12.Captação Superficial

CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS

Escola PolitEscola Politéécnica da USPcnica da USP

Departamento de Engenharia HidrDepartamento de Engenharia Hidrááulica e Sanitulica e Sanitááriaria

PHD 2412 PHD 2412 –– Saneamento 2 Saneamento 2

Prof. Dr. Milton Prof. Dr. Milton TomoyukaTomoyuka TsutiyaTsutiya -- Prof. Titular Pedro AlProf. Titular Pedro Aléém Sobrinhom Sobrinho

CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUPERFICIAISCAPTACAPTAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁGUA SUPERFICIAISGUA SUPERFICIAIS

É um conjunto de estruturas e dispositivos, construídos ou montados junto a um manancial, para a retirada de água destinada a um sistema de abastecimento.

CAPTAÇÃO DE ÁGUA SUPERFICIAISCAPTACAPTAÇÇÃO DE ÃO DE ÁÁGUA SUPERFICIAISGUA SUPERFICIAIS

As obras de captação devem ser projetadas e construídas para:

• Funcionar ininterruptamente em qualquer época do ano

• Permitir a retirada de água para o sistema de abastecimento em quantidade suficiente ao abastecimento e com a melhor qualidade possível

• Facilitar o acesso para a operação e manutenção do sistema

Mananciais superficiais:• Córregos• Rios• Lagos• Represas

MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIAL

Manancial → fonte para o suprimento de água


Requisitos mínimos dos mananciais:

• Aspectos quantitativos

• Aspectos da qualidade:- Físico- Químico- Biológico- Bacteriológico

• Urbanização• Erosão e assoreamento• Recreação e lazer• Indústrias e minerações• Resíduos sólidos• Córregos e águas pluviais• Resíduos agrícolas• Esgotos domésticos


Principais fatores que alteram a qualidade da água dos mananciais:

• Caráter corretivo → medidas que visam corrigir uma situação existente, para melhorar a qualidade das águas

• Caráter preventivo → medidas que evitam ou minimizam a piora na qualidade das águas

MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMedidas de controleMedidas de controle

• Implantação de ETEs nas fontes poluidoras localizadas na bacia hidrográfica do manancial

• Medidas aplicadas ao manancial– Eliminação de microrganismos patogênicos– Remoção de algas– Combate a insetos, crustáceos e moluscos– Remoção do lodo– Aeração da água– Eliminação da vegetação aquática superior

MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALControle corretivoControle corretivo

• Implantação do sistema de coleta e transporte de esgoto

• Planejamento do uso e ocupação do solo• Controle da erosão, do escoamento

superficial e da vegetação• Controle da qualidade da água das represas• Avaliação prévia de impactos ambientais

MANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALMANANCIAL SUPERFICIALControle corretivoControle corretivo

Água potável → água para consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos, atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos à saúde

QUALIDADE DA ÁGUAQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUAGUA

Padrão de potabilidade → define o limite máximo para cada elemento ou substância química –Portaria nº 518, de 25/03/2004 – Ministério da Saúde


Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidade

Padrões de potabilidade de água de acordo com a Portaria no 518 – Ministério da Saúde.

I – Microbiológico

Parâmetro Valor Máximo Permitido (VMP)

Água para consumo humano Escherichia coli ou coliformes termotolerantes Ausência em 100 mL

Água na saída do tratamento Coliformes totais Ausência em 100 mL

Água tratada no sistema de distribuição (reservatórios e rede) Escherichia coli ou coliformes termotolerantes

Ausência em 100 mL

Coliformes totais

Sistemas que analisam 40 ou mais amostras por mês: ausência em 100 mL em 95% das amostras examinadas no mês; Sistemas que analisam menos de 40 amostras por mês: apenas uma amostra poderáapresentar mensalmente resultado positivo em 100 mL

