engenheiro plinio tomaz

Engenheiro Plinio Tomaz

Introdução: alguns créditos do LEED

SS 6.1-Quantidade de águas pluviais

SS 6.2- Qualidade das águas pluviais

Triângulo do manejo de águas pluviais

Ciclo hidrológico básicotentamos manter o ciclo hidrológico: voltar ao que existia

Bacia Hidrográfica

Conceito de bacia

Método Racional

Áreas até 3km2

Q=CIA/360

Sendo:

Q= vazão de pico (m3/s)

C= coeficiente de runoff (adimensional)

I= intensidade da chuva (mm/h)

A= área da bacia (ha) ≤ 3km2

LEED: o método escolhido deve ser aceito e reconhecido.

Cálculos feitos por engenheiro civil de preferência

Método do SCS Método do SCS (Soil Conservation Service)

Publicado em 1976 nos Estados Unidos

Bacias de 2 km2 a 5.000 km2

Usado nos Estados Unidos

Conceito de hidrograma unitário

Usa o tempo de concentração tc

Precisa da chuva excedente em um intervalo de tempo.

Escolha da duração da chuva: 2h, 6h, 24h

Difícil de ser aplicado para quem não é dedicado ao assunto

Método SCS TR-55 Publicado em 1976

40 há até 65 km2

Duração da chuva: 24h

Bom para determinar a vazão de pico

Não é muito usado no Brasil

Hietograma de chuva: Tipo I, IA, II e III

Precipitações médias mensais

Erosãoaltera o ecossistema aquático

Impactos devido a impermeabilização do solo: Pesquisas americanas. Não temos pesquisas no Brasil

Pluviômetro: chuvas diárias

Pluviógrafo: precipitação x tempo

Caçamba basculante; pluviógrafo de peso e pluviógrafo de flutuador

Curva dos 100 anos

EnchentesPeríodo de retorno de 100anos (Inglaterra: 200anos)

Mapa com a inundação chuva de 100anos

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.

Leito menor Tr=1,5 a 2anos Rio Paraguai/Tucci e Gens, 1991 Tr=1,87anos(afastamento 15m (?), Código Florestal)

Leito maior Tr=100anos(Enchentes)

Observação: LEED

LEED define para NC, Schools e CS no SS credit 1:

Não há crédito se a área de pré-desenvolvimento estiver 1,50m (5feet)abaixo da cota dos 100 anos.

Leed: piso 1,5m acima de Tr=100anos(não há lei e nem normas mundiais)

Tr = 100 anos

>=1,5 m

Eng. Plínio Tomaz 23

Tempo de concentraçãoDefinição:

Tempo que a partícula de água mais distante chega ao ponto escolhido. Geralmente é calculado em minutos.

Várias fórmulas:

Tc usando tempo de escoamento superficial

• V= K . S 0,5

Sendo:

V= velocidade média (m/s)

S= declividade média do talvegue (m/m)

K= coeficiente dado pela tabela adiante

Tc usando tempo de escoamento superficialUso do solo re gime de

escoamento Coeficiente K

Floresta com muita folham no solo

Area com pouco cultivo, terraceamento

Pasto ou grama baixaAreas cultivadas

2,132,74

Solo quase nu sem cultivo 3,05

Caminhos de escoamento em grama, pastoSuperficie pavimentada; pequenas bossor9ocas de nascentes.

Tc usando tempo de escoamento superficial

Exemplo:

Calcular o tempo de trânsito de um pasto com 150m e 5% de declividade média;

Da Tabela achamos K=2,13

V= K . S 0,5

V= 2,13 . 0,05 0,5

V=0,48m/s

Tempo de trânsito = L/V = 150m/ 0,48m/s=313s=5,2min

Tc pela fórmula California culvertspractice

Tc= 57 x L 1,155 x/H 0,385

Sendo:

Tc= tempo de concentração (min)

L= comprimento do talvegue (Km)

H= diferença de cotas entre a saída da bacia e o ponto mais alto do talvegue (m)

Análise:

Áreas rurais maiores que 1km2

Aconselhado pelo DAEE para pequenas barragens

Período de retorno Período de retorno (Tr) é o período de tempo médio que

um determinado evento hidrológico é igualado ou superado pelo menos uma vez.

Tr= 1anos ou 2anos para evitar erosão a jusante ( correto é usar entre 1,5anos e 2,0nos)

Tr= 25anos para enchentes

Tr= 100anos

Período de retorno do Vertedor: H≤ 5m Tr=100anos

5<H≤15m Tr=1.000anos

H>15m Tr=10.000anos

Probabilidade (p) e período de retorno (T)

P= 1/T Exemplo: T=100anos

P= 1/100= 0,01 (1%) Há 1% de probabilidade em um ano de termos uma chuva

superior a aquela que estimamos.

Exemplo: T= 2anos

P= 1/T=½= 0,5 (50%) Há 50% de probabilidade em um ano de termos chuvas

superior a aquela que estimamos

Tc Federal Aviation Agency É válida para pequenas bacias onde o escoamento superficial sobre o

solo predomina. O comprimento, declividade e o coeficiente de runoffsão para o escoamento principal do talvegue.

tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33

Sendo: tc= tempo de concentração (min); C= coeficiente de runoff do método racional L= comprimento (m) máximo do talvegue deverá ser de 150m; S= declividade média (m/m) Nota: talvegue é o fundo do vale por onde escoa as águas pluviais

quando chove ou por onde passa um córrego ou rio. Usado no Aeroporto Internacional de Guarulhos

Tempo de concentração(entrada)

Urban Storm Drainage Criteria Manual, Denver, Colorado, 1999 (USDM).

Para microdrenagem (áreas até 120ha?)

tc= L / 45 + 10 Sendo:

tc= tempo de concentração (min)

L= comprimento (m)

Exemplo:

L= 100m

tc= 100/45+10= 12min ( o valor calculado não pode ser maior que 12min)

tc do ponto mais longe até uma boca de lobo

Conceito de Impacto Zero Vazão

infiltração

Teoria do Impacto Zero (invariância hidráulica-Itália)vazão

A vazão de pós-desenvolvimento deverá ser igual a de pré-desenvolvimento.

Pré-desenvolvimento: é o terreno natural sem compactação do solo (estradas, máquinas, pessoas, pisoteio bovino, etc). Consideramos 5% a 10% de área fica impermeabilizada (Plinio)

Nota: A) existem regiões que adotam a vazão de pré-desenvolvimento por ha.

Exemplo: 24 L/sxha

Itália: 20 L/sxha ou 40 L/sxha

Paris 10 L/sxha (350km de canais unitários) e 2 L/sxha (Rio Sena e afluentes)

São Paulo: 25 L/s x ha

B) Existem obras ou canais já construídos que servem como limitador

de vazão no pré-desenvolvimento.

Teoria do Impacto Zero (invariância hidráulica- Itália)infiltração

Volume infiltrado no pré-desenvolvimento= Vpré

Volume infiltrado no pós-desenvolvimento =Vpós

Volume de pós= Volume de pré

Balanço hídrico: pré e pós desenvolvimentoTeoria do Impacto ZeroQuantidade

Áreas de inundaçãopré e pós desenvolvimentoQuantidade

Período de retorno de vertedor de barragem

BarramentosPeríodo de retorno Tr para dimensionamento do vertedorDAEE, Instrução DPO 02/2007

Maior altura do barramento H

Sem risco para habitações ou

pessoas a jusante

Com risco para habitações ou

pessoas a jusante

H≤ 5 100 500

5<H≤ 10 500 1.000

H>10 1.000 10.000

Instrução DPO 002/ 2007 DAEE

Obra hidráulicaFolga (freeboard) f

Canalização aberta ou fechada e galerias

f≥ 0,20 h

Pontes f≥ 0,20 h com f ≥ 0,40m

Barramento f≥ 0,10 h com f ≥ 0,50m

Bueiro Não tem recomendação

Inicio do exemplo 1

Caso 1

Opção 1

Exemplo 1 Dados:

Area= 3ha

Talvegue=L= 260m

Declividade média do talvegue= 0,03m/m (%)

Area impermeável pré= 10% (Nota: AI < 50%)

