Macrodrenagem
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1MacrodrenagemPHA 2537 guas em Ambientes Urbanos
Universidade Amazonas do Estado doEscola Tecnologia de Superior
Planejamento de Obras de MacrodrenagemDimensionamento Hidrolgico
Obras de Afastamento e de ContenoDimensionamento Hidrulico de Canais e Galerias
Prof Dr Joecila Silva da Santos 2014
Definio: o conjunto de aes estruturaise no estruturais destinadas a controlarcheias para evitar inundaes e suasconsequncias.
Objetivos: minimizar riscos e prejuzos emreas de extenso significativa causadospor cheias com perodos de retornorelativamente grandes (tipicamente T= 25 a100 anos)
Macrodrenagem - Conceitos
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2Estruturais:Tipos: Obras de afastamento de cheias
Micro e Macro-drenagem Reverso de Bacias Diques de conteno
Obras de conteno de cheias Soleiras Reservatrios
Foco da aula de hoje
Medidas Estruturais e No-Estruturais
Afastamento rpido dos excessos de gua Melhorias e retificaes no canal Canalizaes
Diretrizes de Projeto
Foco da aula de
hoje
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3 Amortecimento dos hidrogramas de cheia Bacias de deteno ou de reteno (piscines)
Diretrizes de Projeto
Amortecimento dos hidrogramas de cheia Reteno no canal com soleiras
Diretrizes de Projeto
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4Extenso da Macrodrenagem no Brasil
Fonte: IBGE, Atlas de Saneamento, Distribuio espacial e nvel de abrangncia das redes de sanemento, Micro e Macrodrenagem 2000.
Necessidade de um Plano de Ao de curto e longoprazo PLANO DIRETOR DE DRENAGEM.
Previso da ocupao do solo. Programas de implantao sincronizados com obras de
microdrenagem. Cronograma fsico e financeiro para a execuo das
obras. Avaliao de necessidades de desapropriaes
No basta indenizar. preciso mitigar os impactos dasmudanas das pessoas.
Planejamento da Macrodrenagem
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5 Coordenao com a implantao de outras obrasde infra-estrutura urbana.
Programa de implantao paralela de medidas no-estruturais.
Necessidade de avaliao de impactos ambientais. Aprovao das obras e medidas junto populao
e aos rgos competentes. Considerao da melhoria da qualidade das guas
pluviais.
Planejamento da Macrodrenagem
Avaliar a possibilidade de medidas preventivas, que
diminuam a necessidade de obras (manuteno de
vrzeas de inundao naturais).
Prever sistemas de fiscalizao da ocupao do solo.
Conscientizar sobre a importncia da manuteno
adequada das obras futuras.
Planejamento da Macrodrenagem
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6 Preliminar Dados existentes e visitas ao local Registro fotogrfico Contatos com entidades
envolvidas Interferncias Traados tentativos
Projeto de Macrodrenagem : fases
Bsico Alternativas restantes Levantamentos topogrficos e sondagens Escolha da melhor alternativa Documentao para concorrncia (formulao de preos)
Executivo Desenhos para execuo Interferncias
Planimetria, topografia,
batimetria, geologia, cadastramento de
estruturas, .....
