Captação Superficial de Água - Saneamento Básico UPE

Prof Luiz Gustavo Nunes 20241 SANEAMENTO 1 Universidade de Pernambuco Escola Politécnica de Pernambuco Departamento de Engenharia Civil I Captação Superficial Parte I 1 Apresentação da disciplina 2 Introdução 3 Tipos de Captação Superficial 4 Elementos de Captação Superficial 5 Dimensionamento SUMÁRIO DA AULA O Ciclo hidrológico United States Geological Survey CAPTAÇÃO SUPERFICIAL Captação é o conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou montados junto a um manancial para a retirada de água destinada a um sistema de abastecimento NBR 12213 CAPTAÇÃO SUPERFICIAL Há três hipóteses 1 A descarga do rio em qualquer dia é superior ao volume a ser captado 2 A descarga do rio em alguns meses do ano é inferior à vazão necessária ao atendimento da comunidade porém a descarga média diária é superior à vazão média de água a ser captada 3 A vazão média do rio é inferior à vazão requerida Vazões diárias em Morpará Rio São Francisco 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 311294 311295 311296 311297 Vazão m3s Máx de 1995 Máx de 1996 Máx de 199596 Ano civil Ano hidrológico O ano hidrológico corresponde ao período de 12 meses começando no início do período chuvoso e terminando ao final da estação seca Grande parte do centro do Brasil Ano hidrológico outubro a setembro Sul Ano hidrológico de maio a abril ANO HIDROLÓGICO E HIDROGRAMA DIAGRAMA DE MASSAS OU DE RIPPL Consiste na representação gráfica dos volumes acumulados que afluem ou que saem do reservatório de acumulação Enquanto as vazões afluentes originam uma curva qualquer as demandas exigidas pelo sistema de abastecimento dágua resultam numa reta natural regularizado REGULARIZAÇÃO DE VAZÃO OUTRAS TERMINOLOGIAS Bacia Hidrográfica da barragem é a área de drenagem onde a precipitação caídas escoam para o barramento exutório Bacia Hidraúlica da barragem é a área formada pelo espelho dágua máximo resultante do barramento do rio Estimada entre 3 e 5 da bacia hidrográfica Coeficiente de escoamento rendimento de uma bacia hidrográfica runoff é o percentual das precipitações pluviométricas que chegam efetivamente ao ponto de barramento do rio ESTIMATIVA RENDIMENTO Para o Litoral e Zona da mata R 10 0023 H 11 000023 H Para o Agreste e Sertão R H² 400H 230000 55000 Onde H Precipitação em mm R Rendimento em percentual a Barragens b Enrocamentos c Tomada dágua d Canais e tubulações e Caixas de areis Desarenadores f Grades de barras g Dispositivos de controle PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃO SUPERFICIAL a Captação por tomada direta rios de médio e grande porte b Captação por meio de flutuantes c Captação por drenos d Canal de aproximação e Captação simples por meio de tubos f Captação por barragem de nível CASO 1 VAZÃO MÍNIMA DO RIO É SUPERIOR À VAZÃO A SER CAPTADA FLUTUANTES Flutuante Tubo PEAD Tubo PVC FLUTUANTES Barragem de Jucazinho CANAL DE APROXIMAÇÃO BARRAGEM DE NÍVEL Tomada Dágua Descarga de Fundo Crivo Bacia de Dissipação Pedestal de Apoio Dissipador de Energia Neste caso a captação é realizada por barragens de acumulação ou regularização O lago artificial formado pela barragem pode atender a diversas finalidades entre elas a aproveitamento hidroelétrico b Abastecimento dágua c irrigação d controle de cheias e entre outros usos CASO 2 VAZÃO MÉDIA DO RIO É SUPERIOR À VAZÃO A SER CAPTADA BARRAGENS DE ACUMULAÇÃO Barragem de Lagoa do Carro do Carpina BARRAGENS DE ACUMULAÇÃO Barragem de Pirapama ELEMENTOS DAS BARRAGENS RÉGUAS LINIMÉTRICAS Barragem de Jucazinho ELEMENTOS DAS BARRAGENS COTA x ÁREA x VOLUME 0 100 200 300 400 500 600 