Macrodrenagem Urbana - Cenários de Planejamento e Determinação de Vazão

Organização da aula Cenários de Planejamento Determinação da Vazão Canais Estações de bombeamento Reservatórios 2 Tópico central Macrodrenagem Cenários de Planejamento oMacrodrenagem envolve os sistemas coletores de diferentes sistemas de microdrenagem oQuando é mencionado o sistema de macrodrenagem as áreas envolvidas são de pelo menos 2 km² 200 ha No entanto estes valores não devem ser tomados como absolutos pois a malha urbana pode possuir as mais diferentes configurações oO sistema de macrodrenagem deverá ser projetado com capacidade superior ao sistema de microdrenagem com riscos de acordo com os prejuízos humanos e materiais potenciais 3 Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Tempo de Retorno para Projetos de Drenagem Urbana PCRJ 2010 Tempo de Retorno para Projetos de Drenagem Urbana PMPA 2005 4 Tipo de dispositivo de drenagem Tempo de recorrência Tr anos Microdrenagem dispositivos de drenagem superficial galerias de águas pluviais 10 Aproveitamento de rede existente microdrenagem 5 Canais de macrodrenagem não revestidos 10 Canais de macrodrenagem revestidos com verificação para Tr 50 anos sem considerar borda livre 25 Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Fonte PCRJ 2010 Instruções Técnicas para Elaboração de Estudos hidrológicos e Dimensionamento Hidráulico de Sistemas de Drenagem Urbana Cenários de Planejamento O escoamento em um rio arroio ou canalização depende de vários fatores que podem ser agregados basicamente em dois conjuntos oCondicionantes de jusante atuam no sistema de drenagem modificando a montante Exemplos estrangulamentos do rio ou canal devido a pontes aterros mudança de seção reservatório etc oCondicionantes locais definem a capacidade de cada seção do rio de transportar uma quantidade de água A capacidade local depende da seção da estrutura e da rugosidade das paredes e fundo 5 Cenários de Planejamento Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Com raras exceções a grande maioria das obras de drenagem no Brasil ainda segue o Conceito Higienista onde a ideia é a eliminação sistemática das águas através de obras de canalização No entanto a simples transferência das vazões gera problemas para as regiões a jusante Esse processo pode ser evitado através do planejamento e gerenciamento adequado do desenvolvimento da bacia O Plano Diretor de Drenagem apresenta duas situações onde o planejamento é diferenciado bacia desenvolvida com loteamento implantados e bacia em estágio rural 6 Cenários de Planejamento Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Bacia desenvolvida com loteamentos implantados Deverá ser previsto o desenvolvimento do plano de controle de inundações com medidas de detenção e ampliação da rede pluvial tratando a bacia de forma integrada e considerando todos os efeitos do escoamento Bacia em estágio rural 7 O poder público deve regulamentar o uso e ocupação especialmente as áreas naturalmente inundáveis Poderseá combinar estas áreas inundáveis para que atuem como reservatórios de detenção urbano Regulamentar a microdrenagem para não ampliar a enchente natural Planejar parques e outras áreas públicas com lagos para amortecer e preservar os hidrogramas de uma mesma bacia ou entre diferentes subbacias Para as áreas ribeirinhas de risco quando não pertencentes ao poder público devese prever uso adequado para que haja boa convivência com as inundações Podese reduzir os impostos de acordo com as restrições e prever troca de solo criado para implementação de uso público como parques campos de esporte entre outros Cenários de Planejamento Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Bacia desenvolvida com loteamentos implantados Deverá ser previsto o desenvolvimento do plano de controle de inundações com medidas de detenção e ampliação da rede pluvial tratando a bacia de forma integrada e considerando todos os efeitos do escoamento Bacia em estágio rural 8 O poder público deve regulamentar o uso e ocupação especialmente as áreas naturalmente inundáveis Poderseá combinar estas áreas inundáveis para que atuem como reservatórios de detenção urbano Regulamentar a microdrenagem para não ampliar a enchente natural Planejar parques e outras áreas públicas com lagos para amortecer e preservar os hidrogramas de uma mesma bacia ou entre diferentes subbacias Para as áreas ribeirinhas de risco quando não pertencentes ao poder público devese prever uso adequado para que haja boa convivência com as inundações Podese reduzir os impostos de acordo com as restrições e prever troca de solo criado para implementação de uso público como parques campos de esporte entre outros Nenhuma área desapropriada pelo poder público pode ficar sem implantação de infraestrutura pública parque ou área esportiva evitando desta forma que a mesma seja invadida Cenários de Planejamento Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI Cenários de Planejamento 9 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI a Caracterização da Bacia Avaliação da geologia pedologia hidrogeologia relevo ocupação urbana população caracterizada para o cenário de interesse Drenagem definição da bacia e sub bacias sistemas de drenagem natural e construído com suas características físicas seções de escoamento cotas etc Dados hidrológicos precipitação sua caracterização pontual etc dados de qualidade de água e produção de material sólido Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 10 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI b Definição dos Cenários de Planejamento Os cenários são definidos de acordo com o desenvolvimento previsto para a cidade c Escolha do Risco da precipitação de Projeto O tempo de retorno deverá ser definido em função dos riscos e prejuízos que as inundações poderão causar Para a macrodrenagem em Porto Alegre o DEPPMPA tem fornecido o tempo de retorno para ser utilizado