Area impermeável pós= 60%

Município: Santa Bárbara do Oeste/SP

Opçao 1= vazão de pos= vazão de pre

Coeficiente C= Rv Rv=0,05+0,009.AI

Pré: AI= 10%

Rv=0,05+ 0,009 x 10= 0,14

Cpre= 0,14

Pós= AI= 60%

Rv= 0,05+ 0,009 x 60= 0,59

Cpos=0,59

Tempo de concentração tc tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33

L=260m

S=0,03m/m

Cpre=0,14

tc pré= 0,69 . (1,1– 0,14). 260 0,5 . 0,03 –0,33 = 34min

Cpós=0,59

tc pós= 0,69 . (1,1– 0,59). 260 0,5 . 0,03 –0,33 = 18min

Intensidade de chuva

1912,174 x Tr0,141

I =------------------------

( t + 19,154)0,857

Tr=1ano e Tr=2anos

t=tempo de duração da chuva= tempo de concentração (min)

Intensidade de chuva para Tr=1ano Tr=1 ano ; t= tcpre= 34min

1912,174 x 1,000,141

Ipre (1ano) =------------------------ = 63,5mm/h

( 34 + 19,154)0,857

Tr=1 ano ; t= tcpos= 18min

1912,174 x 1,000,141

Ipre (1ano) =------------------------ =86,3mm/h

( 18 + 19,154)0,857

Vazão de pico para Tr=1ano Tr=1ano

C=0,14 I=63,5mm/h A=3ha

Qpre= CIA/360 = 0,14 x 63,5 x 3/360= 0,074m3/s

C=0,59 I=86,3mm/h A=3ha

Qpos= CIA/360 = 0,59 x 86,3 x 3/360= 0,424m3/s

Dimensionamento pelo método Racional

V= (Qós- Qpré) . Td. 60

Sendo:

V= volume de detenção (m3)

Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m3/s)

Qpré= vazão de pré-desenvolvimento (m3/s)

Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min)

Vazão de pico para Tr=2ano Tr=2anos

C=0,14 I=70,01mm/h A=3ha

Qpre= CIA/360 = 0,14 x 70,01 x 3/360= 0,082m3/s

C=0,59x95,17 x 3/360= 0,468m3/s

Volume de detenção para Tr=1ano

V= (Qpós- Qpré) . Td

V1ano= (0,424- 0,074) x 18min x 60= 378 m3

Intensidade de chuva para Tr=2anos Tr=2 anos ; t= tcpré= 34min

1912,174 x 2,000,141

Ipre (2anos) =------------------------ = 70,01mm/h

( 34 + 19,154)0,857

Tr=2 anos ; t= tcpos= 18min

1912,174 x 2,000,141

Ipre (2anos) =------------------------ =95,17mm/h

( 18 + 19,154)0,857

Dimensionamento pelo método Racional

McCuen, 1998

V= (Qós- Qpré) . Td. 60

Sendo:

V= volume de detenção (m3)

Qpós= vazão de pós-desenvolvimento (m3/s)

Qpré= vazao de pré-desenvolvimento (m3/s)

Td= tempo de concentração no pós-desenvolvimento (min)

Volume de detenção para Tr=2anos

V= (Qpós- Qpré) . Td

V2anos= (0,468- 0,082) x 18min x 60= 417 m3

Conceito de proteção a erosão a jusante

Área de pré-desenvolvimento ≤50%

Opção 1: Qpós=Qpré

A) Tr=1anos

V= 378m3

B) Tr= 2anos

V= 417m3

Escolhemos o maior: Tr=2anos V=417 m3

Leis das piscininhas

Lei das piscinhas

Somente para detenção de enchente

Lei 12.526/07 Estado de São Pauloenchente

V=0,15 x Ai x IP x t

Sendo:

V= volume em m3

Ai= área impermeável em m2

IP= índice pluviométrico =0,06m/h

t= tempo de duração da chuva=1 h

V=0,15 . Ai . IP . t

Exemplo

V=0,15 x (30000x0,60) x 0,06 x 1= 162m3

Continuação do Exemplo 1 Tr=2anos V=417m3

Dimensionamento do reservatório retangular W= largura Comprimento = 2.W Profundidade adotada= H=1,60m V= W x 2W x H 417= 2 x 1,60 W2

W= 11,42 m Comprimento= 2 x W= 2 x11,42=22,84m As= área da superfície= 11,42 x 22,84= 260,83m2

Cálculo do vertedor de emergência

Usa-se o vertedor de emergência para Tr=100anos (altura da barragem < 5,00m)

Vazão centenária Vazão centenária (Tr=100anos)

1912,174 x 1000,141

I100 =------------------------ ( t + 19,154)0,857

tcpós= 18min 3660,39 I 100=------------------------ = 165,2mm/h ( 18 + 19,154)0,857

Q100= CIA/360= 0,59 x 165,2 x 3 /360= 0,81m3/s

Cálculo da largura do vertedor de emergência com vazão Qs

Q= 0,81 m3/s para Tr=100anos

Q= 1,55 x L x H 1,5

Foi adotado H=0,60m

0,81=1,55 x L x 0,6 1,5

L= 0,81/0,72=1,13 m

Portanto, o vertedor de emergência para Tr=100anos terá largura de 1,13m e altura de 0,60m

Dimensionamento do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5

Cd= 0,62= coeficiente de descarga

g=9,81m/s2

h= 1,60m/2= 0,80m

Qpré Tr=2anos= 0,082m3/s

Ao= PI x D2/4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5

0,082= 0,62 x Ao x (2x9,81x 0,80)0,5

Ao= 0,082/2,456= 0,03339m2

D= (4 x 0,0339/ PI) 0,5

D=0,21m Adoto: D=0,20m (200mm/ 8”)

Exemplo 1- Opção 1 Qpós=Qpré

Tr=2anos V=417 m3

0,60mx1,13m

Vazão de pós=– vazão de pré= 0,082m3/s

Término do exemplo 1

Exemplo 2-

Inicio do Exemplo 2 Mesmos dados anteriores só que queremos fazer

proteção do canal a jusante

Caso 1

Opção 2

Exemplo 2- Opção 2Diâmetro do orifício Vcpv= Qpós x tcpós x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m3

Q= Vcpv/86400= 505 / 86400= 0,00584m3/s Equação do orifício Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5

Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81m/s2

h= 1,60m/2= 0,80m Ao= PI x D2/4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5

0,00584= 0,62 x Ao x (2x9,81x 0,80)0,5

Ao= 0,00584/2,456= 0,00238m2

D= (4 x 0,00238/ PI) 0,5

D=0,06m Adoto: D=0,075m (75mm/ 3”)

Exemplo 2- só erosão a jusante com esvaziamento em 24h

Tr=2anos Vcpv=505 m3

Evitar erosão a jusante

0,075m

0,60mx 1,13m

Esvaziamento em 24h

SS 6.1

Conversões de unidades

1 ft= 0,3048m

1 ft3/s= cfs= 0,028317 m3/s = 28,317 L/s

1 acre-foot= 1.233,489 m3

1 ft/s= 0,3048 m/s

Inicio do Exemplo 3

Coeficiente C de runoffcalculado

Rv= coeficiente volumétrico de Schueler

Rv=0,05 + 0,009 x AI

AI= área impermeável (%)

Pré-desenvolvimento

AI= 100%

Rv= 0,05 +0,009 x 100= 0,95

tc= 0,69 . (1,1– C). L 0,5 . S –0,33

C=0,95

L=260m

S=0,03m/m

tc pós= 0,69 . (1,1– 0,95). 260 0,5 . 0,03 –0,33 = 10,31min

Exemplo 3

Caso 2- Area original superior a 50%

Exemplo 3- AI pre>50% Usa SOMENTE Tr=2anosPre=100 % e pos=60% impermeável

Caso 2- AI pre>50% Usa somente Tr=2anos

Pré-desenvolvimento Pós- desenvolvimento

AI= 100 AI= 60%

Rv= 0,95 Q(m3/s)= 0,473

tc(min)= 10,31 tc=(min) 18

Tr (anos)= 2 Volume runoff (m3)= 0,473x18x60= 511

I (mm/h)= 116,09 Volume (m3)= 427

A(há)= 3 427= Qpos xtcpos x 60= Qposx18 x 60

Q(m3/s)= 0,92 Qpos=427/(18x60) 0,395

Volume (m3)= 0,92 x 10,31x 60= 569 511- 427= 84

25% menos

V x 0,75=569x0,75= 427

Q x 0,75= 0,69

Diâmetro do orifício do Exemplo 3 CPv= 84 m3

Q= 0,395m3/s Equação do orifício

Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5

h= 1,60m 0,395= 0,62 x Ao x (2 x 9,81x1,60)0,5

Ao= 0,395/3,47= 0,1138 m2

D= (4 x 0,1138/ PI) 0,5

D=0,38m Adoto: D=0,40m

Exemplo 3- AI>50%

Tr=2anos CPv=84 m3

Evitar erosão a jusanteQ=0,395m3/s

0,60mx 1,13m

Melhoria da qualidade das águas pluviais

Quantidade (enchentes ou e controle da erosão a jusante)