700 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Cota m WGS84 Volume Hm3 ou Área km2 Volume Hm3 Área km2 ELEMENTOS DAS BARRAGENS COTA x ÁREA x VOLUME Cota m Área km2 Volume hm³ 77200 000 000 77500 094 094 78000 239 897 78500 471 2640 79000 815 5816 79500 1284 11019 80000 1988 19130 80500 2970 31439 81000 4358 49650 81500 5801 74962 82000 7423 107939 82500 9229 149488 83000 11389 200938 83500 13959 264200 84000 16459 340109 84500 19144 428981 DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO 1 Devem ser conhecidas as descargas fornecidas pelo rio durante um longo período de observação pelo menos 20 anos de dados ou 2 Podem ser estabelecidos a partir dos dados pluviométricos da bacia hidrográfica conforme estimativa apresentada anteriormente DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO Este procedimento mostra também que para determinar a capacidade do reservatório de acumulação é suficiente realizar o balanço afluxodemanda apenas para o ano mais seco DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO Se ao final do ano mais seco tivermos Σ V AFL1ANO Σ V DEM1ANO o volume do reservatório será determinado considerando apenas este ano mais seco No diagrama de massas esta situação se reflete ao final do ano com a curva dos afluxos acima da curva das demandas DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO Se Σ V AFL1ANO Σ V DEM1ANO temse a curva dos afluxos ao final do ano abaixo da curva das demandas Devemse pesquisar os dois anos mais secos consecutivos para saber se os afluxos acumulados permitem sobras para suprir o déficit encontrado no ano anteriormente pesquisado DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO RESERVATÓRIO Se Σ V AFL2ANOS Σ V DEM2ANOS o volume a ser acumulado será determinado em função do balanço hidrológico dos dois anos considerados Se Σ V AFL2ANOS Σ V DEM2ANOS devese fazer o balanço com os três anos mais secos consecutivos e assim sucessivamente EXEMPLO Área da bacia hidrográfica A 5136186 m² Área da bacia hidráulica Ah 46084 m² Valor da evaporação no local E 1000 mmano Vazão retirada pelo sistema Q 847 m³dia Precipitação do ano mais seco H 427 mm Distribuição mensal das precipitações ano mais seco conforme Tabela Calcular o volume que deverá ser acumulado em uma barragem de acumulação na zona da mata de Pernambuco sabendose que EXEMPLO RESOLUÇÃO MêsAno Afluxo Mensal Saldos e Déficits Déficit Acumulado Afluxo Acumulado Demanda Acumulada Afluxo Acumulado Modificado jan58 19541 9279 19541 28820 89457 fev58 24969 3851 13130 44510 57640 114426 mar58 44148 15328 88658 86460 158574 abr58 45957 17137 134615 115280 204531 mai58 56090 27270 190705 144100 260621 jun58 58261 29441 248966 172920 318882 jul58 38720 9900 287686 201740 357602 ago58 26417 2403 314103 230560 384019 set58 15560 13260 329663 259380 399579 out58 9047 19773 338710 288200 408626 nov58 9770 19050 348480 317020 418396 dez58 13390 15430 69916 361870 345840 431786 DEF MÁX 69916 EXEMPLO RESOLUÇÃO VOLUMES ACUMULADOS m³ Diagrama de massas dos afluxos do rio DEZ57 JAN58 FEV58 MAR58 ABR58 MAI58 JUN58 JUL58 AGO58 SET58 OUT58 NOV58 DEZ58 JAN59 EXEMPLO RESOLUÇÃO Volume do porão Vp Vp 020 x Vu Vp 020 x 69916 Volume total de acumulação Vtl Vu Vp 69916 13983 Vt 63899 m³ EXERCÍCIO Determinar o volume do reservatório de acumulação para regularizar uma vazão de 25 m³s em um curso dágua cujas descargas nos três anos mais secos são representadas na Tabela Neste caso o aproveitamento do curso dágua só permitirá o atendimento parcial da comunidade Podendo usar tanto captações do Caso 1 como do Caso 2 CASO 3 VAZÃO MÉDIA DO RIO É INFERIOR À VAZÃO A SER CAPTADA