nos projetos usualmente 10 anos Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 11 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI d Determinação da precipitação de projeto Com base na IDF do local se existir Para macrodrenagem a precipitação de projeto deverá ter duração igual ou maior que o tempo de concentração da bacia Esse valor deve ser distribuído no tempo em intervalos de tempo escolhidos para a simulação Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 12 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI e Simulação dos cenários com modelagem hidrológica O modelo hidrológico utilizado deve ser capaz de representar a região hidrográfica da simulação da forma mais realista possível dentro do cenário previsto Quando utilizase o cenário atual o objetivo é verificar a capacidade de escoamento das redes de drenagem existentes A análise dos resultados permite identificar os locais onde o sistema de drenagem não tem capacidade de escoar as vazões gerando assim inundações Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 13 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI f Seleção das alternativas de controle Considerando as vazões do item anterior o planejador deve buscar analisar as alternativas de controle priorizando as medidas de detenção ou retenção que não transfiram para jusante os acréscimos de vazão máxima g Simulação das alternativas de controle Deve ser verificado se a alternativa de controle também evita inundações das ruas para riscos menores ou iguais ao de projeto Também deve ser analisado o impacto para riscos superiores até 100 anos com a finalidade de alertar a Defesa Civil sobre os riscos à população para esses eventos extremos Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 14 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI h Avaliação da qualidade de água As etapas de avaliação da qualidade da água são i determinação da carga proveniente do cloacal que não é coletada pela rede de esgotamento sanitário ii determinação da carga de resíduo sólido iii determinação da carga produzida pelo esgoto pluvial iv avaliação da capacidade de redução das cargas em função das medidas de controle previstas nas alternativas A avaliação da qualidade de água depende da existência da rede de esgotamento sanitário Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Cenários de Planejamento 15 PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem Urbana Vol VI i Avaliação Econômica Os custos das alternativas devem ser quantificados permitindo analisar a alternativa mais econômica par controle da drenagem envolvendo quando possível a melhoria da qualidade de água j Seleção da alternativa Em função de condicionantes econômicos sociais técnicos e ambientais deve ser recomendada uma das alternativas de controle de inundações para o sistema estudado estabelecendo etapas para o Projeto Executivo sequência de implementação das obras e programas que sejam considerados necessários Etapas do Planejamento Dimensionamento e Verificação Canais de Macrodrenagem 16 Condutos Livres ou Canais são estruturas sujeitas à pressão atmosférica em pelo menos um ponto de sua seção de escoamento as extensões predominam em relação às outras dimensões Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem 17 Os canais artificiais devem ter formas geométricas definidas As mais comuns são Trapezoidal mais utilizada ou triangular para canais escavados em terra e sem revestimento Retangular semicircular e também trapezoidal para canais revestidos ou em rocha e Circular tubos para galerias de águas pluviais Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem 18 Elementos que caracterizam os canais Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem 19 Inclinação das paredes laterais Recomendações Declividade do Canal I ou S Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Hidráulica 20 Energia específica correspondente a uma seção de canal Existe um valor mínimo de energia Ec Energia Crítica que corresponde a uma certa profundidade denominada Profundidade Crítica yc Para um dado valor de E superior a Ec existem dois valores de profundidade yf e yt denominada Profundidades Alternadas ou conjugadas Ocorrem diferentes regimes de escoamento para estas profundidades Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Hidráulica 21 Energia específica correspondente a uma seção de canal O escoamento que ocorre com yf sendo yf yc denominase Escoamento Subcrítico ou Fluvial O escoamento que ocorre com yt com yt yc denominase Supercrítico ou Rápido ou Torrencial Se y yc ocorre o escoamento crítico Para seções retangulares a lâmina crítica é calculada como sendo Para saber onde estamos calculamos o Número de Froude Fr Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Hidráulica 22 Escoamento Permanente e Uniforme Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Hidráulica 23 Capacidade de Vazão do Canal Coeficientes de Manning m13s para diferentes tipos de revestimento Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Revestimento do canal Mínimo Máximo Valor usual Concreto 0013 0016 0015 Gabião manta 0022 0027 0027 Gabião caixa 0026 0029 0029 VSL 0015 0017 0017 Riprap 0035 004 004 Pedra argamassada 0025 004 0028 Grama 015 041 024 Canais de Macrodrenagem Hidráulica 24 Escoamento Permanente e Gradualmente Variado Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Hidráulica 25 Fonte BAPTISTA M LARA M Fundamentos de Engenharia Hidráulica 3ª ed Belo Horizonte UFMG 2010 473 p Canais de Macrodrenagem Hidráulica 26 Fonte BAPTISTA M LARA M Fundamentos de Engenharia Hidráulica 3ª ed Belo Horizonte UFMG 2010 473 p Canais de Macrodrenagem Hidráulica 27 Fonte BAPTISTA M LARA M Fundamentos de Engenharia Hidráulica 3ª ed Belo Horizonte UFMG 2010 473 p Canais de Macrodrenagem Hidráulica 28 Borda Livre Fonte MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas Canais de Macrodrenagem Exemplo