Projeto de Reservatórios de Retenção José Rodolfo S Martins Fundação Centro Tecnológico de...
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Projeto de Reservatórios de Retenção
José Rodolfo S Martins
Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica
Projeto de Canais e Reservatórios para Projeto de Canais e Reservatórios para Controle de EnchentesControle de Enchentes
Aula 4
Tópicos abordados
• Finalidades, Efeitos, Vantagens e desvantagens
• Tipos de Reservatórios
• Estudo de Aplicação e Tomada de Decisão
• Arranjo Geral
• Dimensionamento das Estruturas
• Simulação Operacional
Finalidades
• Amortecer o pico da cheia afluente
• Reduzir custos e interferências da canalização trocando uma obra linear por outra localizada
• solução de drenagem sustentável, com manutenção menos custosa
• recuperação de áreas degradadas
Vantagens
• Canteiro de obras único
• Pouca interferência urbana
• Manutenção concentrada num ponto
• Áreas e reservatórios podem ter usos múltiplos
• Reduzem os custos da canalização a jusante
Dificuldades
• Nem sempre a área disponível está no local apropriado
• Ainda exige intervenção na calha a jusante
• Exige operação e manutencão contínuas
• Aumenta as conseqüências para a bacia no caso de falhas
Efeitos da impermeabilização…..Bacia Urbana de 1.5km²
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5
Q (
m³/
s)
T (h)
0
10
20
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40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5
Q (
m³/
s)
T (h)
Antes da impermeabilização
Área Imperm. = 25%
Tc = 3 h
Depois da Impermeabilização
Área imperm. = 65%
Tc = 2 h
… e do Reservatório de Retenção
740
742
744
746
748
750
0 50000 100000 150000 200000
Co
ta
Volume m³
0102030405060708090
100110120130
0 1 2 3 4 5
740
741
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743
744
745
746
747
748
749
750
Qaf (m³/s)
Qefl
NA Can
NA res
Tipos de Reservatórios
• Em Série (in line) : quando o curso d’água atravessa o reservatório
• Em paralelo (off line): quando o curso d’agua corre paralelo ao reservatório
Atua em maior ou Atua em maior ou menor grau para todas menor grau para todas as vazões afluentesas vazões afluentes
Atua somente para as vazões projetadas
Geralmente o esgotamento é por gravidade
Esgotamento por Esgotamento por gravidade ou recalquegravidade ou recalque
Reservatórios In Line
Reservatório de Mauá, DAEE, 1998Reservatório de Mauá, DAEE, 1998
Reservatórios In Line
Reservatório Jardim Faculdade, Itú, 1996
Reservatórios In Line
Reservatório Vila Gatti, Itu, 1996
Reservatórios Off Line
AC-1, Rib. Couros, DAEE, 1998AC-1, Rib. Couros, DAEE, 1998
Reservatórios Off Line
Reservatórios Off Line
Futuro Reservatório TPO-4, DAEE, Ribeirão Poá
Tomada de Decisão
Critérios ObjetivosCritérios Objetivos
•Custo da obra de canalização a jusante para uma vazão de projeto com um risco adequado
•Custo de Implantação do Reservatório
Custo de Canalização (Abr/2001)
C(R$/m) = 7,10 Q + 386,37 (R$)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 20 40 60 80 100 120Q m³/s
R$/
m
Custo de Implantação do Reservatório
C(R$/m³) = 20.345 -7E-06 V (m³)
15
16
17
18
19
20
21
22
0 100000 200000 300000 400000 500000
Volume
Cu
sto
s
Metodologia• Estimar o custo de implantação do
reservatório de retenção para diferentes volumes
• Estimar o amortecimento da vazão de projeto para diferentes volumes