Qualidade

Ecosistema aquático (ecologia)

BMPs São as melhores práticas para resolver o problema da

poluição difusa Nota: podemos usar várias BMPs

USEPA catalogou 130 BMPs

Podemos trabalhar com volume WQv ou com áreas (filtro gramado e vala gramada)

Procedimentos da ASCE, 1998 conforme Akan, 2003

C=0,858 i3 – 0,78 i2 +0,774.i + 0,04

Po= (a.C). P6

Sendo:

C= coeficiente de runoff

i= área impermeável em fração

Po= volume a ser capturado na bacia (mm)

P6= média das precipitações das chuvas (mm). Nota:

USA: há mapa.

Po= (a.C). P6

Para reservatório de detenção estendido

a=1,109 para esvaziamento em 12h

a=1,299 para esvaziamento em 24h

a=1,545 para esvaziamento em 48 h

Exemplo 4:

São Paulo P6=33mm (95% das precipitações)

Nota: difícil de conseguir !. Em USA há mapas

AI=70%=i=0,70

C=0,858 i3 – 0,78 i2 +0,774.i + 0,04

C=0,50

Po= (a.C). P6

Po= (1,299x0,50)x33=21,2mm

Po= 21,2mm

Vc= (Po/1000) x Area (m2)

A= 8ha x 10000m2

Vc= (21,2/1000) x 8x10000= 1.696 m3

Schueler, 1987

AI= 70% A=8ha=8 x10.000m2 P=25mm

Rv= 0,05 + 0,009x AI = 0,68

WQv= (P/1000) X Rv x A

WQv= (25/1000) x 0,68 x 8 x 10000m2 =1.360 m3

First flush/ Reino Unido

CIRIA C 697, 2007 Londres

The SUDS manual.

Usa os primeiros 10 mm de precipitação para o firstflush

BMPs International Stormwater BMP database

400 BMP ano 1996

ASCE, USEPA, FHWA, AWWA, WERF

www.bmpdatabase.org

BMPs vem se tornando uma norma para tratamento do runoff em volume e qualidade.

BMP, ASCE, 2006

Recomendado: tratamento em série (trem)

Trenzinho das BMPs, Aukland,2000Controle na fonte (dentro do lote, BMP-LID) como evitar lançamento de

resíduos perigosos a serem levados pelas águas pluviaisNo outro vagão temos as práticas de infiltração, seguido pelo vagão da

filtração e o último vagão são as lagoas

EPA-SWMM5 (Stormwater Management Model )de abril de 2004 identifica várias BMPs. Software free.

USEPA: UWMRP (Urban Watershed Management Research Program ): state-of- the-practice

BMP podem ser:

Estruturais: vala de infiltração, etc

Não estruturais: planejamento, etc

EPA (Environmental Protection Agency)

Pesquisas constante sobre o assunto

URBAN WATERSHED MANAGEMENT RESEARCH PROGRAM (UWMRP)

Há conhecimento limitado sobre o assunto.

Mas são usadas em todo o mundo

Amostradores de águas pluviais

BMPTeoria do first flush

P=25mmFrequência das precipitações diárias

(1958-1995) Mairiporã- RMSP

0 20 40 60 80 100

Porcentagem do runoff produzido pelas precipitações (%)

itaçao d

Melhoria da qualidade das águas pluviais

Teoria de Schueler, 1987 90% das precipitações que produzem runoff eque ocasionará depósito de 80% de TSS (sólidos totais em suspensão).

WQv= (P/1000) x Rv x A

Sendo: WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3) P= 25mm= first flush a ser adotado no Brasil = precipitação média para

Tr=0,5 anos= 6meses A= área da bacia em m2

Segundo o LEED P=25mm em locais de climas úmidos P= 19mm em locais de climas semi-áridos P= 13mm valor mínimo a ser adotado

Exemplo 5

Exemplo 5-Volume WQv Rv=0,05 + 0,009 x AI

Rv= coeficiente volumétrico

Rv=0,05 + 0,009 x 60=0,59

Rv=0,59 A=3ha P=25mm

WQv= (P/1000) x Rv x A

WQv= (25mm/1000) x 0,59 x 30.000 m2= 443m3

Reservatório somente para melhoria da qualidade das águas pluviais WQv= 443m3

Adotando dimensões da área em projeção já usadas

As= área da superfície= 13 x 26= 338m2

H= WQv/ As= 443/338= 1,31 m

Tempo para esvaziar= 24h = 86.400s

Vazão média de escoamento em 24h

Vazão = 443m3/ 86400s= 0,00513m3/s

Diâmetro do orifício do Exemplo 5 Deverá passar em 24 horas Vazão = 443m3/ 86400s= Q= 0,00513m3/s Equação do orifício

Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5

h= 1,31/ 2= 0,66m TRUQUE Ao= PI x D2/4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5

0,00513= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,66)0,5

Ao= 0,00513/2,23= 0,0023m2

D= (4 x 0,0023/ PI) 0,5

D=0,054m Adoto: D=0,05m= 50mm= 2”

Exemplo 5- Reservatório somente para melhoria da qualidade da águas pluviais usando WQvNotar tubo de 0,05m para escoamento em 24horas.

WQv 24h 443m 3

Vertedor

0,60 x 1,13m

Exemplo 6

Junto: quantidade e qualidade

Exemplo 6- Reservatório para melhoria da qualidade da águas pluviais usando WQv e enchente TR=2anosNotar tubo de 0,05m para escoamento em 24horas.

WQv 24h 443m 3

Vertedor

0,60 x 1,13m

Enchente Tr=2anos V= 417m3

Esvazia em 24h

Vazão de pré 0,082m3/s

No Exemplo 6

Juntamos SS6.1 caso 1 opção 1 com SS6.2

Fazendo reservatório WQv para melhoria da qualidade das águas pluviais.

Recarga de aquíferos

Recarga de aquífero Método semelhante ao de Horsley aplicado ao Brasil.

F=fator de recarga

Grupo de solo A F=0,30

Grupo de solo B F=0,20

Grupo de solo C F=0,10

Grupo de solo D F=0,03

Recarga de aquífero Método do Volume de recarga

Rev= F x WQv

Rev= volume de água necessário para recarga (m3) Nota: não é todo o volume WQv que precisamos para a recarga.

Método da Área para recarga

Rea= F x A x Rv

A= área da bacia (m2)

Rv= coeficiente volumétrico Rv=0,05+0,009 x AI

Recarga de aquíferos Exemplo 6:

A= 3ha, AI=60% P=25mm Solo tipo B do SCS

Rv=0,05+0,009 x 60=0,59

WQv= (25/1000) x 0,59 x 3 x 10.000= 443m3

Em volume:

Rev= F . WQv= 0,20 x 443= 89m3

Para fazer trincheira de infiltração ou bacia de infiltração.

Em área:

Rea= F x A x Rv == 0,20 x (3 x 10000) x 0,59= 3.540m2

para fazer faixa de filtro gramada ou vala gramada

Reservatório de detenção estendido

Reservatório de detenção estendido(enchente+melhoria da qualidade das aguas pluviais)

Origem do método de cálculo SCS

tb=2,67tc

Area volume hachurado

Q (m3/s)

Origem do método de cálculoSCS

Existe o triângulo com vazão de pico Qpós e outro com vazão Qpré. Temos que achar o volume V hachurado.

