Curva dos 100 anos: prevenções ao
ordenamento urbano
Manejo de águas pluviais
Manejo de águas pluviais
• Quantidade de água
• Microdrenagem (definição não existe)
• Macrodrenagem
• Qualidade da água
• Ecologia (meio ambiente)
Triângulo relacionado ao tomador de
decisões
• Manejo de águas pluviais:
QUANTIDADE
Enchente
Bacia Hidrográfica
divisor das águas é o limite da bacia
rede de canais
Bacias e microbacias
• As bacias e microbacias hidrográficas são unidades
obrigatórias para a abordagem do planejamento
urbano (Maricato, 2001).
Ciclo hidrológico natural
tentamos manter o ciclo hidrológico: voltar ao que existia
Pluviômetro
com proveta graduada interna
P (mm)= r 2 h/R
h=altura da água na proveta
India (rede), 400 ac; Palestina, 100ac, China 1300 dc, Coreia, 1500 dc.
Pluviógrafo de flutuador
Precipitações médias mensais de
Caraguatatuba
Mês
T
P
(°C)
(mm)
Jan
28,0
303
Fev
28,3
292
Mar
27,6
255
Abr
25,1
177
Mai
22,5
121
Jun
21,1
106
Jul
20,9
80
Ago
22,7
108
Set
23,9
176
Out
25,2
271
Nov
26,4
266
Dez
27,2
288
TOTAIS
2.443
• Hietograma
• Usar Huff primeiro quartil com 50% de
probablidade
Huff, 1990, Kentucky para áreas até 1.037km2
Primeiro quartil para chuvas menores ou igual a 6h (+comum);
Segundo quartil para chuvas de 6,1h a 12h;
Terceiro quartil para chuvas entre 12,1h a 24h e o
Quarto quartil para chuvas maiores que 24h.
(Segundo quartil usado na Usina de Belo Monte no rio Xingu, chuva de 24h, intervalo de 1h,
Tr=2anos, Tr=10anos e Tr=100anos)
Curvas acumuladas de Huff para os
Quartís: I, II, III e IV
• Período de retorno
Período de retorno
P=1/T
T= freqüência
P=probabilidade
• É o período de tempo em que um
determinado evento hidrológico é igualado ou
superado pelo menos uma vez.
– Galerias de águas pluviais prediais e públicas ≥ 25
anos ( P=1/25=0,04 4%)
– Reservatório de detenção dentro do lote: 25anos
– Rios e canais : Tr=100 anos (P=1/100 =1%)
– Bueiros: ≥ 100anos
Níveis de enchentes
Mapa com a inundação
chuva de 100anos (
)
USA Fema-Federal Management Emergency Agency
Leed: piso 1,5m acima de Tr=100anos
(não há lei e nem normas mundiais)
Como calcular a curva dos 100anos?
• Primeiro: calcular a vazão de pico na seção escolhida para Tr=100anos.
• Segundo: temos a vazão e um perfil da seção no local.
• Terceiro: adote uma altura y qualquer e calcular a vazão Q100 calculada
usando a equação de Manning.
• Q= (1/n) x Ax R (2/3) x S0,5
• A= área molhada (m2)
• S= declividade (m/m)
• Se Q calculado for igual a Q100 OK, caso contrario aumente ou
diminua o valor de y até achar a vazão Q100 calculada.
• Quarto: o método é feito por tentativas para cada seção.
Politécnica de Milão, Itália
I plani de drenaggio urbano
Prof. Dr. Giulio De Marchi
Diretrizes européias: 200 60/CE e 2007 60/CE
Adaptação para a Itália
Área A
Tr= 100anos
Área B
Tr=200 anos
Área C: Área de inundação catastrófica
Tr=500 anos
(Inglaterra usa devido mudanças climáticas)
(Mississipi, 1993 inundação, Paraibuna, 2011-SP Brasil)
Leito menor Tr=2anos
(afastamento 15m (?), Código Florestal)
Leito maior Tr=100anos
(Enchentes)
• Projeto de lei federal
• Curva dos 100anos
Projeto de Lei Federal para curva dos
100anos
• Minuta de projeto de lei federal: curva dos 100 anos
•
• Cria o mapa da curva de 100anos nos córregos e rios outras providências.
