Drenagem Superficial e Micro Drenagem: Conceitos e Parâmetros Hidrológicos

1 DRENAGEMSUPERFICIAL Drenagem substantivo feminino Ato ou efeito de drenar Conjunto de operacoes e instalagdes destinadas a remover os excessos de agua das superficies e do subsolo Conceitualmente drenagem consiste na remogao do excesso de agua superficial ou gravitacional do solo antes que esse alcance algum curso de agua A drenagem é utilizada com as seguintes finalidades evitar escoamento das aguas pelas vias de circulagao ruas avenidasetc que possam impedir a movimentagao de veiculos e pessoas evitar o alagamento de areas que possam causar danos a infraestruturas e a bens moveis evitar acidentes em decorréncia da presenga de agua acumulada nas superficies ex aguaplanagem evitar a ocorréncia de danos ao meio ambiente tais como contaminacgao de areas por alagamento quedas de taludes e assoreamentos de rios e canais por exemplo 11 Micro Drenagem A micro drenagem esta comumente associada a drenagem urbana de vias Envolve o dimensionamento de sarjetas bocas de lobo BL pocos de visita PV caixas de ligagao CL e coletores eo Lb i BL Hi wh Bi Hit OBL PV COLETOR CL 1 BL om MEIO FIO yy BL my BL m BL CALCGADA 2 111 Parametros Hidrologicos Os parametros hidroldgicos associados a micro drenagem sao a area de drenagem A o tempo de recorréncia das precipitagdes T a duracao da precipitagao d e a intensidade das precipitagées i 1111 Area de Drenagem A Area de drenagem a area total de contribuicao das vias e quarteirédes para uma determinada parcela do sistema de drenagem Existem varios critérios para a determinacao dessa area nos projetos de drenagem urbana Entre outros existe Critério de divisao pelas bissetrizes nas esquinas mitt igatinctninmnmcarincrseninied Laemaniani Fcc el eres RA A fo IN 7 1 Lz opi amenoiicinae es RUA waren Critério da faixa lindeira e da meia pista a MEIA LARGURA DA VIA F2 L PASSEIO PISTA 3 4 1112 Tempo de Recorrência T O tempo de recorrência pode ser definido como o intervalo de tempo em anos que uma precipitação é igualada ou superada Em média o tempo de recorrência adotado pelas empresas de saneamento no Brasil varia de 2 a 10 anos Desta forma para efeito de simplificação a SUDECAP adota o valor de 10 anos para o tempo de recorrência para projetos de drenagem urbana na cidade de Belo Horizonte 1113 Duração da Chuva d A duração da chuva de projeto é comumente adotada igual ao tempo de concentração tc da bacia hidrográfica Como as bacias de contribuição das micro drenagem são normalmente muito pequenas adotase d tc 10 min 1114 Intensidade da Precipitação i A intensidade da precipitação é a relação entre a altura da chuva recolhida em uma determinada área dividida pela sua duração Essa intensidade é comumente obtida de fórmulas que relacionam a intensidade a duração e a frequência da chuva do tipo n o m t d k T i onde i é intensidade da precipitação mmh T é o tempo de recorrência anos d é a duração da chuva min e k m n e to são constantes Para Belo Horizonte por exemplo considerando d 10 min e T 10 anos temse i 19450 mmh 5 112 Parâmetros Hidráulicos Os parâmetros hidráulicos são utilizados no dimensionamento das estruturas de coleta e condução das águas drenadas Como parâmetros hidráulicos consideraremos a capacidade de infiltração das superfícies representado pelo coeficiente de escoamento superficial C a vazão de projeto Q das estruturas hidráulicas e a capacidade de escoamento em vias públicas 1121 Coeficiente de Escoamento Superficial C O coeficiente de escoamento superficial também conhecido como coeficiente de runoff é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado