http://www.ebanataw.com.br/drenagem/bocadelobo.htm Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização das Bocas-de-Lobo Foto x. Localização das bocas-de-lobo. Fonte http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp http://www.infraestruturaurbana.com.br/solucoes-tecnicas/8/artigo239376-1.asp Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Caixa Coletora: Foto x. Esquema de Caixa Coletora. Fonte:http://www.ebanataw.com.br/drenagem/caixa.htm Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Limpeza de Bocas-de-lobo Foto 3A. Desentupimento de Boca-de-Lobo, RibeirãoPreto. Fonte:http://darcyvera.blogspot.com.br/2011/05/o s-bueiros-e-o-barquinho.html Foto 3A. Boca-de-Lobo entupida na rua Xavantes, no bairro São José em Tramandaí, Fonte:http://www.jornaldimensao.com.br/?id=4&n =37771 http://darcyvera.blogspot.com.br/2011/05/os-bueiros-e-o-barquinho.html http://darcyvera.blogspot.com.br/2011/05/os-bueiros-e-o-barquinho.html http://www.jornaldimensao.com.br/?id=4&n=37771 http://www.jornaldimensao.com.br/?id=4&n=37771 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem POÇOS DE VISITA: São dispositivos colocados em pontos convenientes do sistema para permitir o acesso às canalizações para limpeza e inspeção. Foto x. Modelo convencional de Poço de Visita e Poço de Visita com tubo de queda. Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/ES08_01.html Foto x. Poço de Visita. Fonte:http://www.joaocarloscascaes.c om/2009/04/poco-de-visita.html http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/ES08_01.html http://www.joaocarloscascaes.com/2009/04/poco-de-visita.html http://www.joaocarloscascaes.com/2009/04/poco-de-visita.html Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem Localização de Poços de Visita: Pontos de mudanças de direção; Cruzamentos de ruas (reunião de vários coletores); Mudanças de declividade; Mudança de diâmetro. Foto x. Espaçamento de poços de visita. Fonte: DAEE/CETESB (1980). Diâmetro (m) Espaçamento (m) 0,30 120 0,50-0,90 150 1,00 ou mais 180 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem POÇOS DE VISITA: Foto x. Funcionário retirando areia que está entupindo as manilhas que chegam ao Poço de Visita na rua Valdomiro Alcebíades, em Vale Dourado, Natal Fonte:http://tribunadonorte.com.br/noticia/mo radores-reclamam-de-problemas-em-obra-na- zn/137456 http://tribunadonorte.com.br/noticia/moradores-reclamam-de-problemas-em-obra-na-zn/137456 http://tribunadonorte.com.br/noticia/moradores-reclamam-de-problemas-em-obra-na-zn/137456 http://tribunadonorte.com.br/noticia/moradores-reclamam-de-problemas-em-obra-na-zn/137456 Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem GALERIAS. São as canalizações públicas destinadas a escoar as águas pluviais oriundas das ligações privadas e das bocas-de- lobo.lobo. Foto x. Construção de galerias de águas pluviais no entorno das ruas Tabelião João Tomaz de Aquino, Largo da Avenida Getúlio Vargas e áreas contribuintes – Rio Grande do Norte. Fonte: http://blogdocapote.blogspot.com.br/2009/01/o-ritmo-da- execuo-dos-servios-do-beco.html Foto x. Galeria de águas pluviais na RJ 216 – Rio de Janeiro. Fonte:http://www.praiafaroldesaothome.com.br/2012/04 /galerias-de-aguas-pluviais-vao-garantir.html http://blogdocapote.blogspot.com.br/2009/01/o-ritmo-da-execuo-dos-servios-do-beco.html http://blogdocapote.blogspot.com.br/2009/01/o-ritmo-da-execuo-dos-servios-do-beco.html http://www.praiafaroldesaothome.com.br/2012/04/galerias-de-aguas-pluviais-vao-garantir.html http://www.praiafaroldesaothome.com.br/2012/04/galerias-de-aguas-pluviais-vao-garantir.html Microdrenagem Elementos que compõem um sistema de microdrenagem CONDUTOS FORÇADOS E ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO: Quando não ha condições de escoamento por gravidade para a retirada da água de um canal de drenagem para um outro,a retirada da água de um canal de drenagem para um