Portanto, temos:

V= (2,67tcpos) x Qpós/2 – (2,67tcpos) x Qpré/2

V= 2,67tcpos. 0,5(Qpós-Qpré)

V= 0,5 . (Qpós-Qpré) . 2,67 . tcpos . 60

Deixar passar: Qpré

Finalidades mais usadas: Enchente (Tr=25 anos)

Qualidade (WQv)

Menos usada: Controle da erosão a jusante usando o volume CPv

para Tr=2 anos e volume WQv

Eficiência do reservatório de detenção estendido

TSS TP TN Metais pesados

61% 19% 31% 26 a 54%

Exemplo 8-Vazão Tr=25anos Vazão (Tr=25anos)

1912,174 x 250,141

I25 =------------------------ ( t + 19,154)0,857

tcpos= 18min 3010,43 I 25 =------------------------ = 135,87mm/h ( 18 + 19,154)0,857

Q25 pos= CIA/360= 0,59 x 135,87 x 3 /360= 0,67m3/s

Vazão Tr=25anos Vazão (Tr=25anos)

1912,174 x 250,141

I25 =------------------------ ( t + 19,154)0,857

tcpre= 34 min 3010,43 I 25 =------------------------ = 99,96 mm/h ( 34 + 19,154)0,857

Q25 pre= CIA/360= 0,14 x 99,96 x 3 /360= 0,12 m3/s

Reservatório de detenção estendido Tr=25anos

V= 0,5 . (Qpós-Qpré) . 2,67 . tc . 60

Deixar passar: Qpré

V= 0,5 x (0,67-0,12) x 2,67 x 18 x 60 = 891 m3

Deixar passar: Qpré =0,12m3/s

As= 338m2

891m3/ 338 m2 = 2,64 m (altura)

Diâmetro do orifício CPv =505m3

Deverá passar em 24 horas para Tr=2 anos Vcpv= Qpos x tc x 60= 0,468 x 18 x 60= 505m3 As= 338 m2

WQv= 443 m3

Entre os volumes 505 m3 e 443 m3 adoto 505m3 para esvaziar em 24 h Altura= 505/ 338 m2= 1,49 m Vazão = 505/86400 s= Q= 0,00584 m3/s Equação do orifício

Q= Cd x Ao x (2.g.h)0,5

Cd= 0,62= coeficiente de descarga g=9,81 m/s2

h= 1,49/ 2= 0,745m TRUQUE Ao= PI x D2/4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5

0,00584= 0,62 x Ao x (2x9,81x0,745)0,5

Ao= 0,00584/2,37= 0,00246m2

D= (4 x 0,00246/ PI) 0,5

D=0,056m Adoto: D=0,075 m= 75 mm=3”

Diâmetro do orifício detenção estendido Qpré=0,12 m3/s Qpré= 0,12 m3/s

Equação do orifício Q= Cd . Ao . (2.g.h)0,5

Cd= 0,62= coeficiente de descarga

g=9,81 m/s2

891 m3 /338m2 = h= 2,64 TRUQUE

Ao= PI x D2/4 D= (4 x Ao/ PI) 0,5

0,12= 0,62 . Ao x (2.9,81. 2,64)0,5

Ao= 0,12/4,46 = 0,0269 m2

D= (4 x 0,0269/ PI) 0,5

D=0,185m Adoto: D=0,20m= 200 mm= 8”

LEED -Reservatório de detenção estendidoProteção do canal a jusante SS6.1-Quantidade e SS6.2 QualidadeVazão de pré e pós-desenvolvimento SS6.1 case 1- Option 1Melhor e mais usado: quantidade (tubo de 0,20m) e qualidade (tubo de 0,075m). Reservatório ficará seco depois de 24hExemplo 8-

1,49mWQv 443m3

Tr=2anos Cpv=505 m3

0,075m

0,60m x 1,13m

CPv= 511 m3 Vale o maior

Detenção estendida Tr=25anos 891 m3

Esvazia em 24h

Reservatório de retenção

(wet pond) Volume permanente (1 WQv) 2WQv ou 3 WQv

Bigger is better (Schueler, 1987)

Volume temporário (1 WQv )

Eficiência do reservatório de retenção

Reservatório de retenção

68% +-10%

55% +- 7% 32 +- 11% 36% a 65%

Reservatório de retençãonunca fica seco: precisa de uma certa área da bacia (mínimo 10ha); impermeabilização do fundo com argila ou geotêxtil impermeável

Reservatório de retençãoFazer balanço hídrico para ver se o reservatório não ficará seco durante alguns meses por ano.

Reservatório de retenção(Wet Pond)

(valoriza os imóveis em até 28%)

Reservatório de retenção(wet pond)

Pode ser construída:

On line: WQv permanente e WQv temporário + volume para enchentes

Off line: WQv permanente e WQv temporário

Reservatório de retenção(wet pond) Muito eficiente para a remoção dos poluentes

Alguns dizem que é mais eficiente que wetland

TSS remove 80%

TP remove 50%

TN remove 35%

Metais remove 60%

Bactérias remove 70%

Reservatório de retenção(wet pond)

Area mínima de 10ha e máxima de 60 ha.

Cuidado com a vazão base (Plinio: mínimo 10 ha)

Profundidade mínima =0,90m

Profundidade máxima= 0,90 a 1,80m

Talude laterais: 1:3

Relação comprimento/largura: 3:1

Reservatório de retenção(wet pond) Esvaziamento do reservatório temporário em 24

Vertedor de emergência: Tr=100 anos

Pernilongos (Culex): usar inseticidas

Aedes aegypti (dengue): buscar animais que se alimentem deles, mas não resolve totalmente o problema.

Reservatório de retenção (wet pond) off lineVolume PermanenteVolume TemporárioExemplo 9- Atendimento SS6.2NOTA: posso fazer em cima o reservatório para Tr=2anos para proteção de erosão a jusante

WQv 443m3 Temporário

0,075m

0,60mx 1,13m

NA máximo maximorum Vertedor de

emergência

WQv 443m3 Permanente

0,50m folga

Esvazia em 24 h

Gráfico para Wet Pond para achar a remoção de TSS entrando com relação volume do reservatório permanente/ WQv(Bigger is better: Schueler, 1987)

Denver recomenda: 1,00 a 1,5California Stare water control board: 3 a 5

Trash Rack

Proteção contra entupimentos

Trash rack ( ≤ 0,15m)(Há cálculos da área da grade e da perda de carga)

Cálculo do trash rack A= área do trash rack (m2)

Ao= área da tubulação (m2)

A/Ao = 77 / e -0,00488.D

Exemplo 10: D= 100 até 500mm

A/Ao= 77 / e -0,00488x100 = 47,27

Ao= PI x D2/4= 0,00785m2

A= 0,00785 x 47,27= 0,37m2

Trash Rack

Trash rack

Acima de 600mm

At/Ao= 4

Infiltração

Melhoria da Qualidade das águas pluviais (WQv) e Recarga do aquífero subterrâneo (Rev)

FimInicio InfiltraçãoBMP

K>>7mm/h

K<7mm/h

K>7mm/h

Routing

Rev≤ recarga

Rev>>recarga

Pavimento permeável A) pavimento modular

B) pavimento poroso (concreto ou asfalto)

Pavimento permeávelpavimento poroso de concretoBMP

Pavimento poroso de concreto

Pavimento permeável pavimento poroso de asfaltosem agregados finos ≤ 600µm

Pavimento permeável Clogging: entupimento. É o grande problema.

Clogging se inicia com sujeira e poeira entre 1,4kg/m2 a 3,0 kg/m2 (Pesquisa Canadá)

Pesquisas: em 3 anos entope 50%

Pavimento modular é menos sensível ao cloggingdo que o pavimento poroso.

Percolação no pavimento poroso: 4000mm/h

Juntas do pavimento modular: 14.000mm/h

Pavimento permeável

Alemanha- pavimentos permeáveis devem ter capacidade mínima para 270 L/s x ha. Brasil (?)

Vida útil de um pavimento permeável de 20anos.

