DRENAGEM URBANA
Atualização do Plano Diretor de Macrodrenagem de Ribeirão Preto
Semana do Meio Ambiente
01 a 05 de Junho
Ribeirão Preto, 03 de Junho de 2009
Swami Marcondes Villela
CONTROLE DE ENCHENTES
O lucro é avaliado pela diminuição dos prejuízos.
Quem paga o prejuízo é, quase sempre, o particular.
Depois de uma catástrofe o poder público toma medidas
corretivas, mas o prejuízo sofrido não é reembolsado.
Cabe ao poder público planejar e fazer obras buscando
o dinheiro de impostos. Leis sobre o uso do solo
ajudam.
Só existem dois meios de evitar inundações: ter canais
que permitam a veiculação da vazão necessária, ou
represar as águas para regularizar os picos de cheias a
valores que os canais possam transportar.
PLANO DIRETOR DE MACRODRENAGEM
Diagnóstico da situação atual.
Previsão do conjunto de intervenções do poder
público.
Na avaliação das várias soluções, cabe ao
poder público atender os reais e possíveis
pleitos da sociedade.
Ferramentas para o diagnóstico e o
planejamento: a principal é um software que
responda bem à entrada de dados e que os
dados sejam confiáveis.
Chuvas Intensas - IDF
DF de Serrana
Ribeirão
Preto não possui equação IDF aceita pelo DAEE
Localidade mais próxima
Posto do Município de Serrana (para 10 ≤ t ≤ 1440 min)
it,T=39,8213(t+25)–0,8987+ 9,1245(t+15)–0,8658.[–0,4786–0,9085ln ln(T/T–1)]
A CHUVA NÃO É A RESPONSÁVEL PELA INUNDAÇÃO, É O
AGENTE DEFLAGRADOR. IMPORTAM ACOMPANHAMENTO
TÉCNICO PERMANENTE, MONITORAMENTO DA SITUAÇÃO,
IMPLANTAÇÃO DE NÍVEIS DE ALERTA, DEFINIÇÃO DE
RESPONSABILIDADES E DECISÕES E AÇÕES RÁPIDAS.
Chuvas Intensas – Método Huff
100%
90%
80%
70%
intensidade
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
duração
Intensidade dos críticos
60%
70%
80%
90%
100%
Infiltração
Penetração da água no solo
Taxa de Infiltração: é a velocidade ou intensidade da
penetração da água no solo (mm/hora, mm/dia, etc.)
Infiltração acumulada: é a quantidade de água total infiltrada
após um determinado tempo (mm)
Fatores que influem na infiltração:
Umidade do solo;
Geologia;
Ocupação do solo;
Topografia.
Definições
P: chuva total
Pe: chuva excedente
Ia: infiltração inicial
Fa: infiltração após início
do escoamento superficial
direto
S: infiltração potencial
máxima
Para parametrizar estas curvas, o SCS criou um adimensional
denominado CN (“curve number”), que possui as seguintes
propriedades:
• 0 < CN < 100
• para áreas impermeáveis CN = 100
• para outras superfícies CN < 100
O número da curva CN e a infiltração potencial S
estão relacionados através da seguinte expressão:
 1000

S(mm ) = 25,4 ⋅ 
− 10 
 CN

Valores de CN
Estudando os resultados de diversas bacias, o SCS chegou a
seguinte relação:
Ia = 0,2 ⋅ S
Substituindo na equação anterior:
2
(
P − 0,2 ⋅ S)
Pe =
P + 0,8 ⋅ S
, P > (0,2 ⋅ S)
Aplicação
Classificar o tipo de solo existente na bacia
Determinar a ocupação predominante
Com a tabela do SCS para a Condição de Umidade II determinar o valor de
CN
Corrigir o CN para a condição de umidade desejada
No caso de existirem na bacia diversos tipos de solo e ocupações,
determinar o CN pela média ponderada
Exemplo: dado o hietograma de projeto ...
mm
20
15
10
5
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Horas
Horas
mm
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
5
10
20
15
10
5
e adotando-se o valor de CN (por exemplo, CN= 65), deve-se aplicar a fórmula
do SCS da seguinte maneira:
2
(
P − 0,2 ⋅ S)
Pe =
P + 0,8 ⋅ S
Horas
Chuva
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
5
10
20
15
10
5
Ch. Acum. Ch. Exc. Acum. Hietogr. Exc.