Dimensionar um canal com seção retangular com base revestida em colchão Reno com largura de 80m e paredes em gabião Considerar uma vazão igual a 29 m³s e declividade longitudinal igual a 0003 mm Para o dimensionamento do canal aplicar uma borda livre de 30 da lâmina normal calculada Após verificar qual o ganho de capacidade de vazão para a mesma seção e nível de água com paredes e fundo revestidos com concreto 29 Canais de Macrodrenagem Exemplo Dimensionar um canal com seção retangular com base revestida em colchão Reno com largura de 80m e paredes em gabião Considerar uma vazão igual a 29 m³s e declividade longitudinal igual a 0003 mm Para o dimensionamento do canal aplicar uma borda livre de 30 da lâmina normal calculada Solução Considerandose paredes e fundo do canal em gabião podese considerar um coeficiente n de Manning igual a 0029 m13s Com as características apresentadas B 800m S 0003 mm calculouse a necessidade de uma lâmina h 170 m Ou seja aplicandose uma borda livre equivalente a 30 deste valor 050m o canal deverá ter uma altura igual a 220m 30 Canais de Macrodrenagem Exemplo Dimensionar um canal com seção retangular com base revestida em colchão Reno com largura de 80m e paredes em gabião Considerar uma vazão igual a 29 m³s e declividade longitudinal igual a 0003 mm Para o dimensionamento do canal aplicar uma borda livre de 30 da lâmina normal calculada Após verificar qual o ganho de capacidade de vazão para a mesma seção e nível de água com paredes e fundo revestidos com concreto Solução Considerandose paredes e fundo do canal em concreto podese considerar um coeficiente n de Manning igual a 0016 m13s Com as características apresentadas acrescentandose uma espessura de 10cm de concreto nas paredes e fundo têmse B 780m S0003mm h 160m Ou seja calculouse uma vazão equivalente a 31 4665 m³s Ou seja a capacidade foi ampliada em 1765 m³s 61 Software para Projeto de Canais 32 httpswwwmaccaferricombrdocumentosdesignsoftware Estações de Bombeamento oPoderão ser necessárias bombas em oLocais de condições topográficas desfavoráveis ao escoamento das águas pluviais por gravidade até um canal rio ou lago oObras especiais como metrô e barragens oCanais que pela sua pequena declividade não atendam a um escoamento de chuvas de grande intensidade oEntre outros oAs bombas para essas finalidades podem atender a descargas muito grandes superiores a 30 m³s por exemplo sendo normalmente pequenas as alturas manométricas 33 Fonte MACINTYRE A J 2013 Bombas e Instalações de Bombeamento 2ª ed Rio de Janeiro LTC oFinalidade oAbastecimento de água oEsgotamento sanitário oDrenagem pluvial oIrrigação etc 34 Fonte Gundfos Water Utility Flood Control Optimides Flood Control Solutions Estações de Bombeamento Classificação oQuanto ao tipo de bomba oCentrífuga recalque de água bruta e tratada esgoto sanitário drenagem etc oSubmersível recalque de esgoto sanitário drenagem etc oSubmersa recalque de água bruta ou tratada em poços oParafuso de Arquimedes esgoto bruto oQuanto à forma de instalação das bombas oElevatória de poço seco oElevatória de poço úmido oElevatória de poço profundo oBooster oElevatórias em sistemas flutuantes 35 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque Estações de Bombeamento Aplicação 36 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque Estações de Bombeamento Aplicação 37 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque O líquido penetra no rotor paralelamente ao eixo sendo dirigido para a periferia segundo trajetórias contidas em planos normais ao eixo Estações de Bombeamento Aplicação 38 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque Pela configuração que assumem pás do rotor a trajetória das partículas líquidas começam paralelamente ao eixo e se transformam em hélices cilíndricas Estações de Bombeamento Arranjos 39 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque Estações de Bombeamento Projeto 40 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque oVazão a capacidade máxima de recalque das bombas deverá determinar as dimensões mínimas do poço de sucção o qual deverá ter um volume coerente com o intervalo de partidas dos motores oTempo do ciclo T ts td oTempo de subida do nível 0 ao 1 ts VolQaflu oTempo de descida do nível 1 ao 0 td VolQ Qaflu Sendo Q a capacidade das bombas e Qaflu a vazão afluente de projeto oO volume útil do poço de sucção deve ser calculado considerando a vazão de bombeamento e o intervalo de tempo entre partidas sucessivas do motor da bomba A quantidade de partidas de um motor por hora é definida pelo fabricante Estações de Bombeamento Projeto 41 Estações de Bombeamento Projeto 42 oDimensões do Poço de Sucção conforme Hydraulic Institute oAs dimensões do poço de sucção são definidas com base no parâmetro D diâmetro do sino de sucção Este parâmetro deve ser calculado com base na vazão da bomba e com base nas seguintes velocidades oPara bombas pequenas com vazão até 03 m³s considerar velocidades entre 06 ms e 27ms oPara bombas de médio porte com vazão entre 03 m³s e 12 m³s considerar velocidades entre 1 ms e 24 ms oPara bombas de grande porte com vazão acima de 12 m³s considerar velocidades de aproximação dimensionamento do sino de sucção entre 12 ms e 21 ms oDe forma geral podese utilizar a velocidade 17 ms Estações de Bombeamento 43 oDimensões do Poço de Sucção Estações de Bombeamento Projeto 44 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque oDimensões do Poço de Sucção oA submergência mínima S é calculada da seguinte forma unidades em ft pés oO afastamento entre o fundo do poço de sucção e a entrada na tubulação de sucção C pode ser estimada como um valor entre 03xD e 05xD Estações de Bombeamento Projeto 45 Fonte MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque oGradeamento oÉ um dispositivo constituído por barras paralelas e igualmente espaçadas Destinase a reter sólidos groesseiros em suspensão ou flutuantes oSe