outro, recorre-se aos condutos forçados e as estações de bombeamento. Macrodrenagem As estruturas de macrodrenagem destinam-se à condução final das águas captadas pela drenagem primária, dando prosseguimento ao escoamento dos deflúvios oriundos das ruas, sarjetas, valas e galerias, que são elementos anteriormente englobados como estruturas deanteriormente englobados como estruturas de microdrenagem. Macrodrenagem Obras usuais de macrodrenagem: Retificação e ampliação das seções de canais naturais; Construção de canais artificiais; Construção de canais artificiais; Galerias de grandes dimensões; Estruturas auxiliares de controle • dissipação de energia • amortecimento de picos • proteção contra erosões e assoreamento • travessias e estações de bombeamento. Macrodrenagem Foto x. canalização, retificação e requalificação urbana e paisagística do Canal do Cohatrac/Cohab , São Luís –Maranhão. Foto: Honório Moreira. .Fonte: http://www.geraldocastro.com.br/2012_02_01_archive.html http://www.geraldocastro.com.br/2012_02_01_archive.html Macrodrenagem Foto x. Obra de construção de galerias em Guarus, na confluência das ruas Walter Kramer e Humberto de Campos- Campos. .Fonte: http://www.blogdopudim.com.br/?p=4321 Foto x. Canal artificial recebendo águas de galerias. .Fonte: http://www.blogdopudim.com.br/?p=4321 Macrodrenagem Foto x. Duplicação da ligação Itupeva – Itú. .Fonte: http://www.fermixtubos.com.br/obras.php http://www.fermixtubos.com.br/obras.php Macrodrenagem Foto x. Construção de galerias. .Fonte: http://www.goiarte.com.br/aduela.asp http://www.goiarte.com.br/aduela.asp Escoamento Superficial Para microdrenagem Natureza da precipitação; Duração; Fatores que afetam o escoamento superficial: Duração; Intensidade; Frequência. Escoamento Superficial Para microdrenagem Características da área em estudo; Dimensões; Fatores que afetam o escoamento superficial: Dimensões; Forma; Topografia; Permeabilidade Para Macrodrenagem Obras hidráulicas construídas na bacia Unidades de retenção ou detenção de água; Fatores que afetam o escoamento superficial: Escoamento Superficial Unidades de retenção ou detenção de água; Condutos; Retificações. Escoamento Superficial Grandezas características do escoamento superficial: Vazão(Q) – [m3/s], [l/s]; Tempo de recorrência – T (anos); Tempo de concentração – [min] Tempo de concentração – [min] Nível de água na seção de projeto – NA [m] Coeficiente do escoamento superficial – C Relação entre o volume de água que escoa sobre a bacia e o volume total precipitado Período de Retorno Tabela 1. Períodos de retorno para diferentes ocupações da área. Ocupação da Área T (anos) Residencial 2 Comercial 5 Escoamento Superficial Com edifícios de atendimento público (hospitais, postos de saúde, prefeitura, bancos, etc.) 5 Aeroportos 2 a 5 Áreas de grandes riscos e de intenso movimento de pedestres e veículos (terminais rodoviários, avenidas, etc.) 5 a 10 Macrodrenagem Áreas comerciais e residenciais 50 – 100 Áreas de importância específica 500 Fonte: Tucci et al. (1995). Risco: É a probabilidade de uma determinada obra vir a falhar, pelo menos uma vez, durante sua vida útil. Escoamento Superficial R = 100 x [1-(1-1/T)N] R – risco em porcentagem; T – período de retorno em anos; N – vida útil da obra em anos. Risco: T (anos) Vida útil da obra (anos) 2 5 25 50 100 2 75 97 99,9 99,9 99,9 5 36 67 99,9 99,9 99,9 Tabela 2. Risco em função da vida útil e do período de retorno. Escoamento Superficial 5 36 67 99,9 99,9 99,9 10 19 41 93 99 99,9 25 25 18 64 87 98 50 40 10 40 64 87 100 2 5 22 39 63 500 0,4 1 5 9 18 Fonte: Tucci et al. (1995). Escoamento Superficial Análise da tabela anterior O objetivo principal das obras de microdrenagem é esgotar as vazões oriundas das chuvas mais frequêntes e, implicitamente, admite-se a ocorrência de alagamentos com frequência alta;com frequência alta; As obras de macrodrenagem não constituem solução definitiva pra