5
15
35
50
60
65
0,0
0,08
5,80
13,81
20,20
23,63
1. acumulam-se as precipitações do hietograma
2. aplica-se a fórmula às precipitações acumuladas
3. diferencia-se para obter o hietograma excedente
0,0
0,08
5,72
8,01
6,39
3,43
Hietograma excedente
mm
20
Horas
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
15
10
5
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Horas
Ptot Pexc
5
10
20
15
10
5
0
0,08
5,72
8,01
6,39
3,43
O Hidrograma do SCS
• método sintético desenvolvido para pequenas bacias rurais nos EUA e
também adaptado para áreas urbanas
• formas do hidrograma: triangular (simplificado) e adimensional
• amplamente utilizado em bacias urbanas
Definições
• tr: duração da chuva
• tp: tempo entre metade da chuva e o
instante de pico
• Tp: instante de pico
Tp = tr / 2 + tp
Roteiro de cálculo para obtenção do hidrograma unitário
adimensional
• adotar um valor de tr (duração da chuva)
• calcular tp (tp = 0,6 Tc), onde Tc é o tempo de concentração da bacia
tr
Tp = + tp
2
(
0,208 ⋅ A km
Qp =
Tp (h )
2
)
Atenção: Qp (m3/s) é a vazão de pico para uma chuva excedente de
1mm sobre a bacia !
Como transformar o hidrograma unitário adimensional no
hidrograma de escoamento superficial direto da bacia?
• chuva com duração tr e altura excedente de 1 mm:
basta multiplicar os valores do eixo horizontal do hidrograma
unitário por Tp e os valores do eixo vertical por Qp
• chuva com duração tr e altura excedente de H mm:
basta multiplicar os valores do eixo horizontal do hidrograma
unitário por Tp e os valores do eixo vertical por (Qp x H)
E se a chuva tiver duração maior do que tr?
Escoamento em canais
Regime permanente
uniforme
Equação
V =C⋅
Equação
V =
de Chézy (C
de Chézy)
de Manning
(n de Manning)
Rh ⋅ I 0
2
1
⋅ Rh 3 ⋅ I
n
2
1
Q = ⋅ A ⋅ Rh 3 ⋅
n
I
Escoamento em canais
Escoamento gradualmente variado
Standard
Step
Simples utilização e programação
Canais com seções prismáticas
Declividades e rugosidades constantes
Escoamento
dinâmico
Equação de Saint-Venant
Será utilizado para verificação se seções
específicas e situações realmente necessárias
Escoamento em canais
Amortecimento de enchentes em canais
Muskingum
Estimar K (tempo médio de trânsito da onda no
canal)
Estimar X (fator de ponderação das vazões)
Muskingun-Cunge
K e X são calculados
Saint-Venant simplificada
L
K=
m ⋅ V0

Q0 T0 
1 −

0
,
5
X
=
⋅
Escoamento Cinemático
 S 0 ⋅ m ⋅V0 ⋅ L 
Saint-Venant simplificada
m
Q
=
α
⋅
A
Equação da continuidade
Propagação em canais
MACRO-DRENAGEM - MÉTODOS
Cálculo da Vazão Máxima de Projeto e Vazão Catastrófica
Extrapolação de Vazão utilizando IDF
Extrapolação de Vazão utilizado dados de série histórica (postos
pluviométricos e fluviométricos)
Log-Pearson Tipo III
Gumbel Tipo I
Amortecimento dos Picos de Cheias
Muskingum
Muskingun-Cunge
Escoamento Cinemático
Propagação de Cheias em Canais
Modelagem Computacional
PLANO DIRETOR DE MACRO-DRENAGEM
Objetivos:
Diagnosticar problemas atuais e prever cenários futuros;
Estudar a viabilidade técnica-econômica e ambiental das alternativas
de dispositivos de drenagem;
Pré-dimensionar e priorizar a implantação dos dispositivos de
drenagem previstos.
Dispositivos:
Galerias
Canais
Reservatórios para Contenção de Cheias
Medidas Compensatórias em Drenagem Urbana
Bacias de detenção;
Trincheiras de Infiltração;
Planos de Infiltração;
Bioretenção;
Pavimentos Permeáveis.
PLANO DIRETOR
Plano Diretor de Macro-drenagem, 2002:
Proposta a implantação de diversos dispositivos de
Macro-drenagem divididos em 3 fases, para
atendimento dos períodos de retorno de 10 e 25 anos.
POR QUE ATUALIZAR?