QUALIDADE DA ÁGUA

QUALIDADE QUALIDADE DA DA ÁÁGUAGUA

Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidade

II – Substâncias químicas – Portaria no 518 – Ministério

da Saúde

Parâmetro Unidade VMP

Antimônio mg/l 0,005

Arsênio mg/l 0,01

Bário mg/l 0,7

Cádmio mg/l 0,005

Cianeto mg/l 0,07

Chumbo mg/l 0,01

Cobre mg/l 2

Cromo mg/l 0,05

Fluoreto mg/l 1,5

Mercúrio mg/l 0,001

Nitrato (como N) mg/l 10

Nitrito (como N) mg/l 1

Selênio mg/l 0,01

Acrilamida µg/l 0,5

Benzeno µg/l 5

Benzo (a) pireno µg/l 0,7

Cloreto de Vinila µg/l 5

1.2 Dicloroetano µg/l 10

1.1 Dicloroeteno µg/l 30

Diclorometano µg/l 20

Estireno µg/l 20

Tetracloreto de Carbono µg/l 2

Tetracloroeteno µg/l 40

Triclorobenzenos µg/l 20

Tricloroeteno µg/l 70

Inorgânicas

Orgânicas

Parâmetro Unidade VMP

Alaclor µg/l 20

Aldrin e Dieldrin µg/l 0,03

Atrazina µg/l 2

Bentazona µg/l 300

Clordano (isômeros) µg/l 0,2

2.4 D µg/l 30

DDT (isômeros) µg/l 2

Endossulfan µg/l 20

Endrin µg/l 0,6

Glifosato µg/l 500

Heptacloro e Heptacloro epóxido µg/l 0,03

Hexaclorobenzeno µg/l 1

Lindano (γ – BHC) µg/l 2

Metolacloro µg/l 10

Metoxicloro µg/l 20

Molinato µg/l 6

Pendimetalina µg/l 20

Pentaclorofenol µg/l 9

Permetrina µg/l 20

Propanil µg/l 20

Simazina µg/l 2

Trifluralina µg/l 20

Microcistinas µg/l 1

Bromato mg/l 0,025

Clorito mg/l 0,2

Cloro livre mg/l 5

Monocloramina mg/l 3

2,4,6 Triclorofenol mg/l 0,2

Trihalometanos Total mg/l 0,1

Desinfetante e produtos secundários da desinfecção

Agrotóxicos

Cianotoxinas


Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.

Parâmetro VMP

Radioatividade alfa global 0,1 Bq/L

Radioatividade beta global 1,0 Bq/L

Padrão de radioatividade para água potável

Padrão de turbidez para água pós-filtração ou pré-desinfecção

Tratamento da água VMP

Desinfecção (água subterrânea) 1UT em 95% das amostras

Filtração rápida (tratamento completo ou filtração direta) 1 UT

Filtração lenta2 UT (2) em

95% das amostras

Padrão de aceitação para consumo humano

QUALIDADE DA ÁGUA - Padrões de potabilidadeQUALIDADE DA QUALIDADE DA ÁÁGUA GUA -- Padrões de Padrões de potabilidadepotabilidadePortaria no 518 – Ministério da Saúde.

• Atendimento aos limites máximos permitidos

• Sistema de distribuição de água: pH entre 6,0 a 9,5• Teor máximo de cloro residual livre: 2,0 mg/L• Testes para detecção de odor e gosto em amostras coletadas na saída do

tratamento e na rede de distribuição

Parâmetro Unidade VMPAlumínio mg/L 0,2Amônia (como NH3) mg/L 1,5Cloreto mg/L 250Cor Aparente uH 15Dureza mg/L 500Etilbenzeno mg/L 0,2Ferro mg/L 0,3Manganês mg/L 0,1Monoclorobenzeno mg/L 0,12Odor - Não objetávelGosto - Não objetávelSódio mg/L 200Sólidos dissolvidos totais mg/L 1000Sulfato mg/L 250Sulfeto de Hidrogênio mg/L 0,05Surfactantes mg/L 0,5Tolueno mg/L 0,17Turbidez UT 5Zinco mg/L 5Xileno mg/L 0,3

Número mínimo de amostras


< 50.000 hab. 50.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.

Superficial 1 10 1 para cada 5.000 hab. 40 + (1 para cada 25.000 hab.)

Subterrâneo 1 5 1 para cada 10.000 hab. 20 + (1 para cada 50.000 hab.)

Superficial 1

Subterrâneo 1

Fluoreto Superficial ou Subterrâneo 1 5 1 para cada 10.000 hab. 20 + (1 para cada

50.000 hab.)

Cianotoxinas Superficial 1 - - -

Superficial 1 1 4 4

Subterrâneo - 1 1 1

Demais parâmetros Superficial ou Subterrâneo 1 1 1 1

Cloro residual livre

Trihalometanos

Caso não seja utilizado o cloro, as análises microbiológicas devem ser efetuadas no momento da coleta

Sistema de distribuição (reservatórios e rede)

População abastecida

Cor, Turbidez, pH

Parâmetro Tipo de manancial

Saída do tratamento (número de

amostras por unidade de tratamento)

Freqüência mínima de amostragem


< 50.000 hab. 50.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.

