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 Hidrográficadivisor 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 naturaltentamos manter o ciclo hidrológico: voltar ao que existia

Pluviômetrocom proveta graduada interna

P (mm)= r 2 h/Rh=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

MêsT  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 retornoP=1/T

T= freqüênciaP=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, ItáliaI plani de drenaggio urbano

Prof. Dr. Giulio De Marchi

Diretrizes européias: 200 60/CE e 2007 60/CEAdaptação para a ItáliaÁrea ATr= 100anos

Área BTr=200 anos (Inglaterra usa devido mudanças climáticas)

Área C: Área de inundação catastrófica Tr=500 anos (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, levando-se 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 urbanizaçãoCarter, 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 ForçadoMaré 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

MicrodrenagemPoços 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 leãoBoca de lobo; slotted

Guia e Sarjetavelocidade na sarjeta =3,0m (P.S.W.) 3,5m/s ou 4m/s

(entrada máxima <15cm Cuidado !!!)

Dimensionamento de galeriasMétodo 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: entupimentoCuidado 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 retornoP=1/T

T= freqüênciaP=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

BMPTeoria do first flush

(90% reduzirá 80% do TSS)P=25mm

BMPVolume de reservatório (WQv) para melhoria da qualidade

das águas pluviaisSchueler

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 (%) eP= 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 modularArea ≤ 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 modularTipo A-Quando toda a água é infiltrada

Pavimento modular Tipo B – nada se infiltraA água toda é drenada

• Trincheira de infiltração

Trincheira de infiltraçãodura 15anos; lençol freatico: 1,20m ou 1,50m;

Trincheira de infiltraçãocusto C (US$)=1317 x V 0,63

Trincheira de infiltraçãosolo 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 filtraçãoQuase 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, arquitetoParque 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: pliniotomaz@uol.com.br• Site: www.pliniotomaz.com.br

• Celular (11) 8181-6484