Ou seja exprima a porcentagem da chuva que tornase escoamento superficial efetivamente Esse coeficiente é comumente tabelado conforme indicado a seguir Natureza da superfície Valores de C Telhados perfeitos sem fuga 070 a 095 Superfícies asfaltadas em bom estado 085 a 090 Pavimentação de paralelepípedos ladrilhos ou blocos de madeira com juntas bem tomadas 075 a 095 Para as superfícies anteriores sem as juntas tomadas 050 a 070 Pavimentação em blocos inferiores sem as juntas tomadas 040 a 050 Pavimentação em Macadame Hidráulico pédemeleque 025 a 060 Pavimentação em pedregulhos 015 a 030 Superfícies não revestidas pátios de estradas de ferro e terrenos descampados 010 a 030 Parques jardins gramados e campinas dependendo da declividade do solo e da natureza do subsolo 001 a 020 Por simplificação e considerando a possibilidade de expansão das cidades podese utilizar o critério adotado pela SUDECAP C 070 para as faixas lindeiras das quadras C 090 para a faixas da meia largura da via 6 1122 Vazão de Projeto Q A vazão de projeto no caso de micro drenagem é a vazão instantânea máxima utilizada no dimensionamento das estruturas de coleta e condução das águas a serem drenadas Essa vazão é estimada a partir da transformação da chuva de projeto em vazão de escoamento Devido às áreas de drenagem serem pequenas nos dimensionamentos de micro drenagem adotase a Fórmula Racional para se efetuar essa transformação A C i 0 00278 Q onde Q é a vazão de projeto m³s C é o coeficiente de escoamento superficial i é a intensidade da precipitação mmh e A é a área de drenagem há1 1123 Capacidade de Escoamento em Vias Públicas A capacidade de escoamento em vias públicas está intimamente relacionada com a inundação da via de rolamento e das calçadas passeio ou seja está relacionada com a segurança dos automóveis no que diz respeito a dirigibilidade aquaplanagem e o conforto dos pedestres no que diz respeito a respingos de água Desta forma a capacidade de escoamento em vias públicas será utilizada na definição da localização das bocas de lobo Um critério para a determinação dessa capacidade é dado pela tabela a seguir Classificação da Via Inundação Máxima Secundária O escoamento pode atingir até a crista da rua Principal O escoamento deve preservar pelo menos uma faixa de trânsito livre Avenida O escoamento deve preservar pelo menos uma faixa de trânsito livre em cada direção Via Expressa Nenhuma inundação é permitida em qualquer faixa de trânsito 11 ha 10000 m² Além disso um critério adotado pela SUDECAP é Limite de 167 m para a largura de alagamento nas sarjetas Limite de 215 m para a largura de alagamento nas sarjetas para trechos iniciais das vias locais com até 15 m de largura Cabe salientar ainda que a capacidade de drenagem da sarjeta esta condicionada a sua altura nao sendo permitida de modo geral a inundagao das calgadas passeios 113 Dimensionamento de Sarjetas Sendo as ruas abauladas ou seja possuem uma declividade transversal do centro para as calcadas passeios e tendo inclinagdes longitudinais as agua escoarao pelas sarjetas Como as sarjetas funcionam como um canal o dimensionamento das mesmas pode ser feito a partir da formula de Manning 2 QA R8 all n onde Q é a vazao A é a area de secao transversal Rn é 0 raio hidraulico da segao e 6 a declividade longitudinal da sarjeta Desta forma desenvolvendose a equacao anterior para sarjetas simples temse a seguinte formula para se determinar a capacidade da mesma Yo Zz 8 Zz Q 0378y8 n 7 8 onde Qs é a capacidade da sarjeta m³s y0 é a altura da lâmina de água m z é o inverso da declividade