Manutenção: 4 vezes por anos: Equipamentos de vácuo e jato de água (caro)

Pavimento modular (concreto ou PVC)

Pavimento modularBMP

Pavimento modular

Pavimento modularBMP

Pavimento modularArea ≤ 2ha S ≤ 5%Lençol freático: 1,20m K≥3,6mm/h (CIRIA)

Eficiência do pavimento modular

Pavimento modular

82% a 95% 65% 80 a 85% 98 a 99%

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 três tipos básicos;

Tipo A - Quando toda a água é infiltrada

Tipo B - Somente parte da água é infiltrada

Tipo C - Nada é infiltrado

Pavimento modularTipo A-Quando toda a água é infiltrada

Dimensionar um pavimento modular(Tipo A) Porosidade específica da brita britada=0,32

Área = 100m2

K= 7mm/h (condutividade hidráulica)=0,007m/h

H= (D/n) x (I- K)

Duração da chuva=D=60min= 1h Tr=25anos RMSP

Intensidade da chuva =I=70,5mm/h=0,0705m/h

H= (1,00h/0,32) x (0,0705 – 0,007m/h)=0,20m

Adoto: espessura H= 0,25m

Bidim Tempo de esvaziamento = (n x H)/K= (0,32 x 250)/7= 11,4 (12h)

Modelo simplificado Exemplo:

WQv= 443 m3 para A=3ha AI=60% K= 7mm/h

d= WQv/ (A x n)

A= área do pavimento modular= 1000m2 (hipótese)

d= espessura da camada de pedra (m)

n= porosidade específica da pedra britada= 0,30

d= 443/ (3000 x0,30) =0,49m

Tempo de esvaziamento

T= d .n/ K= 490 x 0,30/ 7 =21h (ideal entre 24h e 72h)

Pavimento modularTipo B – quando parte da água se infiltraDifícil de calcular

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

Pavimento modularTipo C Temos que achar o diâmetro do tubo de drenagem e o

espaçamento.

E= 2x h/(q/K)0,5

Sendo:

E= espaçamento dos tubos em paralelo (m)

h= altura da camada de pedra (m) K= condutividade hidráulica da pedra (m/s)= 0,001m/s

q= intensidade da chuva (m/s). Vários Tr

Pavimento modularTipo C- nada se infiltra Exemplo 11:

Área do pavimento modular= 3.540m2

Solo impermeável

Pavimento modular Tipo C com drenos

Pavimento modularTipo C Exemplo continuação

Superfície plana adotada

Altura de pedra adotada= h=0,40m

Intensidade da chuva q (m/s)

Q= 53mm/h para RMSP Tr=5anos 1hora

Q= 53mm/h=0,00001444m/s

Pavimento modular Exemplo continuação

E= 2x h/(q/K)0,5

E= 2x 0,40/(0,00001444/ 0,001)0,5

E= 6,7m= espaçamento

Escolha: tubo 150mm, 1% de declividade, seção plena: 0,013m3/s (nota: poderíamos escolher y=2/3D ou y=0,8D)

Vazão total de drenagem= A x q= 4271m2 x 0,0000144m/s=0,061m3/s

Numero de tubos= 0,061m3/s/ 0,013m3/s=4,7 tubos

Adotamos 5 tubos em paralelo

Pavimento poroso (concreto ou asfalto)

A= WQv/ [n . d + (K/1000) x T + np . dp] Sendo:

A= área da superfície do pavimento poroso de concreto ou asfalto (m2)

WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3)

n=porosidade média da pedra britada =0,32

d= espessura da camada de pedra britada (0,25m≤d≤1,20m)

K= condutividade hidráulica (mm/h) ≥ 7mm/h

T= tempo para encher o reservatório de pedra britada (h). T=2h

np= porosidade efetiva do concreto ou asfalto poroso=0,18 (entre 0,15 a 0,22)

dp=espessura do concreto ou asfalto poroso (0,05m <dp<0,10m)

Pavimento poroso (concreto ou asfalto)

Tempo de esvaziamento Td

Td= (d . n) / (K/1000)

Sendo:

d= altura da camada de pedra (m)

n= porosidade efetiva da pedra

K= condutividade hidráulica (mm/h)

Td= tempo de esvaziamento (h) Td≥12

Pavimento poroso(exemplo de pavimento poroso de concreto)

Exemplo 12: Estacionamento com 6.000m2 irá despejar as águas pluviais em pavimento poroso de concreto.

Solo tem K= 26mm/h, lençol freático 1,50m abaixo do fundo. Achar a a área de pavimento poroso de concreto usando o volume WQv.

Rv= 0,05+0,009 x 100= 0,95

WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,95 x 6000= 143m3

Portanto, deverá ser infiltrado 143m3 no pavimento poroso de concreto.

Pavimento poroso de concreto(exemplo) A= WQv/ [n . d + (K/1000) x T + np . dp] WQv= 143m3

n=0,32 (pedra britada)

d= 0,90m (adotado)

K= 26mm/h

T= 2h (enchimento)

np= 0,18 (concreto)

dp=0,075 (espessura do concreto)

A= 143/ [0,32 x 0,90 + (26/1000) x 2 + 0,18x 0,075] =403m2

Portanto teremos uma área de pavimento poroso de concreto com 403m2 de superfície.

Pavimento poroso Tempo de esvaziamento

Td= (d . n) / (K/1000)

Td= (0,90 x 0,32) / (26/1000)= 11h

Ideal seria maior que 12h

Telhado verde Leed 1 ponto 50% da área telhado

Veremos: como executar

Telhado Verde(Projeto de lei na prefeitura do município de São Paulo

Telhado verde

Telhado verde em indústria

Telhado verde

Telhado verde Mais antigo: jardins suspensos da Babilônia.

1936 prédio do MEC Roberto Burle Max (paisagista paulista)

1988: Banco Safra em São Paulo

Arquiteta Rosa Grená Kliass

Walter Kolb (Munich e Hannover)

Telhado verde Camada de solo: 150mm a 300mm

Plantas nativas resistente ao sol e vento

Vantagem:

Diminui ilha de calor

Menores custos de ar condicionado

Reduz pico de vazão

Telhado verde Vegetação extensiva: gramado. Solo de 50mm a

150mm. Plantas nativas

Vegetação intensiva: solo 200mm a 2000mm. Plantas e árvores. Altura de 1m a 5m. Prever as cargas de 300kg/m2 a 1.000kg/m2.

Telhado Verde Agricultura urbana

Locais: Rússia, Tailândia, Colômbia, Haiti e Canadá.

Hotel Fairmont, Vancouver, Canadá: alimentos no telhado economiza 35.000 dólares canadenses por ano.

Problema: regiões com ar poluído

Telhado Verde Em aprovação na CMSP (Câmara Municipal de São

Paulo)

Método Delfos

Elaboração de projeto de norma de telhados verdes

Aprovado pela ABNT em novembro 2011

Aguardando Comissão de norma técnica

Trincheira de infiltração

Eficiência da trincheira de infiltração

Trincheirade infiltração

75% 60% a 70% 55 a 60% 85 a 90%

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 Bpedra britada 3 (25mm a 35mm)Infiltração : 7mm/h a 60mm/h

Trincheira de infiltração

Trincheira de infiltraçãoExemplo 13- Dados: A= 3ha=30.000m2 AI=60%

K= 13mm/h (condutividade hidráulica do solo)

Pedra britada com n=0,40

Rv=0,05 + 0,009 x AI=0,05+0,009 x 60= 0,59

WQv= (P/1000) x Rv x A=

=(25/1000) x 0,59 x 30.000= 443m3

Trincheira de infiltraçãoExemplo

dmax= (K . Ts) /n

dmax= profundidade máxima permissível (mm)

K=13mm/h

Ts= máximo tempo permitido entre 24h a 48h

(esvaziamento). Adotamos Ts=48h

dmax= (13 x 48 )/0,40=1560mm=1,56m (dmax <= 2,40m)

At= WQv/ (n . d + K.T)

At= área da superfície da trincheira (m2)

WQv= volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3)

n= vazios da pedra britada =0,40

K= condutividade hidráulica do solo= 13mm/h

T= tempo de enchimento = 2h (prática)

At= 443/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h]

At= 682m2

Adotando comprimento L=300m

Teremos 682m2/ 300m= 2,27m

Largura da trincheira = 2,27m

Profundidade = 1,56m

Exemplo com Rev= 89m3

At= 89/ [0,40 x1,56 + (13/1000)x 2h]