•
• Artigo 1. O governo de cada estado colocará a disposição do público a
cada 5 anos mapas das áreas de enchentes relativos à curva obtida com
período de retorno de 100anos em todos os córregos e rios do município
localizados na área urbana e rural.
• Artigo 2. Os mapas deverão ser refeitos de cinco em cinco anos, levandose em conta o aumento da área impermeável, mudanças no uso do solo
e possíveis mudanças climáticas. A área da curva dos 100anos poderá
sofrer alterações com a construção de reservatórios de detenção e
aumento da infiltração de água no solo.
•
Projeto de Lei Federal para curva dos
100anos
• Artigo 3. O horizonte mínimo do projeto será de 20anos.
• Artigo 4. As novas construções a serem aprovadas dentro da
curva dos 100anos atenderão exigências específicas da
Prefeitura de modo a preservar vidas humanas e bens
materiais. A áreas externas à área da inundação com altura
de até 0,30m referente a curva dos 100anos poderá ser
construída.
• Artigo 5. Fica proibido haver novas construções na área
abaixo da cota de inundação mais de 0,30m de profundidade
definida pela curva dos 100anos.
•
Ilha de Calor
• a) plantar árvores
• b) pintar os telhados de branco (CDHU+LEED+EPUSP Ilhabela)
• c) telhado verde (projeto de norma ABNT, projeto de lei CMSP)
• ∆t= 2,96 x log P – 6,41 (para cidades americanas)
• ∆t= 2,01 x log P – 4,06 (para cidades européias)
• P= população em habitantes
• Urbanização e aumento das precipitações de
curta duração
Slope das curvas de duração
Canadá,
Conference anual de civil engineering, junho, 2002
data base: 1975
Aumento das precipitações de curta duração devido a urbanização
(Canadá, British Columbia 2002)
Efeito da urbanização
Carter, 1961, Anderson, 1970, Dunne e Leopold, 1978in ASCE, 1996 Hydrology
• f= 1 + 1,5 U
• f= fornece o aumento relativo do aumento do
pico da descarga
• U= fração da área impermeável
• Exemplo:
• 10% de aumento na área impermeável
• f= 1 + 1,5x0,1= 1,15 ( 15% de aumento na
vazão de pico)
Exemplo de equação de chuva intensa
de Caraguatatuba
•
•
•
•
•
•
•
•
Latitude: 23 ⁰ 37´ 13”
Longitude: 45⁰ 24´ 47”
K=702,441 a=0,163 b=25,000 c=0,581
K. Tra
I = ------------------------ (mm/h)
(t+b) c
Tr= período de retorno (anos)
t= tempo de concentração (min)
El Niño Oscilação Sul (ENOS)
• El Nino
• Intervalo de 2 anos a 10anos. Média 5anos
• Aquecimento da água no Oceano Pacifico no
dia de Natal perto do Peru: El Nino. Dura
12meses a 18meses
• Ao contrário, Resfriamento: La Nina
• Campinas: correlação trimestral com eventos
do El Nino.
Em Nino dezembro, janeiro e fevereiro
• Maré: considerar nos cálculos minimo de
• 2,00m
• Análise do gradiente hidráulico
Extravasamento de um PV quando o gradiente
hidráulico está acima da tampa do PV
Conduto Forçado
Maré alta; nível alto de um rio; nivel alto do tailwater
Fórmula de Hazen-Willians, perdas de cargas localizadas, máximo 0,50m do piso da rua
•
Microdrenagem
Microdrenagem
Poços de visita, galerias, caixa de ligação, boca de lobo
ASCE, 1992: boas práticas- a água não chegar na rua próxima
Método em microdrenagem
• Método Racional usando Tr=25anos e em
lugares especiais Tr=50anos
• (tubos, galerias, bocas de lobo)
Ligações de esgoto sanitário e águas
pluviais
Brasil adota sistema separador absoluto, isto é, esgoto separado das águas pluviais
Grade; Boca de leão
Boca de lobo; slotted
Guia e Sarjeta
velocidade na sarjeta =3,0m (P.S.W.) 3,5m/s ou 4m/s
(entrada máxima <15cm Cuidado !!!)