transversal dada em mm z tgθ Itransversal1 n é o coeficiente de rugosidade de Manning adotase n 0015 e I é a declividade longitudinal da sarjeta mm Para sarjetas compostas temse θ θ θ y Q y Q y Q Q 0 s3 0 s2 0 s1 s 3 8 0 3 8 0 3 8 0 s y z y z y z n I 0 375 Q Como nas regiões urbanas a possibilidade de obstrução das sarjetas por deposição de material é uma realidade adotase um fator de redução da capacidade teórica das sarjetas conforme apresentado na tabela a seguir Declividade longitudinal da sarjeta Fator de redução da capacidade de escoamento 04 050 10 a 30 080 50 050 60 040 80 027 100 020 A SDECAP em Belo Horizonte apresenta a seguinte padronização de sarjetas conforme apresentado na tabela e figuras a seguir y0 z 1 θ θ z 1 y0 9 Sarjetas Padrão SUDECAP Declividade Longitudinal Tipo de Sarjeta Altura máxima de lâmina de água na sarjeta L 167 m L 217 m I 16 A 50 cm 50 15 cm 16 I 05 B 110 cm 110 15 cm I 05 C 160 cm 160 15 cm 114 Dimensionamento de Bocas de Lobo As bocas de lobo são elementos de recolhimento de água nas sarjetas de forma a conduzila para as galerias e tubulações subterrâneas As bocas de lobo podem ser de guia de grelha com fenda combinada com ou sem depressão simples ou múltipla 10 Boca de Lobo Padrão SUDECAP 11 A capacidade de engolimento de bocas de lobo pode ser estimada através das seguintes fórmulas a Boca de lobo de guia y0 h Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina inferior a da altura da abertura na guia h a boca de lobo funciona como um vertedouro 2 3 L y0 71 Q onde Q é a capacidade de engolimento da boca de lobo m³s L é o comprimento de abertura da guia m y0 é a altura da lâmina dágua imediatamente antes da abertura da guia m b Boca de lobo de guia y0 h Quando a água acumulada sobre a boca de lobo gera uma lâmina maior que a da altura da abertura na guia h a boca de lobo funciona como um orifício 12 0 32 50 h y 3 01 L h Q onde h é a altura da abertura da guia c Boca de lobo de grelha y0 12 cm Para essa profundidade a boca de lobo funciona com um vertedouro de soleira livre com equação semelhante a do item a porém com L sendo substituído pelo perímetro da boca de lobo Caso um dos lados da boca de lobo seja adjacente à guia esse lado deve ser suprimido do perímetro 2 3 P y0 71 Q onde P é o comprimento do perímetro da boca de lobo 12 d Boca de lobo combinada A capacidade de engolimento das bocas de lobo combinadas é aproximadamente a soma das capacidade de engolimento pela grelha e pela abertura da guia isoladamente Por simplificação a SUDECAP em Belo Horizonte adota os resultados de experiência do US Army Corps of Engineers Desta forma temse a Boca de lobo de guia y0 12 cm 2 3 L y0 71 Q simples 2 3 3 4 L y0 Q dupla b Boca de lobo de grelha y0 12 cm 2 3 2 383 y0 Q simples 2 3 4 766 y0 Q dupla Assim como nas sarjetas a capacidade de engolimento das bocas de lobo é normalmente menor que a capacidade teórica devido à obstrução causada por detritos irregularidades nos pavimentos e alinhamento real entre outros motivos Desta forma na tabela a seguir são propostos alguns coeficientes de redução da capacidade de engolimento das bocas de lobo para segurança Localização da Sarjeta Tipo de Boca de Lobo Q Ponto Baixo De guia 80 Com grelha 50 Combinada 65 Ponto Intermediário De guia 80 Com grelha 60 Combinada 70 A localizagao das bocas de lobo deve levar em conta a capacidade de engolimento e a maxima inundagao da via Além disso devese considerara as seguintes recomendacoes Devem ser localizadas em ambos os lados da rua quando a saturagao da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas Capacidades de