Prefeituras, ONGs, representantes da
sociedade civil, outros
Caracterizao urbanstica da
cidade e da bacia
Caracterizao Scio-Econmica
Definio das Diretrizes do
Projeto
Caractersticas fisiogrficas das
bacias e sub-bacias
Restries ambientais e legais
Anlises estatsticas de chuvas intensas e
NA
Identificao das interferncias
Diagnstico da situao atual da macro-
drenagem da bacia
Simulao das condies atuais da
macro-drenagem
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7Disponibilidade de materiais de construo,
caracterizao geotcnica e
geolgica da rea
Definio do horizonte de projeto
Estudos sedimentolgicos
Condies futuras sem a implantao
do projeto
Projeo urbanstica da bacia e da cidade, uso e ocupao do solo e da cobertura
vegetal
Alternativas urbansticas para a
bacia
Plano de reassentamento
Alternativas de engenharia
Simulao das condies futuras
Anlise econmica e
ambiental
Escolha da alternativa de engenharia
Levantamentos topogrficos Aerofotogramtricos (etapa preliminar) Arruamentos - curvas de nvel 1 m (etapa preliminar) Nivelamento de preciso (projeto bsico) Sees transversais (projeto bsico)
Interferncias Cadastramento Projetos de demolies, relocaes, etc Reassentamentos Custos
Sondagens Percusso (mais usuais) Amarrao topogrfica
Projeto de Macrodrenagem: elementos para elaborao
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8Projeto de Macrodrenagem: Interferncias (Ex. Manaus)
Hidrolgico
Hidrulico
Geotcnico
Estrutural
Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento
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9 Mtodos Clssicos Mtodo racional (AD < 3 km2) Mtodos baseados na teoria do hidrograma
unitrio (SCS, Ven Te Chow, etc) Mtodos Estatsticos (raramente)
Chuvas de Projeto Durao ( tempo de concentrao) Recorrncia (25 a 100 anos)
Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento Hidrolgico
Intervalo mdio, em anos, em que se esperaque uma vazo com o perodo de retornodefinido seja igualada ou superada.
OBSERVAO IMPORTANTE: um conceitoprobabilstico (no significa periodicidade!)
Perodo de Retorno (ou Intervalo de Recorrncia (T)
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Se uma vazo Q tem um perodo de recorrncia de 50anos isto significa que, em mdia(!), esta vazo igualada ou excedida a cada 50 anos.
Em outros termos:
A vazo Q tem uma probabilidade P= 1/T = 0.02 (ou2%) de ser igualada ou excedida, em um ano qualquer.
Conceito de Perodo de Retorno
RISCO DE VIVER
casamento terminar em divrciomorrer fazendo roleta russa
morte por cncerter o carro roubado/furtado em So Paulo
morrer de infartomorrer assasinado
morrer em acidente de carroincndio em casa (de qualquer proporo)
ter a casa roubada/furtadamorrer atropelado
ser assaltado bater carro(dia de chuva)
bater carro(dia sem chuva) acidente domstico (escada)
acidente domstico (garrafa)acidente domstico (brinquedo)
acidente domstico (copo)acid.dom. (ferramenta eltrica)
escorregar em tapetemorte por acidente dom
ser atingido por um raioganhar na lot esportivamorte acid. areoacidente areo
supersenaser atingido por av io
Escolha do Perodo de Retorno
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Risco a probabilidade de uma obra falhar, pelo menos uma vez, durante sua vida til, N. Pode ser deduzido:
R = 1 - (1 - 1/T)N
Exemplo: Qual o risco que a canalizao de um rio tem defalhar, pelo menos uma vez, durante sua vida til, estimada em50 anos? A obra foi projetada para T = 100 anos.
Conceito de Risco
0
20
40
60
80
100
Ris
co
(%)
0 10 20 30 40 50 Vida til (anos)
T = 5 anosT = 10 anos
T = 50 anos
T = 100 anos
T = 500 anos
Conceito de Risco
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EXEMPLO SIMPLIFICADO: Anlise de controle dasinundaes do Rio Lambari, que extravasa a partir da vazoQ= 50 m3/s. Cada extravasamento causa, em mdia, umprejuzo de R$1.000.000,00.
Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem
Admitindo-se que o problema possa ser resolvido pela construo de uma canalizao cuja vida til seja de 50 anos, so relevantes as seguintes questes:
1-) Qual o Periodo de retorno da capacidade de vazo atual de 50m3/s?Se, por exemplo, for T = 2 anos, teremos um valoresperado de 25 inundaes durante a vida til da obra e,portanto, um prejuzo esperado de R$ 25.000.000.
Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem
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2-) Qual o critrio de projeto?
Se, por exemplo, o critrio for T = 100 anos, teremos umvalor esperado de 0.5 inundaes em 50 anos, ou seja, umprejuzo esperado de R$ 500.000,00.
O benefcio esperado da obra ser R$ 24.500.000 e estaser economicamente vivel se o seu custo for inferior a estevalor ou seja se (Benefcio - Custo) > 0.
Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem
A escolha da vazo de projeto (ou seu perodo deretorno) um dos problemas mais comuns (e importantes)em hidrologia, uma vez que envolve diretamente asdimenses da obra (e portanto, seu custo) e o risco queesta obra tem de falhar durante sua vida til.
Obras de microdrenagem 2 a 25
Obras de macro drenagem 25 a 500
Barragens 1000 a 10000
Valores Usuais de T (Anos)
Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem
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A escolha da vazo de projeto (ou seu perodo deretorno)Deve considerar outros custos, alm dos custos deconstruo, operao e manuteno, como:
? Custos de impactos ambientais;
? Custos de perdas de vidas humanas;
? Custos de impactos psicolgicos
Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem
Dados da Bacia AAD= 150 km2
Tc= 6 h CNA= 85
T= 100 anos
Avazo de pico
Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento Hidrolgico
Chuva de ProjetoD= 12 h T= 100 anos
Chuva ExcedenteCNA= 85
Hidrograma Unitrio
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Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6
Topologia da Rede de Macrodrenagem no ABC6
Parmetros do ABC6
Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6
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Entrada Dados da Bacia no ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6
Entrada Dados de Reservatrios no ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6
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Resultados do ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6
Tipos de Canalizao
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Seo Trapezoidal Revestida(no estrutural)
Detalhe do dreno
Seo Trapezoidal Revestida (no estrutural)
Tipos de Canalizao
Fonte: Yoshizane, Hiroshi Drenagem Urbana 2 GAP ST 306B- CESET Unicamp Limeira, 2006
Canal com Paredes Protegidas por Gabio
Concreto Moldado no local Rio Aricanduva
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Vista da galeria pr-moldada em clula dupla Lx A: 4,20m x 4,00m
Obra: Reforo da Canalizao do Crrego Jaguar e Pavimentao da Av. Escola Politcnica. Prefeitura do Municpio de So Paulo -GEPRO
Tipos de Canalizao
Detalhe do revestimento em concreto no interiorObra: Canalizao do Crrego Tiquatiraseo dupla de Tunnel Liner D= 3,80m. Prefeitura do Municpio de So Paulo
Concreto Pr - MoldadoTunnel Liner
Dimensionamento hidrolgicoVazo projeto = f(T, bacia, Caract. das Chuvas
Intensas)
Projeto de macrodrenagem: Dimensionamento Hidrulico
Canal do rio Aricanduva a montante da ponte da Rua Eli Lopes Meirelles
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Dimensionamento hidrulico
=
Velocidade = f(rugosidade, forma da seo,declividade, regime de escoamento).
Hiptese: Regime UniformeFrmula de Manning
V= (1/n) Rh2/3 i1/2
Projeto de macrodrenagem: Dimensionamento Hidrulico
Canal do Aricanduva a montante da ponte da Rua Tumucumaque
Fluvial (F < 1) Crtico (F = 1) Super crtico (F > 1) Dimensionamento: Regime Fluvial (sempre!)
F = Nmero de Froude
S = rea da seo molhada
L = largura da seo
g = acelerao da gravidade
Regimes de Escoamento
xgSxLQF 3
2=
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Regime uniforme (permanente) dy/dx = 0 Y= y0
Gradualmente variado (permanente) dy/dx 0 Y= f(x) (contnua)
Fundo do Canal
y0
yc
Regime Fluvial
Linhas dgua no Rio Tiet no Trecho entre as Barragens Mvel e Edgard de Souza Vazo de 1.100 m3/s na Barragem Mvel
706,0
707,0
708,0
709,0
710,0
711,0
712,0
713,0
714,0
715,0
716,0
717,0
718,0
719,0
720,0
10020030040050060070080090010001100Estacas de 20 m
NA (IG
G - m
)
Fundo 709,15 710,15 711,15 712,15 713,15 714,15 715,15 716,15 717,15
NA em Edgard de Souza (IGG)
Barr
age
m
Mv
el
Barr
age
m
Edga
rd de
Sou
za
Regime Fluvial
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Manuteno dos Canais
Acmulo de detritos no canal do Rio Aricanduva - SP
As Obras de Retificao do Rio Tiet na Dcada de 1970
Manuteno dos Canais
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Obras de Aprofundamento na Dcada de 1980
Manuteno dos Canais
Obras de Aprofundamento na Dcada de 2000
Manuteno dos Canais
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Obras de Desassoreamento - Trabalho Constante
Manuteno dos Canais
Dimensionadas como Conduto livre
Galerias Cobertas
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Galerias CobertasTunnel Liner
Obra: Canalizao do Crrego Tiquatira - seo dupla de Tunnel Liner dimetro 3,80m.