Superficial A cada 2 horas

Subterrâneo Diária

Superficial A cada 2 horas

Subterrâneo Diária

Cianotoxinas Superficial Semanal - - -

Superficial Trimestral Trimestral Trimestral Trimestral

Subterrâneo - Anual Semestral Semestral

Demais parâmetros Superficial ou Subterrâneo Semestral Semestral Semestral Semestral


Saída do tratamento (número de

amostras por unidade de tratamento)


População abastecida

Cor, Turbidez, pH e Fluoreto

Cloro residual livre Caso não seja utilizado o cloro, as análises microbiológicas devem ser efetuadas no momento da coleta

Trihalometanos

Mensal Mensal Mensal

Sistema de distribuição de água - Análise microbiológica


Controle da qualidade de água no manancial - Análises físicas, químicas e microbiológicas

(*) Na saída de cada unidade de tratamento devem ser coletadas, no mínimo, 2 (duas) amostra semanais, recomendando-se a coleta de pelo menos, 4 (quatro) amostras semanais.

< 50.000 hab. 50.000 a 20.000 hab. 20.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.

Coliformes totais 10 1 para cada 500 hab. 30 + (1 para cada 2.000 hab.) 105 + (1 para cada 5.000 hab.) Máximo de 1.000


População abastecidaParâmetro

(1) Devem ser retiradas amostras em, no mínimo, 3 pontos de consumo de água.


Saída do tratamento (para água canalizada)

Número de amostras retiradas no ponto de consumo(1) (para

cada 500 hab.)Freqüência de amostragem

Superficial 1 1 Semanal

Subterrâneo 1 1 Mensal

Cloro residual livre Superficial ou Subterrâneo 1 1 Diário

Cor, turbidez, pH e coliformes totais

Fatores que influem na seleção dos mananciais:

SELEÇÃO DO MANANCIALSELESELEÇÇÃO DO MANANCIALÃO DO MANANCIAL

Seleção do manancial → estudo técnico, econômico e ambiental

• Garantia de fornecimento da água em quantidade e qualidade

• Proximidade do consumo

• Locais favoráveis à construção da captação

• Transporte de sedimentos pelo curso de água

ESTUDOS HIDROLÓGICOSESTUDOS HIDROLESTUDOS HIDROLÓÓGICOSGICOS

• Período de retorno

• Vazão mínima do manancial

• Vazão máxima do manancial

MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁGUA DE MANANCIAIS

MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁÁGUA DE MANANCIAISGUA DE MANANCIAIS

Esquema geral do monitoramento contínuo da qualidade da água dos

mananciais da RMSP

RodoviaAnchieta

Rodovia dosImigrantes

RioJurubatuba

Braço doRio Grande

Represa Guarapiranga Represa Billings

Unidade de RecepçãoSistema Guarapiranga

TaquacetubaETA Alto da Boa Vista

RádioTransmissão

RádioTransmissão

RádioTransmissão

Unidade de RecepçãoSistema Rio GrandeETA Rio Grande

Unidade Central de RecepçãoDivisão de Controle de Qualidade

Via modemLinha Telefônica

Barragem

Transferência

RIO TIETÊ

Represa Jundiaí

Represa Taiaçupeba

Unidade de RecepçãoSistema Alto Tietê

ETA Alto TietêVia modemLinha Telefônica

Via modemLinha Telefônica

Braço doTaquacetuba

Transferência

Unidade Remota(Ex: Tipo Bóia)

Barragem de nível

Captação Captação

CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUACAPTACAPTAÇÇÃO EM CURSOS DE ÃO EM CURSOS DE ÁÁGUAGUA

Trecho reto

Escolha do local de captaçãoEscolha do local de captaEscolha do local de captaççãoão

Trecho curvo

• Evitar locais sujeitos à formação de bancos de areia• Evitar locais com margens instáveis• Local à salvo de inundações, garantia de acesso todo o tempo• Condições topográficas e geotécnicas favoráveis

Principais cuidados para a escolha do local da captação

PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃOPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃOÃO

• Barragem, vertedor ou enrocamento

• Tomada de água

• Gradeamento

• Desarenador

• Dispositivos de controle

• Canais e tubulações

PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃOPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃOÃO

Barragem, vertedor ou enrocamento

Obras executadas em cursos de água, para a retirada de água para abastecimento

• Barragem de nível• Enrocamento

São estruturas que elevam o nível de água do manancial

• Barragem → construída quando as vazões mínimas dos curso de água são inferiores e as médias são superiores às necessidades de consumo

PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA

PARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAPARTES CONSTITUINTES DE UMA CAPTAÇÇÃO EM ÃO EM CURSOS DE CURSOS DE ÁÁGUAGUA

• Velocidade nas tubulações da tomada de água: maior ou igual a 0,60 m/s;

• Prever dispositivo antivórtice

Principais cuidados:

Tomada de água → conjunto de dispositivos destinado a conduzir a água do manancial para as demais partes constituintes da captação

TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUATomada de água com barragem de nível, gradeamento, caixa de areia e estação elevatória