for inclinada entre 75 e 80 a limpeza será facilitada oCom a presença da grade a velocidade de escoamento através dela deverá ser entre 03 ms e 075 ms Com isso calculase a seção necessária para a grade oPerdas de carga nas grades Estações de Bombeamento Altura Geométrica de Recalque 46 oA altura geométrica a ser considerada para o cálculo da AMT irá variar em função da configuração do sistema Para bombas verticais têmse as seguintes possibilidades oPara o cálculo da perda de carga devem ser utilizadas as equações clássicas para tubulações e singularidades Estações de Bombeamento Curva do Sistema vs Curva da Bomba 47 o Para criar a curva do sistema devem ser contabilizadas as perdas de carga nas peças e na tubulação oPerdas Distribuídas oPerdas Localizadas Estações de Bombeamento Curva do Sistema x Curva da Bomba 48 o No entanto como a altura geométrica de recalque pode variar a curva do sistema pode variar também oA curva das bombas são fornecidas pelos fabricantes Estações de Bombeamento Curva do Sistema x Curva da Bomba 49 o A definição dos pontos de operação das bombas é definido a partir do cruzamento das curvas do sistema AMT máxima e mínima com a curva da bomba Estações de Bombeamento Curva do Sistema x Curva da Bomba 50 o A definição dos pontos de operação das bombas é definido a partir do cruzamento das curvas do sistema AMT máxima e mínima com a curva da bomba ou das bombas Estações de Bombeamento DEP Porto Alegre 51 Reservatórios 52 Embora muitas medidas para o retardamento do escoamento possam ser utilizadas as bacias de detenção têm sido as mais difundidas Uma bacia de detenção deve sempre ter uma estrutura de controle de saída para sua operação normal e um extravasor de emergência Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos Nas fases de planejamento podem ser empregados os métodos simplificados dada a natureza iterativa desse tipo de dimensionamento Contudo na fase de projeto hidráulico recomendase a realização de estudos detalhados que envolvam simulações matemáticas de amortecimento de cheias routing Reservatórios Aspectos Relacionados a Operação e Manutenção 53 Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos Um bom projeto deve pensar desde a etapa de planejamento na economia e na facilidade para os serviços de operação e manutenção pois desses serviços depende o desempenho geral da obra bem como a sua vida útil Dessa forma os critérios de projeto devem ter como objetivos principais Garantir o funcionamento hidráulico e a integridade física das estruturas por toda a vida útil da obra Evitar a infestação por insetos Garantir a segurança e o conforto dos visitantes Preservar o aspecto visual agradável e Permitir a utilização múltipla incluindo as atividades de lazer e recreação Reservatórios Aspectos Relacionados a Operação e Manutenção 54 Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos Projeto paisagístico reservatório Rincão concepção Arq Vladimir Ávila Reservatórios Aspectos Relacionados a Operação e Manutenção 55 Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos Na elaboração do projeto eou dos manuais de operação e manutenção devem ser pensados os seguintes aspectos Devem ser previstos acessos permanentes ao fundo do reservatório especialmente às estruturas de entrada e saída normalmente por meio de rampas projetadas para o tráfego de caminhões pesados e escavadeiras Os requisitos estéticos e paisagísticos são de grande importância e devem ser cumpridos com rigor Bacias de detenção com espelho dágua permanente devem ter dispositivos de drenagem completa para remoção dos sedimentos As bacias de detenção devem comportar um adequado volume de espera para sedimentos para reduzir a periodicidade de limpeza Reservatórios Aspectos Relacionados a Operação e Manutenção 56 Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos As grades e cercas próximas das estruturas de saída podem prejudicar sua operação hidráulica pelo tamponamento ou obstrução com detritos O projetista deve avaliar convenientemente esses aspectos e quando possível optar por outras soluções como taludes íngremes eou áreas isoladas por vegetação nesses locais Nas bacias projetadas com múltiplos usos é recomendada a introdução de patamares de forma que as áreas destinadas à recreação sejam inundadas somente em eventos de menor frequência Um critério adotado em alguns reservatórios na cidade de São Paulo foi proibir o acesso a um patamar inferior que comporte os volumes de deflúvio para TR 2 anos As áreas destinadas a lazer foram posicionadas em cotas inundáveis para TR 5 anos Hidrograma de Projeto Características físicas do reservatório curva cota x área x volume níveis de água mínimo e máximo admissíveis Curvas das estruturas de controle da saída cota x vazão Reservatórios 57 O problema típico de bacias de detenção tem como dados de entrada Reservatórios 58 Fonte CANHOLI A L 2014 Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos Como resultados teremos Hidrograma das vazões efluentes Níveis atingidos na saída da bacia e O volume armazenado Reservatórios Níveis de Operação 59 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada Reservatórios Fase de Planejamento 60 Na Etapa de Planejamento poderão ser aplicados métodos para PréDimensionar as Bacias de Detenção Para tanto entre outros métodos poderá ser utilizado aquele proposto por Silveira e Goldenfum 2007 que se baseia no Método da Curva Envelope Fonte Silveira André L L Goldenfum Joel 2007 Metodologia Generalizada para PréDimensionamento de Dispositivos de Controle Pluvial na Fonte RBRH Rev Bras de Rec Hídricos Vol 12 n2 p 157168 Reservatórios Fase de Planejamento 61 Fonte Silveira André L L Goldenfum Joel 2007 Metodologia Generalizada para PréDimensionamento de Dispositivos de Controle Pluvial na Fonte RBRH Rev Bras de Rec Hídricos Vol 12 n2 p 157168 Reservatórios Propagação Método de Puls 62 O Método recomendado para o dimensionamento