• Computar o custo do relativo do reservatório e do canal, tomados em relação ao custo máximo do canal (sem reservatório) e ao custo máximo do reservatório (amortecer toda a cheia)
Exemplo práticoQ
af(
m3
/s)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
0 2 4 6 8 10Tempo (h)
10 100 150 200 220Reservatório R$4 778 741.13 0.0432 0.4191 0.6177 0.8090 0.8835Canal R$/m 237.60 0.8569 0.3777 0.2192 0.0903 0.0500Custo Total 0.9001 0.7969 0.8370 0.8993 0.9335
Volume do Reservatório x 1000 m³Custo Mäximo
Comparação
0
0.5
1
0 50 100 150 200 250
Cus
to R
elat
ivo
(%)
Volume x 1.000 m³
Arranjo Geral
Arranjo Geral das Estruturas
• Reservatório In Line– Estrutura de controle e vertimento– Reservatório– Vertedouro de emergência– Dissipação de energia
Estrutura de Controle e Vertimento
Estrutura de Controle e Vertedor
Estrutura de Controle
Estrutura de Controle
Reservatório
Reservatórios Off Line
• Vertedouro de Controle
• Vertedouro de Engolimento
• Reservatório
• Dissipador de energia
• Casa de bombas
• Vertedouro de Emergência
Lay-out Geral
Arranjo Geral
Canais de Aproximação e Restituição
Casa de Bombas
Estrutura de Controle e Dissipador
Arr
anjo
Ger
al
Vertedouro Labirinto
Arranjo Geral
Vertedouro
Sol
eira
Lat
eral
Critérios de Projeto TABELA 1- Descrição das Condições de Projeto
CondiçãoOperacional
Período deRecorrência
(anos)
Nível d'águaMáximo
Situação Admitida
NORMAL 10 MáximoNormal
QUALQUER NÍVEL D’ÁGUA ABAIXO DOMÁXIMO OPERACIONAL, SEMEXTRAVASAMENTO DE NENHUM TIPO
LIMITE DEPROJETO
50 MáximoNormal
NÍVEL D’ÁGUA ATINGE O MÁXIMOOPERACIONAL, SEM INVADIR A BORDA LIVREDE SEGURANÇA NEM EXTRAVASAR
EXCEPCIONAL 100 MáximoMaximorum
NÍVEL D’ÁGUA ATINGE O MÁXIMOEXCEPCIONAL, INCLUINDO A BORDA LIVREDE SEGURANÇA, SEM ENTRETANTOEXTRAVASAR OS TALUDES MARGINAIS NOCASO DE CANAIS NEM O TOPO DASESTRUTURAS HIDRÁULICAS NO CASO DOSRESERVATÓRIOS
Vertedouros de Controle
5,12 CCCe HgBCQ WES Coef. Descarga Vertedores
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05C/Cd
He
/Hd
0.20.33
0.6711.33
h/Hd
Correção do Paramento de Montante
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4h/Hd
C/C
d
11.53
Vertedouros - Afogamento por jusante
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1Hj/Hc
Qc/Q
t
Tomada em soleira lateral
Soleira Lateral
5,1)(2 WHgLQL
5,11 )(2 whgLQL
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0 0.5 1
0.2 0.4 0.6 1
Froude
m (h1-W )/L
Simulação da Operação
)()()()(
),(),(1
11111
111
111
111
rtemr
tem
tef
tef
tr
ttw
tr
ttw
taf
taf
NAQNAQNAQNAQ
NANAQNANAQQQ
Eq 1
onde:
t Instante de tempo onde os dados são conhecidost+1 Instante de tempo a ser calculadoQaf1
Vazão afluente (hidrograma afluente - Q af)Qef1
Vazão restante no canal (vertendo pela soleira partidora Qef)Qw1
Vazão engolida pela soleira lateralQem
Vazão pela soleira de emergênciaNA1
Nível d’água a montante da soleira partidora e de engolimentoNAr
Nível d’água no interior do reservatório
Reservatórios In LineTr 100 anos
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7
Tempo (h)
Vaz
ão m
³/s
559
560
561
562
563
564
NA
(m
)
Qafl (m³/s)
Qefl (m³/s)
NA (m)
Qmax Afl=21.66Qmax Efl=6.87NAmax=562.47
Reservatórios Off Line
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1 2 3 4 5 6 7Tempo (horas)
Vaz
ão (
m³/
s)
740
745
750
755 Nív
el (
m)
Qaf1 (m³/s)
Qw 1 (m³/s)
Qef1 (m³/s)
Qem(m³/s)
NA1 (m)
Nar (m)
Eficiência 59%50 anos