At= 137m2

Adotando comprimento L=50m

Teremos 137m2/ 50m= 2,74m

Largura da trincheira = 2,74m

Profundidade = 1,56m

Soakaway

Infiltração da água de chuva do telhado

(é uma trincheira de infiltração)Inglaterra: Soakaway (muito usado conforme CIRIA)Pode ser: circular ou retangular quando Area <100m2

Trincheira de infiltração quando A> 100m2

Soakaway Exemplo 14: telhado com 500m2

Condutividade hidráulica k=f = 20mm/h

Porosidade efetiva da pedra britada=0,40

Tempo de retenção =Ts=24h

Profundidade máxima da caixa de pedra “d”

d= f. Ts/ n= 20 x 24h/ 0,40=1200mm=1,20m

Soakaway At= WQv/ (n .d + f. T)

At= área longitudinal da caixa (m2)

WQv= volume de água (m3)

n=0,40 pedra britada

d=1,20m (já calculado)

T= 2h= tempo de enchimento (<2h)

WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,95 x 500=12m3

WQv= 12m3

Soakaway At= WQv/ (n .d + f. T)

At= 12/ (0,4x 1,2 + (20/1000) x2)= 23m2

Largura=2,00m

Comprimento= 23/2= 11,5m

Profundidade= 1,20m

Rain Garden (bioretenção)

Eficiência do rain garden

Rain garden 80% 65% a 87% 49% 43% a 97%

Rain Garden

Rain Garden Profundidade típica= 0,10m a 0,15m

Dimensões usuais: 4m x 12m

Infiltra em 4 a 5 dias

Rain Garden

Rain Garden Exemplo 15 Achar o volume para melhoria da qualidade das águas pluviais WQv

para área A=1000m2 e área impermeável AI= 30%.

Rv= 0,05 + 0,009 x AI = 0,05+0,009 x 30= 0,32

Volume WQv

WQv= (P/1000) x Rv x A= (25/1000) x 0,32 x 1000m2 = 8 m3

Dimensão : 4m x 12m= 48m2

Altura= 8/48= 0,17m

Canal gramado Nota: a área conta como BMP

Eficiência do canal gramado

Canal gramado

38% +- 31% 14 +-23% 14% +- 41% 9% a 62%

Canal gramado: capítulo 21

Com modelo do Akan, 2010 ficou fácil

Depende:

declividade,

tipo de grama: batatais, bermuda, esmeralda, Santo Agostinho, São Carlos, etc

n coeficiente de Manning: depende da velocidade, altura da grama, densidade da grama em pedúnculos/m2, índice da curva de retardo.

tensão trativa máxima que depende do coeficiente de retardo do SCS,1969 (A,B,C,D,E) conforme pesquisa do SCS.

Vários tipos de gramas usados no Brasil

Canal gramado

Canal gramadoFórmula de Chen e Cotton, 1988 (Akan)

n= (3,28. R) 1/6 /[ Cn+19,97 log(3,28.R) 1,4 So 0,4] Sendo:

n= rugosidade de Manning

R= raio hidráulico (m).

R= A/P

A= área molhada (m2)

P=perímetro molhado (m)

Cn= coeficiente de retardo adimensional escolhido na Tabela (21.16)

So= declividade do fundo do canal (m/m)

Coeficientes de retardo Cn de gramas em canais gramados

Velocidades máximas conforme classe de retardo

Exemplo 16baseado em Akan, 2010 Dimensionar canal gramado com grama esmeralda em

um canal trapezoidal com base b=2,00m, declividade So= 0,001m/m, talude m=2,5 e vazão Q=0,85m3/s.

Da Tabela anterior para grama esmeralda que é da classe de retardo D achamos Cn=34,6

A= (b+my)y P=b+2y(1+m2)0,5 R= A/P

A cada valor de y achamos Q até Qcalculado= Qprojeto

Filter Strip (faixa de filtro gramada)

Nota: a área conta como BMP

Eficiência do pavimento modular

Faixa de filtro gramada

54% a 84% 20%

Faixa de filtro gramada (filter strip)(filtra as águas pluviais)Não tem nada a haver com enchentes e sim com melhoria da qualidade das águas pluviais

Faixa de filtro gramada (filter strip)

Faixa de filtro gramada

Faixa de filtro gramada(faixa+canal gramado)

Eficiência da faixa de filtro gramada

TSS (sólidos totais em suspensão): 50%

PT (fósforo total): 20%

Metais pesados: 40%

Faixa de filtro gramada(estimativas)

Parâmetro Area impermeável à montante Area permeável à montante(jardins, etc)

Comprimento paralelo ao fluxo da aguamaximo(entrada)

11 m 23 m 23 m30m

(45,7 m FHWA)

Declividade maxima <2% >2% <2% >2% <2% >2% <2% >2%

Comprimento minimo da faixa paralelo ao fluxo de água

3,00 4,5 6,00 7,5 3,0 3,6 4,5 5,4

Fonte: Estado da Georgia, 2001

Faixa de filtro gramada Exemplo 17

Calcular a largura da faixa de filtro gramada para areaimpermeável a montante com 20m e declividade dafaixa de filtro gramado >2%.

Vendo a tabela escolhemos faixa com 7,5m decomprimento.

Reservatório de infiltração (Área da bacia ≤ 6ha)

recarga

Reservatório de infiltração(recarga do aquífero)lençol freático ideal: mínimo de 3,00mProblemas em projetos: 50% falhamManutenção: 5% ao ano

Reservatório de infiltraçãoCusto C(US$)=162,6x V 0,69

Profundidade: 0,30m a 1,80mTempo de infiltração: 48h e máximo de 72hImportante: pré-tratamento

Reservatório de infiltração Exemplo 18: AI=60% A=6ha Rv=0,59

WQv=(P/1000) . Rv . A= (25/1000) x 0,59x6x10.000=885m3

As= SF . WQv / (T . K)

As= área do fundo do reservatório (m2)

SF= fator de segurança=2

WQv= volume do volume para melhoria da qualidade das águas pluviais (m3)

T=tempo de infiltração da água no solo entre 24h a 72h

K=condutividade hidráulica do solo (m/h)

d=WQv/ As

d= profundidade do reservatório (m) entre 0,30 a 1,80m

Reservatório de infiltração (exemplo)

As= SF . WQv/ (K . T)

T=48h (adoto) K=13mm/h=0,013m/h

As= 2 x 885m3/ (0,013m/h x 48h)=2837m2

d=profundidade do reservatório (m)

d=WQv/ As

d=885m3/ 2837m2= 0,31m

Filtro de areia (área da bacia ≤ 4ha)

Eficiência do filtro de areia

Filtro deareia

66% a 95% 4% a 51% 44 a 47% 34 a 88%

Filtro de areia(não infiltra no solo, melhoria da qualidade das águas pluviais)

Filtro de areia

Filtro de areia de superfície

Perfil de um filtro de areia

Tubos perfurados ≤ 150mm

300mm sobre a geratriz superior

Pedras: 100mm a 150mm (pedra 1,2, e 3)

Distância máxima entre tubos= 3,00m

Declividade minima = 1%

Geotêxtil

Buraco: 3/8” (9,53mm)

Camada mínima de areia de 0,45m

Filtro de areiaExemplo 19 A=2ha (<4ha) AI=70%

Kareia= 0,45m/dia (19mm/h)

Altura da água=hf= 0,50m

Tempo de escoamento =1,67dias

Altura do filtro de areia df= 0,60m

Rv=0,05+0,009 x 70=0,68

WQv= (25/1000) x 0,68 x 2ha x 10.000m2= 340m3

Filtro de areia: exemplo Af= (WQv . df)/ [K . (hf + df) . tf]

Af= área do filtro de areia (m2)

df= altura do filtro de areia =0,60m

K= 0,45m/dia

hf=0,50m (altura da água)

tf= 1,67 dias (tempo para dreno da água na areia entre 1 dia a 1,67dias)

Filtro de areia Af= (WQv . df)/ [K . (hf + df) . tf]

Af= (340 x 0,60)/ [ 0,45 x (0,50 +0,60) x 1,67]

Af= 247m2

Pré-tratamento em filtro de areia Particularidades do pré-tratamento

Volume do pré-tratamento= 0,25xWQv

Nota: outras BMPs é 0,1xWQv

Vazão que chega ao pré-tratamento

Qo = WQv/ 86.400s

Pré-tratamento em filtro de areia(toma-se para sedimentação partículas menos de 20 a 40µm)