verificação de reservatórios é o de Puls por ser um dos mais conhecidos Este método considera a equação de continuidade concentrada sem contribuição lateral e a relação entre o armazenamento e a vazão é obtida considerando a linha de água no reservatório como sendo horizontal dt dS Q I Sendo S o volume armazenado m³ T o tempo s I a vazão afluente m³s Q a vazão efluente vazão de saída do reservatório m³s Fonte Miguez G M Veról A P Rezende O M 2015 Drenagem Urbana do projeto tradicional à sustentabilidade Rio de Janeiro Elsevier Reservatórios Propagação Método de Puls 63 Discretizandose a equação da continuidade para incrementos de tempo finitos resulta Dessa maneira as duas incógnitas do problema são Q e S no instante t1 pois ambos dependem do nível de água A equação pode ser resolvida através de técnicas iterativas a cada intervalo de tempo estando sujeitas a algumas restrições onde Vmáx é o volume útil do reservatório Reservatórios Propagação Método de Puls 64 Dessa maneira as duas incógnitas do problema são Q e S no instante t1 Reorganizando a equação anterior com as variáveis conhecidas de um lado chegase à Equação Principal Como se tem duas incógnitas e apenas uma equação devese utilizar uma equação auxiliar para resolver o problema Termos Desconhecidos Termos Conhecidos Reservatórios Propagação Método de Puls 65 A Equação Auxiliar relaciona a vazão de saída do reservatório no instante t1 com o estado de armazenamento no mesmo instante Essa função poderá ser inserida nos cálculos de forma tabular onde para cada ordenada haverá um valor de S dividido pelo intervalo de tempo de cálculo e somado t S Q f Qt 2 1 1 De posse dessas equações é possível simular o escoamento através de um reservatório Este processo é também chamado routing Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada Reservatórios Propagação Método de Puls 66 Reservatórios Propagação Método de Puls 67 Então a Equação Auxiliar que relaciona a vazão de saída no instante posterior com o armazenamento atual dele pode ser criada a partir das equações apresentadas abaixo para diferentes níveis de água Reservatórios Propagação Método de Puls 68 CUIDADO A aplicação do Método de Puls implica admitir que a linha dágua no reservatório é aproximadamente horizontal Quando a declividade da linha dágua é importante e os processos dinâmicos afetam o escoamento de saída e mesmo ao longo do reservatório esse método não deve ser utilizado Para esta situação deve se procurar utilizar um modelo hidrodinâmico baseado na solução das equações completas de Saint Venant que são uma simplificação das equações de Navier Stokes Reservatórios Propagação Método de Puls 69 CUIDADO Equações de NavierStokes Equações de SaintVenant 1D Método de Puls Reservatórios Propagação Método de Puls 70 A sequência de cálculo será a Para o início do cálculo devese definir o volume inicial do reservatório So Este volume estará associado ao nível de água inicial Após conhecer So calculase a vazão efluente inicial Qo através da Equação Auxiliar apresentada b Para o intervalo de tempo seguinte devese determinar os termos da direita da Equação Principal Nessa etapa o hidrograma de entrada já deverá ser conhecido Assim são calculados os termos c Os termos do lado direito da Equação Principal são iguais à abscissa da Equação Auxiliar Assim entrandose com o resultado do lado direto da Equação Principal na Equação Auxiliar calculase o valor de d Conhecido o valor de determinase o valor de Os passos de b até d se repetem para todos os intervalos de tempo Fonte PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem urbana Vol VI Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 1 Considere um reservatório com as seguintes características 71 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada Determine a curva de descarga do vertedouro a curva cota volume e apresente em forma tabular os termos desconhecidos da Equação Principal do Método de Puls Observação suponha um intervalo de tempo igual a 6 minutos 360s C170 e largura igual a 90m para o vertedouro H S Q 2Sdt 2SdtQ Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 1 Considere um reservatório com as seguintes características 72 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada H S Q H S Q 000 00 000 100 20000 000 200 40000 000 210 42000 048 220 44000 137 230 46000 251 240 48000 387 250 50000 541 300 60000 1530 Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 1 73 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada H S Q 000 00 000 100 20000 000 200 40000 000 210 42000 048 220 44000 137 230 46000 251 240 48000 387 250 50000 541 300 60000 1530 00 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 000 050 100 150 200 250 300 350 Volume m³ Cota ou Profundidade m Curva CotaVolume H x S 000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 000 050 100 150 200 250 300 350 Vazão m³s Cota ou Profundidade m Curva de Descarga H x Q Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 1 74 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada H S Q 000 00 000 100 20000 000 200 40000 000 210 42000 048 220 44000 137 230 46000 251 240 48000 387 250 50000 541 300 60000 1530 00 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 000 050 100 150 200 250 300 350 Volume m³ Cota ou Profundidade m Curva CotaVolume H x S 000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 000 050 100 150 200 250 300 350 Vazão m³s Cota ou Profundidade m Curva de Descarga H x Q Nesse exemplo a única estrutura de retirada de água do reservatório é o vertedouro Havendo outras estruturas como um descarregador de fundo por exemplo para cada profundidade as vazões que passam através de cada uma das estruturas de retirada de água devem ser somadas H S Q 2Sdt 2SdtQ 000 00 000 000 000 100 20000 000 1111 1111 200 40000 000 2222 2222 210 42000 048 2333 2382 220 44000 137 2444 2581 230 46000 251 2556 2807 240 48000 387 2667 3054 250 50000 541 