os problemas de inundações, e é conveniente que sejam complementadas por outras medidas que visem a aumentar a proteção oferecida pelas obras. Escoamento Superficial Tempo de Concentração Conceito - tempo necessário para que toda a bacia passe a contribuir para a seção de medição de vazão, contado a partir de um determinado instante da ocorrência de escoamento. A partir do instante em que toda a bacia passa a contribuir para a seção de medição, teoricamente a vazão medida para de crescer e torna-se constante (vazão de equilíbrio) ate que a chuva cesse; Depende de diversas características fisiográficasda bacia e, portanto, esta sujeito a incertezas; Para macrodrenagem (extensão, declividade media do talvegue principal); Escoamento Superficial Tempo de Concentração Existem várias equações para o cálculo do tempo de concentração. Uma das mais utilizadas para pequenas bacias rurais é a seguinte: tc = 57(L3/H)0,385 Onde: tc – tempo de concentração em minutos; L – comprimento do rio em km; H – diferença de elevação entre o ponto mais remoto da bacia e a seção princiapl. Coeficiente de escoamento depende das seguintes características: solo; Cobertura; Escoamento Superficial Cobertura; Tipo de ocupação; Tempo de retorno; Intensidade da precipitação. Superfície C Intervalo Valor esperado Pavimento Asfalto 0,70-0,95 0,83 Concreto 0,80-0,95 0,88 Calçadas 0,75-0,85 0,80 Tabela 3. Valores do coeficiente C com base em superfícies Escoamento Superficial Calçadas 0,75-0,85 0,80 Telhado 0,75-0,95 0,85 Cobertura: grama, arenoso Plano (2%) 0,05-0,10 0,08 Médio (2ª 7%) 0,10-0,15 0,13 Alta (7%) 0,15-0,20 0,18 Grama, solo pesado Plano (2%) 0,13-0,17 0,15 Médio (2ª 7%) 0,18-0,22 0,20 Alta (7%) 0,25-0,35 0,30 Fonte: ASCE (1995). Descrição da área C Área Comercial Central 0,70-0,90 Bairros 0,50-0,70 Área Residencial Tabela 3. Valores do coeficiente C por tipo de ocupação Descrição da área C Área industrial Indústrias leves 0,50-0,80 Indústrias pesadas 0,60-0,90 Parques, cemitérios 0,10-0,25 Escoamento Superficial Área Residencial Residências isoladas 0,35-0,50 Unidades múltiplas (separadas) 0,40-0,60 Unidades múltiplas (conjugadas) 0,60-0,75 Lotes com >2.000m2 0,30-0,45 Áreas com apartamentos 0,50-0,70 Fonte: ASCE (1995). Parques, cemitérios 0,10-0,25 playgrounds 0,20-0,35 Pátios ferroviários 0,20-0,40 Áreas sem melhoramento 0,10-0,30 Equações de Chuvas Intensas As equações de chuva, que são expressões empíricas das curvas intensidade/duração/frequência, apresentam-se normalmente nas seguintes formas: Onde: 1) i = a / ( t + b ), 2) i = c / tm, 3) i = a .T n/ ( t + b )r, i - intensidade media em milímetros por minutos ou milímetros por hora; t - tempo de duração da chuva em minutos; T - tempo de recorrência em anos; a, b, c, d, e, m, n e r - parâmetros definidos a partir das observações básicas para elaboração da equação. O método racional é largamente utilizado na determinação da vazão máxima de projeto para bacias pequenas (< 2 km2). Os princípios básicos dessa metodologia são: A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao Determinação da Vazão: Método Racional A duração da precipitação máxima de projeto é igual ao tempo de concentração da bacia; Adota um coeficiente único de perdas, denominado C, estimado com base nas características da bacia; Não avalia o volume da cheia e a distribuição temporal das vazões. A equação do modelo é a seguinte: Q = 0,278.C.I.A Onde: Determinação da Vazão: Método Racional Onde: Q - obtido em m3/s; C - coeficiente de escoamento; I - intensidade em mm/h; e A – área da bacia em km2. Medidas não convencionais Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Contenção na fonte Trincheira de Percolação Contenção na fonte Contenção à jusante Contenção à jusante Canal com revestimento de grama Referência interessante para aprofundar os estudos • Obrigado! • anibal@em.ufop.br
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