Cliente: Prefeitura do Municpio de So Paulo Fonte: http://www.telar.com.br/
Galerias Cobertas
Vista da galeria pr-moldada em clula dupla LxA: 4,20m x 4,00mObra: Galeria de Reforo da Canalizao do Crrego Jaguar e Pavimentao da Av. Escola Politcnica.
Cliente: Prefeitura do Municpio de So Paulo Fonte: http://www.telar.com.br/
Galerias Pr-Moldadas
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Fonte: Chu, H. C. K. Flood Prevention and Drainage Modelling in Hong Kong, Drainage Services Department, Hong Kong, Sept. 2005
Tneis - Sistema de Reverso da Bacia
Fonte: Chu, H. C. K. Flood Prevention and Drainage Modelling in Hong Kong, Drainage Services Department, Hong Kong, Sept. 2005
Tneis - Sistema de Reverso da Bacia
Dimetro de 4 m
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Fonte: Chu, H. C. K. Flood Prevention and Drainage Modelling in Hong Kong, Drainage Services Department, Hong Kong, Sept. 2005
Tneis - Sistema de Reverso da Bacia
Tnel de Kai Tak Hong Kong na poca da construo. Inaugurado em 2004
Fonte: Chu, H. C. K. Flood Prevention and Drainage Modelling in Hong Kong, Drainage Services Department, Hong Kong, Sept. 2005
Tneis - Sistema de Reverso da Bacia
Tnel de Kai Tak Hong Kong Dimetro de 4 m. Inaugurado em 2004
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Fonte:Tucci, CEM Gesto da guas Pluviais, IPH, UFRGS, GWP South America
Galerias Cobertas - Cuidados
Interferncias causam obstruo do escoamento
Dimensionadas como Conduto livre ???
Galerias Cobertas - Cuidados
Dimensionadas como Conduto livre ???
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Regime Permanente Gradualmente Variado
Fundo do Canal
Linha de gua
Regime Uniforme
Teto da galeria
Galerias Cobertas - Cuidados
Controle de Jusante
Escoamento sob presso
Galerias Cobertas
Regime Uniforme
Regime Permanente Gradualmente
Variado
Escoamento sob presso
Foto: Adair Rodrigues/vc reprter
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Ao tentar afastar os excessos rapidamente(canalizaes), agravam a situao de jusante.
Atuam corretivamente e tendem a resolver problemasde forma localizada (no consideram o efeito na bacia).
No atacam a causa dos problemas e no atuam nafonte dos excessos de gua (uso e ocupao do solo).
Tendncia Atual Limitar velocidades no canal (imitar a natureza) Combinao com bacias de reteno e deteno
para diminuir as vazes de dimensionamento
Limitaes das Canalizaes
Canalizaes devem ser consideradas no elenco demedidas de controle de inundaes
Muitas vezes so inevitveis Canalizaes trapezoidais sem revestimento devem ser
consideradas em primeiro lugar Sempre que possvel, devem ser reservadas faixas
amplas de ambos os lados para permitir ampliaes Eventuais vias marginais devem ser recuadas A ocupao dos espaos no ocupados deve ser
planejada e regulamentada A bacia deve ser olhada como um todo
Recomendaes
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Os efeitos A jusante devem ser considerados Cuidados com os efeitos DE jusante Em caso de canalizaes cobertas, devem ser
tomados cuidados adicionais Considerar a limpeza e desobstruo durante a fase
de projeto Bordas livres mais "generosas" Evitar septos e outras possibilidades de obstruo Cuidados com a possibilidade de entrar em carga
Recomendaes