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CICLO DE SEMINÁRIOS DE

ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTE

Plano Gerais de Drenagem das Cidades de Lisboa e de

Maputo-Cimento:

Desafios análogos, soluções diversas.

José Saldanha Matos

07 de Outubro de 2015

1



2

Estrutura da Apresentação

Aspetos Introdutórios e Desafios.

Plano Geral de Drenagem de Lisboa (2016-2030)-Aspetos Gerais,deficiencias do sistema e estratégias e propostas de intervenções estruturantes e complementares.

Plano Diretor de Saneamento e Drenagem da Região do Grande Maputo-Drenagem da Zona Maputo-Cimento: Enquadramento, caracterização geral de infraestruturas e soluções.

Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016- 2030



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Aspetos Introdutórios e Desafios

PGDL (2016-2030) e o PDSDGMaputo (ambos estão em fase de conclusão).

A importancias das equipas e espirito de equipa. Estes estudos fazem-se em regra em Consórcio de Empresas, integrando varios profissionais. Ambos os projetos foram dirigidos por Engenheiros Civis, Professores do IST .

A importancia de saber e de saber transmitir/comunicar (Workshops).

Sessão para alunos de 1º ano, mas também para profissionais experientes – e versando realidades muito distintas em continentes diferentes.




Economia

Ecologia

(Ambiental)Ética (ou

Social)

E3

Aglomerado

Urbano

rural

peri-urbano

Condição sócio-

económica:

Elevado rendimento

Rendimento médio

Baixo rendimento

Clima

árida

Semiárida/temperada

Húmida

A&R

Desafios- Dimensões da Sustentabilidade - E3

Adaptação ao local

Plano Director de Saneamento e Drenagem da Área Metropolitana de Maputo



Desafios Principais em Drenagem Urbana (águas residuais e águas pluviais):

Saúde Pública Controlo da poluição e contaminação de meios

recetores Controlo de inundações (proteção de pessoas e bens)

Soluções sustentaveis, se possivel com agregação de valor(Economia circular)





ENGENHARIA CIVIL E

AMBIENTE

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1ª parte da Sessão-PGDL

Aspetos Gerais



7Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016- 2030



Os Ativos. Princípios e estratégias de intervenção

818 Jun 2012

As infraestruturas enterradas como “life lines”.

A riqueza e complexidade do património enterrado (1450 km de coletores, que valem centenas de milhões de EUR). Valor de reposição-950 milhões EUR.




Os Ativos.

918 Jun 2012

Envelhecimento e necessidade de renovação.

Metabolismo Urbano –Analogia entre coletores e artérias: Colesterol e filme biológico/sedimentos;Tromboses/colapsos de coletores; ataques de coração/falhas de energia.

Exige-se rejuvenescimento – reabilitação das infraestruturas e adaptação a novas solicitações (caudais).




Soluções Alternativas em Lisboa : A (enfase no reforço de coletores ); B

(enfase em reservas) e C (enfase em desvio de caudais)

Princípios de intervenção do Plano

1018 Jun 2012

Enfase na drenagem pluvial (controlo de inundações para servir as pessoas).

Minimização de grandes intervenções em meio urbano consolidado.

Foco nas intervenções estruturantes de maior benefício/custo (prioritárias).




1118 Jun 2012

Princípio de combinação de soluções estruturantes com impacto mínimona superfície (i.e., desvio de caudais-túneis) com soluções descentralizadascomplementares (controlo na origem, bacias de amortecimento) e deinformação para apoio à gestão inteligente (monitorização e aviso,formação e capacitação).

Para planear as soluções deve-se simular a realidade e avaliar como ossistemas se comprovam perante determinados cenários que se vão alterando(populações, ocupação do território..…caudais)..e existem modelosmatemáticos para tal.