engolimento Devem ser localizadas nos pontos baixos dos quarteirées Devem estar espacadas de no maximo 60 m mesmo que nao haja necessidade devido a alagamento Nao devem estar localizadas no vértice do anulo de intercessao das sarjetas de duas tuas convergentes como mostrado na figura a seguir al BL BL SENTIDO DE SENTIDO DE LD OL O ESCOAMENTO ESCOAMENTO BL SITUAGAO RECOMENDADA SITUAGAO NAO RECOMENDADA 115 Dimensionamento de Pocos de Visita Pogo de vista 6 uma camara visitavel através de uma abertura existente na sua parte superior ao nivel do terreno destinado a permitir a reuniao de dois ou mais trechos consecutivos e a execugao dos trabalhos de manutengao nos trechos a ele ligados 13 14 A fim de permitir o movimento vertical de um operador a chaminé bem como o tampão terá um diâmetro mínimo útil de 060m O balão sempre que possível uma altura útil mínima de 20 metros para que o operador maneje com liberdade de movimentos os equipamentos de limpeza e desobstrução no interior do mesmo A chaminé não deverá ter altura superior a 10 m por recomendações funcionais operacionais e até psicológicas para o operador A tabela a seguir mostra as dimensões mínimas recomendáveis para chaminé e balão em função da profundidade e do diâmetro D da tubulação de jusante ou seja a que sai do poço de visita Profundidade do PV h m Diâmetro de saída D m Altura da Chaminé hc m Diâmetro do Balão Db m h 15 D qualquer hc 030 Db D 150 h 25 D 060 hc 030 Db 120 150 h 25 D 060 hc 030 Db D 120 h 25 D 060 03 hc100 Db 120 h 25 D 060 03 hc100 Db D 120 Obs para PV de seção quadrada Db é igual à aresta da seção 15 PV em prémoldado PV em alvenaria 116 Dimensionamento de Caixas de Ligação As caixas de ligação são utilizadas quando se faz necessária a locação de bocas de lobo intermediárias ou para se evitar a chegada em um mesmo poço de visita mais de quatro tubulações Sua função é similar ao do poço de visita porém não são visitáveis O desenho das caixas de ligação assemelhase ao do balão do poço de visita porém normalmente é de seção quadrada e suas dimensões variam conforme o diâmetro dos tubos da rede 16 117 Exercícios 1 Dimensione a sarjeta o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua localizada me BH de 70 m de largura e 600 m de comprimento Os lotes localizados nessa região possuem em média 120 m de frente e 300 m de profundidade Sabese que a calçada passeio possui largura igual a 20 m e a declividade longitudinal da sarjeta será de 1 2 Dimennsionar uma boca de lobo intermediária sendo dados Vazão de dimensionamento Q 64 Ls Declividade transversal da sarjeta z 12 Declividade longitudinal da sarjeta I 25 Rugosidade do acabamento da sarjeta n 0016 Abertura da guia L 90 cm Perímetro da grelha P 260 cm 3 Dimensione a sarjeta o tipo e a localização de bocas de lobo para uma rua localizada me BH de 60 m de largura e 50 m de comprimento Os lotes localizados nessa região possuem em média 150 m de frente e 300 m de profundidade Sabese que a calçada passeio possui largura igual a 20 m e a declividade longitudinal da sarjeta será de 04 4 Seja a sarjeta de do tipo B com declividade longitudinal igual a 1 localizada em uma cidade qualquer Pedese dimensionar a capacidade da sarjeta e da boca de lobo a ser utilizada em conjunto 5 Esboce o projeto da rede de coleta de águas pluviais da rua do exercício 1 Considere a rede iniciando nessa rua 6 Encontrar as dimensões úteis para PVs nas seguintes condições Profundidade 12 m Diâmetro do efluente 400 mm Profundidade 20 m Diâmetro do efluente 400 mm Profundidade 32 m Diâmetro do efluente 1500mm Profundidade 42 m Diâmetro do efluente 800 mm