As= - (Qo / vs) . Ln (1-E/100) As=

= - (Qo / vs) . Ln (1-E/100)

Para E=90% (eficiência de deposição)

As= 2,3 x Qo/ vs

AI ≤75% 20μm vs= 0,000355 m/s

AI >75% 40 μm vs= 0,001422m/s

Pré-tratamento (Forebay)

Regulador de fluxo

Exigências do Leed nas BMPs Relacionar as BMPs

Porcentagem do site tratado pela BMP

Eficiência de cada BMP em %

Fonte de dados sobre eficiência da remoção de TSS (sólidos totais em suspensão)

Plano de manutenção e operação das BMPs

BMPs não estruturais Leed considera: rain garden, valas gramadas e

filter strip onde é feita a filtração

BMP não estruturalLID: Low Impact Development( BMP LID : na fonte): rain garden

LID não estrutural

Reduzir superfícies impermeáveis

Deixar vegetação junto ao rios (área ripariana)

Proteger os caminhos naturais das águas pluviais

Minimizar a compactação do solo

Evitar de fazer muitas escavações

Planejamento e uso do solo(Espanha,Portugal, Alphaville, etc)

Planejamento e uso do solo

Remoção de TSS, TP e TN TSS= sólidos totais em suspensãoTP= fósforo totalTN= niltrogênio total

Tipo de BMP TSS TP TN

Bacia de infiltração 80% 60% 50%

Canal gramado 70% 30% 30%

Filtro de areia 82% 46% 35%

Rain garden 90% 72% 58%

Reservatório de retenção 75% 52% 30%

Reservatório de detenção estendido 53% 25% 30%

Trincheira de infiltração 75% 55% 58%

Vala gramada 48% 30% 30%

Manutenção e operação anualTipo de BMP Manutenção e operação anual

Reservatório de detenção seco 3 a 6%

Trincheira de infiltração 3 a 20%

Pavimento poroso de concreto 5%

Vala gramada 5% a 7%

Reservatório de retenção 3 a 5%

Wetland construída 1 a 5%

Faixa de filtro gramada US$ 250/ha a US$ 3.500/ha

Consumo relativo da BMP da área impermeável da BaciaTipo de BMP Porcentagem de área impermeável

da bacia

Res. detenção 2 as 3%

Wetland construída 3 a 5%

Trincheira de infiltração 2 a 3%

Reservatório de infiltração 2 a 3%

Filtros de areia 0 a 3%

Custos das BMPs em dezembro de 2010.

Reservatório de detenção estendido C= 251,42. V 0,76

Reservatório de retenção C=415,65. V 0,71

Wetland construída C=519,14 .V 0,71

Trincheira de infiltração C=2206,71. V0,63

Reservatório de infiltração C=267,00 .V 0,69

Filtros de areia C= K x A em ha K varia de 6.678 a 13.358

Canal gramado US$ 3,74/m2 a US$ 7,49/m2

Pavimento poroso US$ 45,00/m2

Recomendações do Leed nas BMPs

1. Descrever todas as BMPs

2. Porcentagem da área usada pela BMP

3. Eficiência de cada BMP em porcentagem

4. Fonte de dado sobre eficiência da remoção do TSS ( sólidos totais em suspensão)

Nota: apenas 1 pontos em SS6.1 e 1 ponto em SS6.2

Quantidade e qualidade das águas pluviais para os créditos do LEED

SS6.1-QUANTIDADE SS6.2 –QUALIDADEBMPs

Site: http://www.pliniotomaz.com.br

E-mail: pliniotomaz@uol.com.br

Livro: Cálculos Hidrológicos e Hidráulicos para Obras Municipais: autor Plinio Tomaz

Livro: Poluição Difusa: autor Plinio Tomaz

CD: distribuído

Consumo de água em paisagismo

Tanque de evaporação Classe AUS$ 1000

Objetivo

Obter a evapotranspiração de referência ETo

Achar método simples de cálculo

Fácil aplicação para qualquer lugar do Brasil

Métodos existentesevapotranspiração de referência= ETo

Método de Thornthwaite, 1948

Balanço Hídrico pelo método de Thornthwaite-Mather, 1955

Método de Romanenko, 1961

Método de Turc, 1961 para

Método Método de Penman-Monteith, 1998 FAO

Método de Hargreaves

Método de Penman, 1948 para superfícies livres

Método de Blaney-Criddle, 1975

Chuvas mensais Chuvas mensais: Instituto Nacional de Metereologia -

http://www.inmet.gov.br/

Agrometereologia

Agricultura

Balanço Hídrico

Selecione Estado do Brasil

Selecione estação

Evapotranspiração pelo método de Thornthwaite Embrapa- Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

http://www.embrapa.gov.br/

Google: pesquisar-Banco de Dados Climáticos do Brasil

Estado

Cidade

Longitude, Latitude, altura,

precipitações mensais e

evapotranspiração

Latitude

Valores de f* para a formula de Blaney-Criddle

H*= f* . (0,46 . T + 8,13)

Sendo:

H*= lâmina de água no perÍodo de um dia (mm)

T= temperatura média do mês (º C)

f*= média da porcentagem diária do fotoperíodo anual em latitudes que variam de 10º N a 35º S

Exemplo 1: achar o valor de f Exemplo 1: Guarulhos

Latitude 23,5⁰ Sul, temperatura média de janeiro de 23,7⁰C

H*= f* . (0,46 . T + 8,13)

H*= 0,31 x (0,46 x 23,7 + 8,13)=5,9mm

Dada a temperatura média do ar do mês

Valores de “a” e “b” da formula de Blaney-Criddle

Exemplo 2 Razão de insolação: baixa, média e alta

Exemplo: Guarulhos,

Umidade relativa do ar U=73% >50%,

Velocidade média do vento= u2=1,6m/s <2m/s

Relação de insolação (nebulosidaded) =n/N=0,42 insolação baixa

N= número máxima de luz solar (h)

n= horas de sol a= -1,65 b= 0,98

Evapotranspiração de referência pelo Método de Blaney-Criddle, 1975

ETo= a + b . H* Sendo:

ETo= evapotranspiração (mm/dia)

a e b são coeficientes obtidos da Tabela anterior

H*= calculado anteriormente (mm)

Exemplo:

• ETo= a + b . H* =-1,65+0,98 x 5,9= 4,1mm/dia

• Janeiro: 31dias 4,1mm/dia x 31dias= 128mm/mês

Irrigação de gramados Objetivo:

Estimativa de consumo de água em:

Jardins

Praças

Campos de futebol

Campos de golfe

Consumo de água

Triângulo da classificação textural25% areia; 60% silte: 15% argilasolo franco siltoso

Aspersão

Tensiômetro

Tensiômetro US$ 500

Tensiômetro de faixassemáforo

Fertilizantes: N, P e K

Evapotranspiração no paisagismo

ETL= ETo . KL

ETo= evapotranspiração de referência (mm/mês)

KL=coeficiente de paisagismo (gramados e arbustos)

ETL= evapotranspiração do paisagismo (mm/mês)

Ks, Kd e Kmc(árvores; arbustos; cobertura; misto; gramado)

Coeficiente das espécies: Ks Leva em conta quanto a planta precisa de água.

Plantas podem precisar de pouca água e muita água.

Planta que não consume água Ks=0

Critério subjetivo

Não há tabelas que fornecem o Ks para cada tipo de planta.

Escolha depende experiência do projetista

Coeficiente de densidade: Kd Áreas com plantas esparsas possuem menor

evapotranspiração.

Áreas com plantas juntas têm maior evapotranspiração

Fator de microclima: Kmc Depende da paisagem, temperatura, vento e umidade.

Valores pequenos de Kmc são para áreas com muitas sombras e protegidas pelo vento.

Valores altos de Kmc são devido a locais que possuem muito vento facilitado pelos prédios existentes.

Escolha do mês O LEED nos Estados Unidos adota para os cálculos

somente o mês de JULHO porque é o mês que tem maior evapotranspiração.

No hemisfério sul o equivalente é o mês de JANEIRO que de modo geral no Brasil é o mês com maior evapotranspiração.

Nota: para o Brasil fazer os cálculos para os 12 meses.