Q = C I A




Perfil Longitudinal – sem alargamento na secção final do Caneiro

Perfil Longitudinal – com alargamento na secção final do Caneiro

Caudal máximo do trecho Marítimo do Caneiro:

Sem alargamento na descarga

A) Maré 1.95m: 85 m3/s <140

B) Maré 1m: 125 m3/s<140

Com alargamento na descarga

A) Maré 1.95m: 92 m3/s

B) Maré 1m: 132 m3/s

Bacia de Alcântara: Desempenho-Simulação dinâmica

Modelação dinâmica: Situação Atual, T=10 anos, Nmaré=1,95m e 1,00m

12Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016- 2030



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Caneiro de Alcântara




14

Modelação dinâmica: Situação Atual, T=10 anos, Nmaré=1,95m

≈ 25 m3/s

≈ 10 m3/s

Perfil Longitudinal – Rua São José

Caudais de ponta

Bacias da Av. Almirante Reis e Av. da Liberdade: Desempenho




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Modelação dinâmica: Situação Atual, T=10 anos, Nmaré=1,95m




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Benfica-Campolide

Q.ta José Pinto

Q.ta da AlfarrobeiraSete Rios

Praça de Espanha

Soluções estruturantes analisadas - Soluções A (PGDL 2006-8), B (enfase em reservas) e C (enfase desvio de caudais)

Solução B- volumes de reserva na bacia de Alcântara (150 000 m3)




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Monsanto

R. Stª Marta

Av. Almirante Reis

Stª Apolónia

Solução Recomendada (C): Desvio de caudalTÚNEL CAMPOLIDE – STA MARTA- STª APOLÓNIA




18

Solução: Túnel de desvio de caudal (T > 25 anos)

• Extensão do túnel 5 km

• Diâmetro > 5 m

• Declive médio: 0,5 e 0.7%

• Capacidade > 130 m³/s




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Zona da obra de entrada do túnel Zona da obra de saída do túnel

Campolide Stª Apolónia




Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016-2030 20

Túnel entre Chelas e Beato para desvio decaudal e descarga direta no rio (cerca de 1 km)com descraga perto da doca do Poço do Bispo

Inicio do túnel

Final do túnel

Troços em vala aberta

Troço em túnel

Rede pluvial existente

Campo Grande - Olaias - Chelas

Solução estruturante recomendada: Túnel de desvio Chelas-Beato

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Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016-2030 21

Perfil longitudinal do túnel

Solução: Túnel Chelas e Beato

21



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Solução estruturante-Bacia Q (Avª de Berlim)

Nova ligação pluvial ao rio Tejo pela Via Recíproca / Av. Indico / R. Bojador -DN2300

Reforço da capacidade de coletores Av. Infante D. Henrique e Av. Alfredo Bensaúde

Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016 - 2030



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Síntese de intervenções (PGDL 2008)

• Bacia A (Algés): – Construção de descarregador – Controlo na origem - trincheira de infiltração a construir no sopé de

Monsanto

• Bacia B (Jerónimos): – Construção de descarregadores

• Bacia C (Ajuda): – Construção de descarregadores – Substituição da rede envelhecida– Beneficiação de descarga, no rio Tejo

• Bacia D (Cordoaria): – Reabilitação e substituição de rede– Construção de descarregadores – Construção de uma bacia de infiltração/retenção a céu aberto

(Monsanto, UTL)

Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016 - 2030



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Síntese de intervenções

• Bacia F (Estrela e Av. Inf. Santo): – Reabilitação de rede– Câmaras de controlo de caudal e sistemas associados

• Bacia G (Lapa): – Reabilitação da rede– Câmaras de controlo de caudal e sistemas associados

• Bacia I (R. do Alecrim – Cais do Sodré): – Reabilitação da rede– Câmaras de controlo de caudal e sistemas associados

• Bacia M1 (Alfama): – Substituição de rede– Reabilitação da rede de drenagem

– Etc,..Etc




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10 intervenções estruturantes e complementares

1. Túnel Monsanto-Sta Marta-Sta Apolónia

2. Túnel de Chelas-Beato

3. Reforço do coletor da Bacia Av. de Berlim (zona da Expo)

4. Bacias de retenção a céu aberto (i.e. , Alto da Ajuda e Ameixoeira)

5. Reabilitação/reforço de coletores de redes primárias e secundárias (ex. coletores das margens do Caneiro de Alcântara, da Av. de Berna, do Museu do Traje)