2778 3319 300 60000 1530 3333 4863 Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 1 Relação entre Qtdt e 2Stdtdt 75 Fonte Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada H S Q 2Sdt 2SdtQ 000 00 000 000 000 100 20000 000 1111 1111 200 40000 000 2222 2222 210 42000 048 2333 2382 220 44000 137 2444 2581 230 46000 251 2556 2807 240 48000 387 2667 3054 250 50000 541 2778 3319 300 60000 1530 3333 4863 Termos Desconhecidos Termos Conhecidos Reservatório Exemplo de Aplicação Exemplo 2 A partir dos dados apresentados a seguir realizar a propagação da vazão gerada pela bacia A2275km² em um reservatório considerando que a máxima vazão que deverá sair deste é de PréOcupação CN77 e tc11 min Dessa forma o objetivo do reservatório implantado será controlar o acréscimo de vazão decorrente da urbanização da área conforme figura a seguir Dados da bacia Tempo de retorno 10 anos Compr do Talvegue Princ 1300 m Desnível 165 m Tempo de Concentração 10 min CN 90 IDF 76 Reservatório Exemplo de Aplicação Cálculo do Hidrograma de PréOcupação Dados da bacia IDF Tempo de retorno 10 anos Tempo de Concentração 11 min CN 77 Vazão Máxima 88 m³s Volume Total 6940 m³ 77 Reservatório Exemplo de Aplicação Cálculo do Hidrograma de PósOcupação Dados da bacia IDF Tempo de retorno 10 anos Tempo de Concentração 10 min CN 90 Vazão Máxima 341 m³s Volume Total 26390 m³ 78 Reservatório Exemplo de Aplicação Comparação entre os Resultados PréOcupação Tempo de Concentração 11 min CN 77 Vazão Máxima 88 m³s Volume Total 6940 m³ 79 PósOcupação Tempo de Concentração 10 min CN 90 Vazão Máxima 341 m³s Volume Total 26390 m³ Reservatório Exemplo de Aplicação Critério de Projeto Como a vazão de pico de préocupação é 88 m³s esta deverá ser a vazão máxima efluente do reservatório Ou seja devese planejar o reservatório de forma a impedir a propagação de vazões superiores a esta O reservatório estudado possuirá um descarregador de fundo e um vertedouro de emergência Assim a vazão do descarregador de fundo para o NA máximo no reservatório não poderá superar 88 m³s 80 Reservatório Exemplo de Aplicação Solução Primeiramente devese fazer uma estimativa do volume necessário para o armazenamento Esta estimativa preliminar pode ser feita a partir do hidrograma a ser armazenado conforme Figura a seguir Estimouse um volume aproximado de 20320 m³ No entanto cabe lembrar que o volume final do reservatório somente será conhecido após verificado o funcionamento das estruturas hidráulicas entradas e saídas 81 000 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Vazão m³s Tempo min Q Final m³s Q Saída m³s Q Armaz m³s Vol m³ 000 000 0 000 000 0 000 000 0 000 000 000 0 062 077 000 0 427 154 273 328 1138 230 907 1089 2066 307 1759 2111 2912 384 2528 3034 3408 461 2947 3536 3413 538 2875 3450 3038 615 2423 2908 2361 691 1669 2003 1573 768 805 966 917 845 072 87 460 460 552 179 179 215 035 035 42 Total 20320 Reservatório Exemplo de Aplicação Solução A segunda etapa consta em definir o dt intervalo de tempo de cálculo Existem diversos critérios para definir isso como o Tempo de subida do hidrograma dividido por cinco por exemplo 82 No nosso caso esse tempo seria 185 36 min No entanto como se calculou o modelo chuva x vazão com um dt de 2 min optouse por considerar o mesmo dt Reservatório Exemplo de Aplicação Solução A segunda etapa consta em definir o dt intervalo de tempo de cálculo Existem diversos critérios para definir isso como o Tempo de subida do hidrograma dividido por cinco por exemplo 83 No nosso caso esse tempo seria 185 36 min No entanto como se calculou o modelo chuva x vazão com um dt de 2 min optouse por considerar o mesmo dt Sempre considerar o mesmo intervalo de tempo para o cálculo da chuva de projeto do hidrograma de projeto e da propagação do hidrograma em reservatórios Reservatório Exemplo de Aplicação Solução Próxima etapa definir as estruturas de saída Vamos considerar que para haver uma drenagem adequada sem afogamento do descarregador de fundo o reservatório deverá ter no máximo 30m de altura Conhecidos os dados básicos para dimensionamento do reservatório devese conhecer a área disponível para implantação da estrutura e forma que será utilizada Em função disso deverseá estabelecer a curva cota x volume ou cota x armazenamento 84 Reservatório Retangular Volume VAP 20320m³ Profundidade P 200m Área A 10160m² Comprimento C 80m Largura L 127m Cota de Fundo Zo 5000m Cota de Topo ZoP 5200m Curva Cota x Armazenamento P m Z ZoP m S m³ 000 5000 0 010 5010 1016 020 5020 2032 030 5030 3048 040 5040 4064 050 5050 5080 060 5060 6096 070 5070 7112 080 5080 8128 090 5090 9144 100 5100 10160 110 5110 11176 120 5120 12192 130 5130 13208 140 5140 14224 150 5150 15240 160 5160 16256 170 5170 17272 180 5180 18288 190 5190 19304 200 5200 20320 210 5210 21336 220 5220 22352 230 5230 23368 240 5240 24384 250 5250 25400 Reservatório Exemplo de Aplicação Solução Próxima etapa definir as estruturas de saída Vamos considerar que para haver uma drenagem adequada sem afogamento do descarregador de fundo o reservatório deverá ter no máximo 30m de altura Conhecidos os dados básicos para dimensionamento do reservatório devese conhecer a área disponível para implantação da estrutura e forma que será utilizada Em função disso deverseá estabelecer a curva cota x volume ou cota x armazenamento 85 Reservatório Retangular Volume VAP 20320m³ Profundidade P 200m Área A 10160m² Comprimento C 80m Largura L 127m Cota de Fundo Zo 5000m Cota de Topo ZoP 5200m Curva Cota x Armazenamento P m Z ZoP m S m³ 000 5000 0 010 5010 1016 020 5020 2032 030 5030 3048 040 5040 4064 050 5050 5080 060 5060 6096 070 5070 7112 080 5080 8128 090 5090 9144 100 5100 10160 110 5110 11176 120 5120 12192 130 5130 13208 140 5140 14224 150 5150 15240 160 5160 16256 170 5170 17272 180 5180 18288 190 5190 19304 200 5200 20320 210 5210 21336 220 5220 22352 230 5230 23368 240 5240 24384 250 5250 25400 PROFUNDIDADE COTA