TOMADA DE ÁGUATOMADA DE TOMADA DE ÁÁGUAGUA

Tomada de água através de tubulações –Recomendações:

• Em cursos de água com transporte intenso de sólidos → uma tubulação para cada variação de 1,50 m do nível

• Tubulações devem ser ancoradas e protegidas

• Tubulações devem ser dotadas de válvulas para interrupção de fluxo de água


Tomada de água em rios com grande variação do nível de água:

• Torre de tomada

• Captação flutuante


Tomada de água com tubulação horizontal

Tomada de água com tubulação

vertical

BOMBA

MOTOR

GRADEAMENTOGRADEAMENTOGRADEAMENTO

Grade na captação de água da cidade de Cardoso

Perda de carga nas grades e telas

2Vh k2g

=

onde: h = perda de carga, mV = velocidade média de

aproximação, m/sg = aceleração da

gravidade, m/s2

k = coeficiente de perda de carga, função dos parâmetros geométricos das grades e telas, adimensional


• Constituídas de barras paralelas• Impedem a a passagem de materiais grosseiros

flutuantes e em suspensão• Grade grossa → espaçamento entre barras: 7,5 a

15 cm• Grade fina → espaçamento entre barras: 2 a 4 cm

Grades:

• Constituídas de fios que formam malhas, de 8 a 16 fios por decímetro

• Retém materiais flutuantes não retidos pelas grades

Telas:


k = β (s/b)1,33 sen α

Perda de carga para grades:

onde: β = coeficiente, função da forma da barras = espessura das barrasb = distância livre entre barrasα = ângulo da grade em relação à horizontal


Perda de carga para telas:2

2

1k 0,55 − ε=

ε

onde: ε = porosidade, razão entre a área livre e a área total da tela, sendo:

- para tela de malha quadradaε = (1 – nd)2

- para tela de malha retangular ε = ( 1 – n1d1) (1 – n2d2)

onde: n, n1, n2 = número de fios por unidade de comprimento

d, d1, d2 = diâmetro dos fios

DESARENADORDESARENADORDESARENADOREsquema em planta e corte da caixa de areia

Q Q

Comportas

Planta

h

L

v

v

Corte

hNA1

NA Hs

NA2NA3

• Velocidade de sedimentação de partículas ≤ 0,021 m/s• Velocidade de escoamento longitudinal ≤ 0,30 m/s• Adotar coeficiente de segurança de 50% para o comprimento do desarenador

Recomendações para o dimensionamento:

DESARENADORDESARENADORDESARENADOR

Equações para o dimensionamento: • Relação L/b ≥ 4

• Largura b ≥ 0,5m• Dimensões compatíveis com o terreno

disponível e topografia local

Recomendações adicionais:

shVt

=

L QVt b h

= =⋅

Q thb L⋅

=⋅

sQV

b L=

⋅

sQVA

=

NA. máx

NA. mínCaixa de areia com remoção hidráulica

através de tubulação

DESARENADORDESARENADORDESARENADORRetirada de areia através de bombas tipo

draga. Captação de água no rio Canoas para abastecimento de água da cidade de Franca

Caixa de areia mecanizada instalada na captação de água no

rio Una em Taubaté

Captação no rio Una, com barragem de nível, tomada de água e caixa de areia mecanizada

CAPTAÇÃO, CAIXA DE AREIA E ESTAÇÃO ELEVATÓRIA

CAPTACAPTAÇÇÃO, CAIXA DE AREIA E ÃO, CAIXA DE AREIA E ESTAESTAÇÇÃO ELEVATÃO ELEVATÓÓRIARIA

Captação, caixa de areia e estação elevatória do sistema de abastecimento de água da cidade de Cotia

CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSTomada de água através de tubulação em vários níveis de água

CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOS

Tomada de água com entrada de água na parte inferior

Torre deTomada

Máximo

Mínimo

Barragem

Bomba

CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSTomada de água através de várias aberturas para a entrada de água


Tomada de água com torre de tomada, tubulação, grade, poço de sucção e estação elevatória


Captação no reservatório Billings(braço do Rio Grande). Sistema Rio Grande da RMSP. Vazão de 4,2 m³/s

Captação de água na represa Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê da

RMSP. Vazão de 10 m³/s

CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOSCAPTACAPTAÇÇÃO EM REPRESAS E LAGOSÃO EM REPRESAS E LAGOSCaptação de água bruta no reservatório Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê da RMSP

Corte

Planta


Tomada de água com tubulação, stop-log, grade, poço de sucção e estação elevatória

Barragem

Mínimo

Bomba

Entrada

Poço deSucçãoStop

Log Grade


Captação de água bruta no reservatório

Paiva Castro da RMSP. Sistema

Cantareira. Vazão de 33 m³/s

12.Captação Superficial

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