6. Reabilitação do trecho final do Caneiro de Alcântara

7. Redução de perdas de carga localizadas (Ex: câmara da Rua de S. José/R. Telhal ou câmara junto do Hotel Mundial)

8. Reabilitação e controlo de caudais em descarregadores (ex. D16, D17, D8.1...)

9. Captação de escoamento de superfície (sarjetas de passeio e sumidouros)

10. Soluções de controlo na origem (retenção-infiltração)




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Ações adicionais complementares para a cidade do futuro (“Smart City”)

Atualização de cadastro e inspeção CCTV

Sistema de monitorização e aviso (sensores em seções estratégicas para medição de alturas e velocidades de escoamento e transmissão de dados para atuação e aviso)

Formação e capacitação para otimização da gestão de ativos

Intervenções de deslocalização de estruturas




Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016- 2030 27

Investimentos

Intervenção Custo Custo (k€)

(k€) 2016-2020 2021-2030

Desvio de caudais entre bacias (tuneis) 57 000 57 000 0

Bacia de amortecimento 494 130 364

Reforço e reabilitação de coletores e redes secundárias 68 491 20 064 48 877

Separação e controlo de caudais 8 406 3 212 5 194

Minimização de perdas de carga localizadas 2 000 1 000 1 000

Controlo na origem 1 583 83 1 500

Levantamento de cadastro e inspeção 14 000 7 000 7 000

Sistema de monitorização e aviso 2 400 900 1 500

Capacitação e gestão de ativos 1000 500 500

Outras intervenções 13 350 7 100 6 250

Captação de escoamento de superfície 6 000 1 500 4 500

Relocalização de estruturas/soluções urbanísticas 1 000 300 700

Beneficiação da descarga no rio Tejo 1350 300 1050

Beneficiação do troço marítimo do Can. de Alcântara 5000 5000 0

TOTAL 169 174 97 354 71 821

27



Plano Director de Saneamento e Drenagem da Área Metropolitana de Maputo 28

2ª PARTE - PLANO DIRECTOR DE SANEAMENTO E DRENAGEM DA ÁREA

METROPOLITANA DO GRANDE MAPUTO

SOLUÇÕES DOS SISTEMAS DE DRENAGEM PLUVIAL

DE MAPUTO – CIMENTO: ASPETOS GERAIS

28



1 – ENQUADRAMENTO




6

5

1 a 4

7

8

9

10

11

12

Sistemas de drenagem




6

1 a 4

5

7

7 SISTEMAS DE DRENAGEM PRINCIPAIS:

1 a 4 - CIDADE DE MAPUTO SUL ZONA COSTEIRA / RIO INFULENE

5 - MAPUTO E MARRACUENE RIO INFULENE

6 - MAPUTO E MARRACUENE ZONA COSTEIRA / RIO INCOMATI

7 - KATEMBE RIO TEMBE/ ZONA COSTEIRA

Enquadramento Geral




SISTEMAS DA MAPUTO E MARRACUENE – PRESSÕES URBANÍSTICAS

INTENSIFICAÇÃO DA OCUPAÇÃO URBANA

Sistema DescriçãoÁrea(km²)

Dens. Pop . 2007

(hab/km2)

Dens. Pop. Ano HP

(hab/km2)Distritos

1 a 4Bacias de Maputo

(zona urbana consolidada)