VOLUME ARMAZENADO Reservatório Exemplo de Aplicação Observação O volume disponível para armazenamento necessário poderá ser inferior ao definido preliminarmente devido a que a estimativa não considerar a descarga pelo descarregador de fundo da mesma forma que realizamos aqui 86 Curva Cota x Armazenamento P m Z ZoP m S m³ 000 5000 0 010 5010 1016 020 5020 2032 030 5030 3048 040 5040 4064 050 5050 5080 060 5060 6096 070 5070 7112 080 5080 8128 090 5090 9144 100 5100 10160 110 5110 11176 120 5120 12192 130 5130 13208 140 5140 14224 150 5150 15240 160 5160 16256 170 5170 17272 180 5180 18288 190 5190 19304 200 5200 20320 210 5210 21336 220 5220 22352 230 5230 23368 240 5240 24384 250 5250 25400 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 4950 5000 5050 5100 5150 5200 5250 5300 Volume Armazenado S em m³ Cota m Reservatório Exemplo Solução A próxima fase é o projeto do vertedouro e do descarregador de fundo 87 Descarregador de Fundo Forma da Seção de Saída Circular Tipo de Funcionamento Bocal Vazão Máxima de Saída Qmáx 880m³s Profundidade ùtil do reserv Hmáx 200m Coeficiente de Descarga Cd 062 Quantidade de Desc 500 Área Máxima do Descarregador Amáx 045m² Diâmetro Máximo Dmáx 076m Diâmetro Adotado D 080m Vazão Máxima Qmáx 873m³s Vertedouro Vazão Máxima de Dimens TR25 anos 555m³s Vazão Máxima do Desc De Fundo 1000m³s Vazão Máxima do Vertedouro 4550m³s Cota da Crista 5200m Coeficiente de Descarga Cd 170m12s Lâmina Máxima hmáx 050m Comprimento Efetivo da Crista Le 7571m Comprimento da Crista L 7600m Curva Cota x Vazão h m Cota m Q Desc Fundo m³s Q Vert m³s Q Total m³s 000 5000 000 000 000 010 5010 012 000 012 020 5020 049 000 049 030 5030 107 000 107 040 5040 179 000 179 050 5050 255 000 255 060 5060 326 000 326 070 5070 376 000 376 080 5080 358 000 358 090 5090 488 000 488 100 5100 534 000 534 110 5110 577 000 577 120 5120 617 000 617 130 5130 654 000 654 140 5140 690 000 690 150 5150 724 000 724 160 5160 756 000 756 170 5170 787 000 787 180 5180 816 000 816 190 5190 845 000 845 200 5200 873 000 873 210 5210 899 408 1308 220 5220 926 1155 2081 230 5230 951 2121 3072 240 5240 976 3265 4241 250 5250 Reservatório Exemplo Solução A próxima fase é o projeto do vertedouro e do descarregador de fundo 88 Descarregador de Fundo Forma da Seção de Saída Circular Tipo de Funcionamento Bocal Vazão Máxima de Saída Qmáx 880m³s Profundidade ùtil do reserv Hmáx 200m Coeficiente de Descarga Cd 062 Quantidade de Desc 500 Área Máxima do Descarregador Amáx 045m² Diâmetro Máximo Dmáx 076m Diâmetro Adotado D 080m Vazão Máxima Qmáx 873m³s Vertedouro Vazão Máxima de Dimens TR25 anos 555m³s Vazão Máxima do Desc De Fundo 1000m³s Vazão Máxima do Vertedouro 4550m³s Cota da Crista 5200m Coeficiente de Descarga Cd 170m12s Lâmina Máxima hmáx 050m Comprimento Efetivo da Crista Le 7571m Comprimento da Crista L 7600m Curva Cota x Vazão h m Cota m Q Desc Fundo m³s Q Vert m³s Q Total m³s 000 5000 000 000 000 010 5010 012 000 012 020 5020 049 000 049 030 5030 107 000 107 040 5040 179 000 179 050 5050 255 000 255 060 5060 326 000 326 070 5070 376 000 376 080 5080 358 000 358 090 5090 488 000 488 100 5100 534 000 534 110 5110 577 000 577 120 5120 617 000 617 130 5130 654 000 654 140 5140 690 000 690 150 5150 724 000 724 160 5160 756 000 756 170 5170 787 000 787 180 5180 816 000 816 190 5190 845 000 845 200 5200 873 000 873 210 5210 899 408 1308 220 5220 926 1155 2081 230 5230 951 2121 3072 240 5240 976 3265 4241 250 5250 1000 4562 5562 Reservatório Exemplo Solução A próxima fase é o projeto do vertedouro e do descarregador de fundo 89 Curva Cota x Vazão h m Cota m Q Desc Fundo m³s Q Vert m³s Q Total m³s 000 5000 000 000 000 010 5010 012 000 012 020 5020 049 000 049 030 5030 107 000 107 040 5040 179 000 179 050 5050 255 000 255 060 5060 326 000 326 070 5070 376 000 376 080 5080 358 000 358 090 5090 488 000 488 100 5100 534 000 534 110 5110 577 000 577 120 5120 617 000 617 130 5130 654 000 654 140 5140 690 000 690 150 5150 724 000 724 160 5160 756 000 756 170 5170 787 000 787 180 5180 816 000 816 190 5190 845 000 845 200 5200 873 000 873 210 5210 899 408 1308 220 5220 926 1155 2081 230 5230 951 2121 3072 240 5240 976 3265 4241 250 5250 1000 4562 5562 000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 000 050 100 150 200 250 Vazão Efluente Total m³s Profundidade m Reservatório Solução O próximo passo é a construção de uma planilha com os dados de Profundidade Armazenamento Cota Vazão Efluente e as variáveis da Equação Auxiliar Com isso são obtidos os termos desconhecidos da equação principal 90 t S Q f Qt 2 1 1 Planilha Geral Prof m S m Cota m Q Vert m³s Q Desc m³s 2Sdt m³s 2SdtQ Vert Q Desc m³s Q Eflu m³s 000 000 5000 000 000 000 000 000 010 101600 5010 000 012 1693 1705 012 020 203200 5020 000 049 3387 3436 049 030 304800 5030 000 107 5080 5187 107 040 406400 5040 000 179 6773 6952 179 050 508000 5050 000 255 8467 8722 255 060 609600 5060 000 326 10160 10486 326 070 711200 5070 000 376 11853 12229 376 080 812800 5080 000 358 13547 13904 358 090 914400 5090 000 488 15240 15728 488 100 1016000 5100 000 534 16933 17468 534 110 1117600 5110 000 577 18627 19204 577 120 1219200 5120 000 617 20320 20937 617 130 1320800 5130 000 654 22013 22668 654 140 1422400 5140 000 690 23707 24397 690 150 1524000 5150 000 724 25400 26124 724 160 1625600 5160 000 756 27093 27849 756 170 1727200 5170 000 787 28787 29573 787 180 1828800 5180 000 816 30480 31296 816 190 1930400 5190 000 845 32173 33018 845 200 2032000 5200 000 873 33867 34739 873 210 2133600 5210 408 899 35560 36868 1308 220 2235200 5220 1155 926 37253 39334 2081 230 2336800 5230 2121 951 38947 42019 3072 240 2438400 5240 3265 976 40640 44881 4241 250 2540000 5250 4562 1000 42333 47895 5562 Reservatório Solução O próximo passo é a construção de uma planilha com os dados de Profundidade Armazenamento Cota Vazão Efluente e as variáveis da Equação Auxiliar Com isso são obtidos os termos desconhecidos