Período 2002-2009:
Os dispositivos previstos não foram
implementados;
Expansão da área urbanizada - aumento da
impermeabilização (Condomínios horizontais e
outros parcelamentos de solo)
PLANO DIRETOR 2009
Previsto para Dezembro 2009, contempla 6 fases:
Elaboração de base gráfica
Levantamento de dados existentes e plano de trabalho
Visitas Técnicas, Levantamentos específicos e
Apresentação do Modelo Computacional
FASE ATUAL
Simulação dos cenários e Proposição de Dispositivos e
Medidas não-estruturais
Adequação dos dispositivos existentes e previamente propostos
Apresentação de Minuta de Lei Municipal, Treinamento do
Corpo Técnico e Apresentação Final do Plano Diretor
Modelagem
Computacional
Fonte: TUCCI, 2005
DrenÁgua 2009
Desenvolvido em Compac Visual Fortran 66
Entrada de dados;
Cálculo do hietograma de projeto;
Cálculo dos hidrogramas das bacias de contribuição;
Cálculo dos hidrogramas das seções;
Cálculo do coeficiente de deflúvio de cada seção e bacia;
Obtenção da área de drenagem do sistema;
Obtenção do tempo de concentração do sistema;
Obtenção dos picos de vazão e velocidade do sistema;
Arquivamento dos resultados da simulação;
Visualização de resultados.
Fonte: RIGHETO, PORTO e VILLELA – 1993
Sub-bacias
Foram traçadas aproximadamente 330
sub-bacias, divididas em 18 corpos
d’água, pertencentes às bacias do
Ribeirão Preto e do Córrego das
Palmeiras
Base – Mapa Cadastral com
curvas de nível m/m
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Identificação de Trechos e Interferências
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Corpo d’água
Trechos
Visitados
Córrego das Palmeiras
14
Ribeirão Preto
58
Córrego Condonim
9
Córrego do Tambori
10
Córrego da Limeira
10
Córrego Olhos D’água
2
Córrego Serraria
9
Córrego do Horto
4
Córrego Laureano
11
Córrego Monte Alegre
14
Córrego Vista Alegre
7
Córrego Retiro do Saudoso
35
Córrego do Botânico
18
Córrego dos Catetos
5
Córrego da Antártica
11
Córrego do Tanquinho
23
Córrego dos Campos
26
Córrego da Macaúba
11
Visitas Técnicas
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Ri o Pard o
Rio Pardo
Ri o Pard
o
Rio Pa rdo
Ri o Pard
o
Córrego das Palmeiras
Reservatório Existente
Cond. Vila de Itália
Proposta – Pequeno
Barramento
Rod. Anhanguera
Proposta – Reservatório
Rod. Antonia Mugnatto Marincek
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Ri o Pa rdo
Ri o Pa rd
o
Ri o Pa
ro
d
Ri o Pa rdo
R io Pa
rd o
Ribeirão Preto
Reservatório existente
Jardim Delboux
Reservatório existente
Bonfim Paulista
Reservatório existente
Santa Tereza
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Ribeirão Preto
Proposta – Polders laterais
Travessia T21 do encontro da Rua Cardeal
Arcoverde com Rua Primo Tronco –
Vila Virgínia
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Ribeirão Preto
Proposta – Retificação de curvatura
Confluência Ribeirão Preto e
Córrego da Antártica
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Córrego Retiro do Saudoso
Proposta – Reservatório integrado à Parque Linear em projeto
Travessia Av. Celso Charuri próximo à Rodovia Anhanguera
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Córrego dos Catetos
Proposta – Reservatório
Próximo à nascente
Proposta – Reservatório
Travessia Maria de J. Condeixa
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Simulação DrenÁgua 2009
Bacia – Córrego dos Catetos
35
bacia CA01
bacia CA02
bacia CA03
30
vazão (m³/s)
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
tempo (min)
120
140
160
180
200
Hidrogramas por Sub-bacias – sem amortecimento
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Simulação DrenÁgua 2009
Bacia – Córrego dos Catetos
35
bacia CA01
bacia CA02
bacia CA03
30
vazão (m³/s)
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
tempo (min)
Hidrogramas por seção
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Simulação DrenÁgua 2009
Bacia – Córrego dos Catetos
35
bacia CA01
30
seção CA01.01
vazão (m³/s)
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
tempo (min)
Hidrograma com amortecimento – Reservatório a montante
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
Simulação DrenÁgua 2009
Bacia – Córrego dos Catetos
35
vazão afluente
30
vazão efluente
vazão (m³/s)
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
tempo (min)
Hidrograma Final com amortecimento – dois reservatórios
Fonte: SHS Consultoria e Projetos de Engenharia, 2009
OPERAÇÃO DO SOFTWARE
DrenSHS
Bragança Paulista
(sair da apresentação e abrir arquivo
Dren_shs_06_03_09)
Nosso trabalho não é mais que um
pequeníssimo esforço na obra de
fazer Ribeirão Preto um local mais
adequado à vida do homem a
caminho da sua evolução para o
bem.
Obrigado