36 12 041 13 218 Maputo

5

Bacias de Maputo e Marracuene que

drenam para o rio Infulene

90 3 757 7 327Maputo /

Marracuene

6

Bacias de Maputo e Marracuene que

drenam para o rio Incomati ou costa

214 1 684 3 526Maputo /

Marracuene

7 Bacias de KaTembe 156 119 2 327 Maputo

Zona de cimento (1 e 2) tem cerca de 10% da população – 100 000 hab

Aumento da área impermabilizada

6

1 a 4

5

7




Saúde Pública

Protecção de pessoas e bens

Protecção do ambiente

Valorização de recursos

Serviço de gestão de lamas fecais

Reutilização de efluentes e

aproveitamento de lamas

Tratamento de efluentes

Controlo de inundações

Relação entre objectivos e tipo de serviço e infraestruturas




Valorização de recursos

Protecção de bens e pessoas

Saúde Pública

Protecção do

ambiente

Sustentabilidade

económica

Quadro

institucional

Quadro legislativo

Objetivos e enquadramento




NÍVEIS DE SERVIÇO AO NÍVEL DO BAIRRO

Retrete com ligação à rede de esgotos

Retrete com ligação à fossa séptica

Latrina de descarga

Latrina melhorada

Legenda dos gráficos

0%

46%

21%

29%

0% 4%

Chamanculo C

0%

22%

63%

11%

4% 0%

Laulane0%

21%

57%

18%

4% 0%

Mahotas

1%

41%

38%

20%

0% 0%

Maxaquene A

Legenda do mapa

Caracterização Geral das Infraestruturas




• Carência de recursos para exploração preventiva (em vez de reactiva);

• Grande parte do efluente descarrega diretamente no meio receptor (Zona 1 eparte da Zona 2) (contaminação do meio receptor);

• Grande parte da região não dispõe de rede de colectores, mas sim de fossas elatrinas, resultando na necessidade de serviços de gestão de lamas fecais,incluindo tratamento e destino final adequados;

DIFICULDADES EM DRENAGEM E SANEAMENTO

Diagnóstico - Caracterização Geral das Infraestruturas





2 – DIAGNÓSTICO GERAL E PROPOSTA DE

SOLUÇÕES



SISTEMAS E BACIAS DE

DRENAGEM (MAPUTO SUL)

Cerca de 23 bacias principais, com áreas e ocupações muitodiversas, a drenar para a baia ou para o rio Infulene. Áreasde 5 a 400 ha, e caudais variáveis de 1 a 70 m3/s.

Caracterização Geral das Infraestruturas




LEVANTAMENTOS

• Câmaras de visita: diâmetros decolectores, cotas de soleira, cotas deterreno, estado de conservação…

• Valas de drenagem: Secção e soleira

• Descargas para o Estuário: diâmetro ecota de soleira.

Diagnóstico – Trabalho de Campo




RESULTADO DA INSPECÇÃO ATRAVÉS DE CCTV(CLOSED-CIRCUIT TELEVISION) AO INTERCEPTOR EXISTENTE NA AV. JOAQUIM CHISSANO

Funcionamento da infra-estrutura a meia secção (entupimentos).

Existência de ligações indevidas e ocorrência de infiltração relevante de águas freáticas.

Necessidade de reabilitação ou substituição

Análise e Diagnóstico dos Sistemas de Saneamento




TIPOLOGIA DE MEDIDAS PROPOSTAS

Medidas estruturais: Implantação de sistemas de canais de drenagem, valas ou colectores; Bacias de retenção e/ou amortecimento (reassentamentos); Limpeza e manutenção das infra-estruturas de drenagem.

Medidas não estruturais: Planeamento urbano: protecção do uso de áreas alagáveis; Deslocação de famílias residentes junto às bacias; Sensibilização para não utilização das infra-estruturas de drenagem

como depósito de resíduos.


Drenagem Pluvial – Identificação de Soluções



Câmaras drenantes ou poços absorventes

Trincheiras de infiltração

Pavimentos reservatório e pavimentos porosos

Bacias de retenção


Soluções Propostas – Soluções de Controlo na Origem (source control)



LINHAS ORIENTADORAS PARA AS SOLUÇÕES PROPOSTAS

ZONAS PROBLEMÁTICAS – DEPRESSÕES

A) RESERVA DA ZONA

APROVEITAMENTO PARA BACIA DE

AMORTECIMENTO/INFILTRAÇÃO DE CAUDAIS

B) INTERVENÇÃO DRENAGEM PLUVIAL

DESVIO DOS CAUDAIS AFLUENTES À DEPRESSÃO E

DRENAGEM PARA JUSANTE

43

Drenagem Pluvial – Identificação de Soluções




Grande capacidade de transporte e de reserva

VALA Principal –Vala A (AV. JOAQUIM CHISSANO)

44

Modelação em SWMM (Storm Water Management Model)




≈ 70 m3/s

≈ 50 m3/s

Caudais de ponta

Período de retorno de 50 anos.