da equação principal 91 t S Q f Qt 2 1 1 Planilha Geral Prof m S m Cota m Q Vert m³s Q Desc m³s 2Sdt m³s 2SdtQ Vert Q Desc m³s Q Eflu m³s 000 000 5000 000 000 000 000 000 010 101600 5010 000 012 1693 1705 012 020 203200 5020 000 049 3387 3436 049 030 304800 5030 000 107 5080 5187 107 040 406400 5040 000 179 6773 6952 179 050 508000 5050 000 255 8467 8722 255 060 609600 5060 000 326 10160 10486 326 070 711200 5070 000 376 11853 12229 376 080 812800 5080 000 358 13547 13904 358 090 914400 5090 000 488 15240 15728 488 100 1016000 5100 000 534 16933 17468 534 110 1117600 5110 000 577 18627 19204 577 120 1219200 5120 000 617 20320 20937 617 130 1320800 5130 000 654 22013 22668 654 140 1422400 5140 000 690 23707 24397 690 150 1524000 5150 000 724 25400 26124 724 160 1625600 5160 000 756 27093 27849 756 170 1727200 5170 000 787 28787 29573 787 180 1828800 5180 000 816 30480 31296 816 190 1930400 5190 000 845 32173 33018 845 200 2032000 5200 000 873 33867 34739 873 210 2133600 5210 408 899 35560 36868 1308 220 2235200 5220 1155 926 37253 39334 2081 230 2336800 5230 2121 951 38947 42019 3072 240 2438400 5240 3265 976 40640 44881 4241 250 2540000 5250 4562 1000 42333 47895 5562 Reservatório Exemplo de Aplicação Solução O próximo passo é a construção da Planilha com a Propagação da Vazão através do reservatório onde se conhece o hidrograma de entrada e as vazões efluentes que são conduzidas para fora do reservatório através do descarregador de fundo Salientase que o vertedouro não deverá ser acionado para o evento com TR 10 anos 92 Reservatório Exemplo de Aplicação Resultado 93 Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 38 2280 27805 160 27050 755 Reservatório Exemplo de Aplicação Resultado 94 Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 38 2280 27805 160 27050 755 Interpolação linear a partir de Reservatório Exemplo de Aplicação Resultado 95 Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 38 2280 27805 160 27050 755 Planilha Geral Prof m S m Cota m Q Vert m³s Q Desc m³s 2Sdt m³s 2SdtQ Vert Q Desc m³s Q Eflu m³s 000 000 5000 000 000 000 000 000 010 101600 5010 000 012 1693 1705 012 020 203200 5020 000 049 3387 3436 049 030 304800 5030 000 107 5080 5187 107 040 406400 5040 000 179 6773 6952 179 Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 Reservatório Exemplo de Aplicação Resultado 96 000 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 0 25 50 75 100 125 150 Vazão m³s Tempo min I entrada m³s Q saída m³s Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 Reservatório Exemplo de Aplicação Resultado 97 000 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 0 25 50 75 100 125 150 Vazão m³s Tempo min I entrada m³s Q saída m³s 000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200 220 0 25 50 75 100 125 150 Lâmina dÁgua m Tempo min Profundidade m Crista do Vertedouro m Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 Reservatório Exemplo de Aplicação Conclusões 98 000 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 0 25 50 75 100 125 150 Vazão m³s Tempo min I entrada m³s Q saída m³s 000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200 220 0 25 50 75 100 125 150 Lâmina dÁgua m Tempo min Profundidade m Crista do Vertedouro m O NA foi inferior a 200m assim não houve vertimento e portanto o sistema está seguro para a vazão de projeto para TR10 anos A vazão máxima de saída foi inferior a 90 m³s Assim o critério de projeto estabelecido foi cumprido No entanto para uma bacia com pouco mais de 20 km² foi necessário um reservatório com uma profundidade total de 25 m e área de 80 x 130 m aprox Progapação de Vazão no Reservatório Intervalo de tempo dt 12000s Profundidade Inicial P 000m Vazão Efluente Máx Q saída 858m³s Nível Máximo de Água P 195m Tempo min Tempo s I entrada m³s It It1 Qt 2Sdt m³s P m 2Sdt m³s Q saída m³s 0 0 000 000 000 000 000 2 120 000 000 000 000 000 4 240 000 000 000 000 000 6 360 000 000 000 000 000 8 480 062 062 000 061 000 10 600 427 550 003 546 004 12 720 1138 2107 012 2087 021 14 840 2066 5271 030 5160 110 16 960 2912 10028 057 9721 308 18 1080 3408 15733 090 15245 488 20 1200 3413 21577 124 20946 631 22 1320 3038 26766 154 26031 736 24 1440 2361 30693 177 29887 806 26 1560 1573 33015 190 32170 845 28 1680 917 33816 195 32959 858 30 1800 460 33478 193 32626 852 32 1920 179 32413 186 31578 835 34 2040 035 30956 178 30146 810 36 2160 000 29370 169 28588 783 Reservatório Exemplo de Aplicação Conclusões 99 000 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 0 25 50 75 100 125 150 Vazão m³s Tempo min I entrada m³s Q saída m³s 000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200 220 0 25 50 75 100 125 150 Lâmina dÁgua m Tempo min Profundidade m Crista do Vertedouro m Caso se deseje otimizar as dimensões do reservatório devese fazer uma nova verificação Vale lembrar que qualquer alteração nas características das estruturas de descarga ou na curva de armazenamento altera o resultado da propagação portanto todo o processo deve ser refeito Adaptado de 100 Caderno de Encargos do Departamento de Esgotos Pluviais DEP de Porto AlegreRS CANHOLI A L Drenagem Urbana e Controle de Enchentes 2ª ed São Paulo Oficina de Textos 2014 384 p GOLDENFUM Joel 2017 Notas de Aula Hidrologia II MARQUES Marcelo G TEIXEIRA Eder 2015 Notas de Aula Estruturas Hidráulicas MARQUES Marcelo G 2015 Notas de Aula Estações de Recalque MACINTYRE A J 2013 Bombas e Instalações de Bombeamento 2ª ed Rio de Janeiro LTC PCRJ 2010 Instruções Técnicas para Elaboração de Estudos hidrológicos e Dimensionamento Hidráulico de Sistemas de Drenagem Urbana PMPA 2005 Plano Diretor de Drenagem Urbana Manual de Drenagem urbana Vol VI Pontes P 2015 Notas de Aula Hidrologia Aplicada Miguez G M Veról A P Rezende O M 2015 Drenagem Urbana do projeto tradicional à sustentabilidade Rio de Janeiro Elsevier BAPTISTA M LARA M Fundamentos de Engenharia Hidráulica 3ª ed Belo Horizonte UFMG 2010 473 p