Dimensionamento de galerias
Método Racional, maior tc para o ponto considerado
Risco para pedestres serem escorregar
ou ser levados pela enxurrada
(CIRIA)
• Risco do pedestre ser levado pela enxurrada
y . V ≤ 0,5m2/s
• Risco do pedestre escorregar na enxurrada
y . V2 < 1,23m3/s2
• y < 0,20m (via pública)
• y < 0,30m (rodovia)
• Bueiro
Dimensionamento errado do bueiro
(máximo duas seções conforme FHWA)Quantidade
FHWA:
bueiro c/máximo duas células
Casos: entupimento
Cuidado com o número de Froude e número de Vedernikov
• Métodos de cálculos
Instalações prediais pluviais
Calha Tr=25anos
Métodos de cálculos de canais e rios
• Método Racional até 2km2 de área da bacia
• Método do SCS (Soil Conservation Service)
•
•
•
•
Método I-PAI-WU
Método de Ven Te Chow
Método de Clark
Método de Snyder
Pontes
•
•
•
•
•
Hidráulica de pontes para Tr=100anos
Estudo de erosão na ponte para Tr=200anos
Verificar remanso a montante
Máximo de remanso: 0,30m
Considerar o lançamento no mar com altura
da maré de 2,00m.
Horizonte de projeto
• Horizonte de projeto: 20anos
• Não há normas técnicas da ABNT para
drenagem de águas pluviais em logradouros
públicos (somente instalações de águas pluviais prediais possuem norma)
Período de retorno
P=1/T
T= freqüência
P=probabilidade
• É o período de tempo em que um
determinado evento hidrológico é igualado ou
superado pelo menos uma vez.
– Galerias de águas pluviais prediais e públicas ≥ 25
anos ( P=1/25=0,04 4%)
– Reservatório de detenção dentro do lote: 25anos
– Rios e canais : Tr=100 anos (P=1/100 =1%)
– Bueiros: ≥ 100anos
• Debris flow
Desastre março 1967
• Debris flow (Avalanches; Fluxo de detritos): cascalho, areia, lama,
galhos, troncos de árvores, blocos de rocha etc.
• Tempo: segundos a poucos minutos
• Velocidade: 5m/s a 20m/s
• Vazão de detritos= 10 a 20 vezes vazão de cheia de água
• Pressões de impacto: 30 KN a 1000KN/m2
• Declividade de 5 graus a 15 graus
• Caraguatatuba
–
–
–
–
–
–
120 mortos, 400 casas destruídas
700 escorregamentos de terra
Danos na rodovia dos Tamoios
Chuva em 24h: 420mm/dia (517mm/dia)
Dois dias: 586mm/2 (695mm/2dias)dias
Estudos prof. Dr. Faiçal Massad (EPUSP)
Debris flow
• Existem obras mitigadoras
• Cálculos aproximados da velocidade v, volume V,
vazão Q, comprimento B.
• Determinados canais de água servirão para
transporte de lama, árvores e matacões.
–
–
–
–
Frequência: 100anos ou 200 anos
USA, British Columbia: 500 anos para Q de debris flow
Áustria: 150 anos
Japão: não especifica o período de retorno
Manejo de águas pluviais:
Qualidade
Amostradores de águas pluviais
BMP
Teoria do first flush
(90% reduzirá 80% do TSS)
P=25mm
BMP
Volume de reservatório (WQv) para melhoria da
qualidade das águas pluviais
Schueler
Rv = 0,05 + 0,009. AI
WQv= (P/1000) . Rv . A
Sendo:
WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3);
Rv= coeficiente de escoamento volumétrico;
A= área da bacia (m2);
AI= área impermeável (%) e
P= first flush ou carga de lavagem = 25mm de precipitação.