VALA A (AV. JOAQUIM CHISSANO) – MODELAÇÃO DINÂMICA (SWMM)

45





Capacidade de transporte da Vala

A para um período de retorno de

retorno igual a 50 anos.

VALA A (AV. JOAQUIM CHISSANO) – MODELAÇÃO DINÂMICA (SWMM)

46





ZONA BAIXA DA CIDADE DE MAPUTO

Avaliação do desempenho hidráulico (Fase 1) – para T=5 anos.

INTERVENÇÕES PROPOSTAS:

• Limpeza periódica dos trechos de zonabaixa

• Instalação de quatro colectores pluviaissob pressão, para a zona alta

• Eventual construção de reservassubterrâneas no jardim Tonduro

47

Soluções Propostas – Sistemas 1 e 2




PROPOSTAS PARA O SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

4 colectores sob pressão (desvio):

Av. Albert Lithuli (CP3), Guerra Popular (CP2), Karl Marx (CP1) e Vladimir Lenine (CP3).

(reforço)

Câmara com poço de grossos

48Plano Director de Saneamento e Drenagem da Área Metropolitana de Maputo



PROPOSTAS PARA O SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS – CP1 (exemplo)

Conduta Sub-bacias contribuintes Área C L v tc I Qp D j

[ - ] [ - ] [ha] [ - ] [m] [m/s] [min] [l/(ha.s)] [l/s] [mm] [m/m]

CP1 F6.1; F5.01-F5.12 40.32 0.56 927 3.68 31 371.03 4.2 1200 0.0105

CP2 F7.01-F7.10 49.09 0.56 911 3.32 31 373.82 5.1 1400 0.0070

CP3 F9.01-F9.07; F8.01-F8.04 67.31 0.57 999 4.19 23 442.10 8.4 1600 0.0093

CP4 F4.1-F4.7 36.80 0.63 896 4.85 21 471.74 5.5 1200 0.0183

Dimensionamento, andamento da linha de energia e perfil longitudinal

49Plano Director de Saneamento e Drenagem da Área Metropolitana de Maputo



RESERVA NO PARQUE DO TONDURO

Volume total estimado = 30 000 m³

(reservatório enterrado)

Localização

A B

Corte AB

≈ 5

m

B

A

Planta

50

Soluções Propostas – Sistemas 1 a 3




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3 – ESTIMATIVA DE CUSTOS




Sistema 1 a 3:• Colectores pluviais sob pressãoSistema 4:• Vala principalSistema 5:• Bairro do Hulene• Obras com projecto (TPF e Studio FAC)• Julio NyerereSistema 6:• Obras com projecto (TPF e Studio FAC)• Julio NyerereSistema 7:• Nada previsto

FASE Custos totais

(M USD)

Fase 1 (2016-2020) 91

Fase 2 139

Fase 3 90

Total 320

52

Drenagem PluvialObras Prioritárias 2016-2020


Drenagem de águas residuais = 67,5 M USD

Drenagem de águas pluviais = 91,0 M USD

TOTAL =158,5 M USD

Custos totais - Obras Prioritárias 2016-2020



• Desafios análogos nos varios locais (saude pública, proteção do ambiente e depessoas e bens, e sustentabilidade dos ativos), embora em zonas com graus dedesenvolvimento muito diversos.

• Soluções de engenharia distintas, mas seguindo principios identicos (reforço,reserva ou desvio)

• Necessidade do conhecimento e informação para valorizar o património (gerirmelhor) e tomar as melhores decisões.

• Relevancia para os serviços, de património muito antigo (coletores e valas) (commais de 60-80 anos);

SINTESE CONCLUSIVA




José Saldanha Matos

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Fim da Apresentação- Muito Obrigado


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