•
• Pavimento modular
• (concreto ou PVC)
Pavimento modular
BMP
Pavimento modular
Pavimento modular
Pavimento modular
Pavimento modular
Pavimento modular
BMP
Pavimento modular
Area ≤ 2ha S ≤ 5%
Lençol freático: 1,20m K≥3,6mm/h (CIRIA)
Eficiência do pavimento modular
Pavimento modular
• Abaixam a temperatura cerca de 9ºC
• Alternativas para diminuir os efeitos da ilha de
calor:
• árvores, pintar o telhado de branco, telhado
verdes e pavimentos permeáveis.
Pavimento modular
• Há dois tipos básicos;
• Tipo A - Quando toda a água é infiltrada
• Tipo B - Nada é infiltrado
Pavimento modular
Tipo A-Quando toda a água é infiltrada
Pavimento modular
Tipo B – nada se infiltra
A água toda é drenada
• Trincheira de infiltração
Trincheira de infiltração
dura 15anos; lençol freatico: 1,20m ou 1,50m;
Trincheira de infiltração
custo C (US$)=1317 x V 0,63
Trincheira de infiltração
solo tipo A ou B
pedra britada 3 (25mm a 35mm)
Inftiltração 7mm/h a 60mm/h
• Canal gramado
Canal gramado
Canal gramado
(ao longo fazemos faixa de filtro gramada)
Melhoria da qualidadade das águas pluviais através da filtração
Quase não há infiltração no solo
• Caixa de captação de óleos e graxas
• Remove hidrocarbonetos (querosene, benzeno, gasolina, óleo, diesel etc)
• Remove 60% de sedimentos (TSS)
• Uso:
•
•
•
•
Posto de gasolina
Pista de aeroportos
Estacionamento de veículos
Estrada de rodagem asfaltadas
Posto de gasolina
Aeroportos
Estacionamento de veículos
Estrada de rodagem
Caixa de captação de óleos e graxas
(gravidade, normas API para glóbulos maiores ou iguais a 150µm e reduz o efluente
para 50mg/L de óleos e graxas)
Área máxima de 4.000m2
Placas coalescentes
(para glóbulos iguais ou maiores que 60µm e reduzem efluente para 10mg/L de óleos e graxas)
Placas coalescentes
Caixa de retenção de óleo e sedimentos
• Reservatório de detenção estendido
Reservatório de detenção estendido:
quantidade + qualidade
Reservatório de detenção
(Método Racional: até 3km2)
•
•
•
•
•
V= 0,5 x (Qpós – Qpré ) tb x 60
Sendo:
V= volume (m3)
Qpós = vazão de pico no pós-desenvolvimento (m3/s)
Qpré = vazão de pico no pré-desenvolvimento (m3/s)
• tc= tempo de concentração no pós desenvolvimento (min)
• tb= 3 x tc
Pico de enchentes
pré e pós desenvolvimento
Frederick Law Olmsted, arquiteto
Parque do Fens- Boston:
Quantidade +qualidade -1877
Reservatório de detenção estendido
Reservatório de detenção estendido
(enchente+melhoria da qualidade das aguas pluvais)
Reservatório de detenção estendido
• Sugestão:
• Area acima de terreno > 10.000m2 obrigar a
fazer reservatório de detenção estendido
(quantidade +qualidade).
• Existe lei estadual para áreas impermeáveis
acima de 500m2
• Seminário sobre drenagem urbana em regiões
litorâneas
• 3 de julho de 2012
• Caraguatatuba
• Engenheiro civil Plinio Tomaz
• E-mail: [email protected]
• Site: www.pliniotomaz.com.br
• Celular (11) 8181-6484