Exemplo com gramado, arbustos e misto. Observar Ks

Tipo de paisagismo Area (m2) Ks Kd Kmc KL IE CE Eto ETL

Arbustos 112 0,2 1,0 1,3 0,26 0,900 1,0 206,13 53,59 6,0

Misto 363 0,2 1,0 1,4 0,28 0,625 1,0 226,79 63,50 23,1

Gramado 84 0,7 1,0 1,2 0,84 0,625 1,0 206,22 173,23 14,6

Total= 559 Total= 43,6

Tipos de gramas Gramas tolerantes a seca

Batatais

Bermuda

Esmeralda

Gramas pouco tolerantes a seca

Santo Agostinho

Coreana

São Carlos

Exemplo 3- IrrigaçãoLocal: São Paulo

Grama bermuda

Área= 575.258m2

Tipo de solo: franco-argiloso

Vento: 3m/s

Calcular volume de irrigação necessário mensalmente usando a precipitação efetiva Pe.

Condutividade hidráulica do solo K em (mm/h)

Tipos de solo

Condutividade hidráulica conforme a declividade do

terreno.

4% 8%8% a

16%> 16%

mm/h mm/h mm/h mm/h mm/h

1 Areia grossa 31,8 25,4 19,1 12,7 7,9

2 Areia média 26,9 21,6 16,3 10,7 6,9

3 Areia fina 23,9 19,1 14,2 9,7 6,1

4 Areia franca 22,4 17,8 13,5 8,9 5,6

5 Franco arenoso 19,1 15,2 11,4 7,6 4,8

6 Franco arenosa fina 16,0 12,7 9,7 6,4 4,1

7Franco arenosa

muito fina15,0 11,9 8,9 6,1 3,8

8 Franco 13,7 10,9 8,4 5,6 3,6

9 Franco siltoso 12,7 10,2 7,6 5,1 3,3

10 Solo siltoso 11,2 8,9 6,6 4,6 2,8

11 Argila arenosa 7,9 6,4 4,8 3,0 2,0

12 Franco argiloso 6,4 5,1 3,8 2,5 1,5

13 Argila siltosa 4,8 3,8 2,8 2,0 1,3

14 Solo argiloso 3,3 2,5 2,0 1,3 0,8

Fonte: Toro Company, 1986 in AWWA, 1993

Da tabela anterior escolhemos para solo franco argiloso

K=1,3 mm/h

Profundidade das raízes Z

Da Figura anterior adotamos profundidade do gramado

RZ= 300mm

Capacidade de armazenamento no solo AWHC

Textura do solo

Capacidade de

Ponto de Murcha

Permanente

AWHC=θCC - θPM

(m3/m3, cm3/cm3, mm/mm)

Areia 0,17 0,07 0,11

Areia franca 0,19 0,10 0,12

Franco arenoso 0,28 0,16 0,15

Franco 0,30 0,17 0,18

Franco siltoso 0,36 0,21 0,19

Silte 0,36 0,22 0,20

Franco argiloso siltoso 0,37 0,24 0,18

Argila siltosa 0,42 0,29 0,19

Argila 0,40 0,20 0,20

Da figura anterior escolhemos para solo franco argiloso-siltoso

AWHC= 0,18mm/mm

Agua disponível para a planta na zona das raízes PAW= AWHC . RZ

PAW= água disponível para a planta na zona das raízes (mm)

RZ= profundidade média das raízes para uma determinada hidrozona (mm)

PAW= 0,18 x 300=54mm

Porcentagem de água que pode ser extraída(MAD= Management Allowable depletion)

Textura do solo

Quantidade de água que pode ser extraída

Argiloso 30

Franco-argiloso 40

Franco-siltoso 40

Franco 50

Franco-arenoso 50

Arenoso 60

Nota: o máximo de MAD é de 50%

Fonte: Adaptado de The Irrigation Association, março de 2005- Landscape Irrigation Scheduling and Water Management.

Consultando a tabela anterior para tipo de solo franco argilo-siltoso MAD= 40%

Quantidade de água que pode ser extraída pelas plantas (AD)

AD= PAW x (MAD / 100)

AD= 54 x (40/100)=22mm

Precipitação efetiva Pe com percentual fixo da USDA-SCS

Categori

a de solo

Tipo de

Profundidade das raízes em milímetros

150mm 300mm 457mm 610mm

Precipitação média mensal efetiva em

(%) da precipitação mensal

1 Arenoso 44 48 52 55

2Franco-

arenoso47 53 58 63

3 Franco 49 57 63 68

4Franco-

argiloso47 55 60 65

5 Argiloso 45 51 55 59

Fonte: The Irrigation Association, março de 2005- Landscape Irrigation Scheduling and Water Management.

Para solo franco-argiloso e profundidade de raízes 300mm escolhemos: 55%

Dica: para planejamento de irrigação RF, máximo de 50%.

RF= 50%

Precipitação efetiva Pe= P x RF /100

P= 254mm para o mês de janeiro

RF= 50%

Pe= P x RF /100

Pe= 254 x 50 /100= 127mm

Mas Pe deve ser menor que P=254mm e ETc=96,2mm.

Portanto, Pe=96,2mm

Eficiência da Irrigação: IETipo de irrigação Eficiência da irrigação

Sprinkler para irrigar árvores e

arbusto0,90

Gotejamento 0,90

Sprinkler rotor em plantas com

filas maiores que 2,40m de largura0,75

Sprinkler em spray(bocal) em plantas

filas maiores que 2,40m de largura

Sprinkler em plantas com

filas menores que 2,40m de largura0,40

Fonte: Water Efficient Landascape, 1993 AWWA

Uso de sprinkler adotamos rendimento de 62,5%, ou seja, IE =0,625

Fator de controle =CEFator de controle CE Condição

0,85 Existe somente sensor de chuva

0,80 Existe somente o controlador

0,60 Existe controlador e sensor de chuva

CE=1,00 Não existe sensor de chuva e nem controlador

0,4 Existe microestação climatológica

Como não temos sensor de chuva e nem controlador

CE=1,00

TWA= quantidade necessária de água para irrigação no mês (m3) TWA = [(ETL – Pe)/ IE] x CE

Janeiro

TWA = [(96,2 – 96,2)/0,625] x 1,00=0

TWA = [(65,8 – 29,2) /0,625] x 1,00= 58,5mm

Area verde= A=575.258m2 =57,5258ha

Mês de abril

Volume mensal=V= A x 58,5 /1000=33.681m3/mês

Q (L/s)= V / (dias do mês x 86400 x1000)=

Q= [33,681/ (30 x 86400) ]x 1000=13 L/s

Taxa (L/s x ha)= 13/57,5258= 0,23 L/sxha

Média Estado São Paulo 0,37 L/sxha

janeiro fev março abril maio junh julho ago set out nov dez

31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

Precipitaçao (mm/mês)=P= 254 252 201 58 70 39 31 25 75 137 130 215

Evapotranspiaraçao mm/mês Blaney-Criddle= 128 102 109 88 76 65 64 81 85 105 109 125

Ks= fator das espécies (gasto de água)= 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

Kd=fator da densidade das plantas= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kmc=fator de microclima (sombra)= 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Coeficiente de paisagismo KL= Ks x Kd x Kmc 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

Etc= Eto x KL (mm/mes)= 96,2 76,4 81,5 65,8 56,7 48,5 48,2 60,9 63,4 78,6 81,9 93,5

Taxa de infiltraçao no solo (mm/h)=solo argila

siltosa, pouco arenosa, pouco porosam mole e

escura 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

Capacidade de armazenamento no solo AWHC

para solo franco argilo-siltoso 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18

Profundidade das raizes (mm)= 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

Agua dispon ivel para as plantas PAW (mm)= 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54 54

Fator de agua que pode ser extraido para solo

franco argilo-siltoso MAD (%)= 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00 40,00

Quantidade maxima de agua que pode ser

extraida pelas plantas AD (mm)= 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22

Precipitaçao efetiva Tabela 1.13 para solo

franco argilo- siltoso=RF = 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

Pe= P x RF/100= 127 126 100 29 35 20 15 12 38 69 65 107

Pecipitaçao efetiva deve ser menor que P e Etc 96,2 76,4 81,5 29,2 35,1 19,5 15,4 12,5 37,6 68,7 65,2 93,5

Rendimento da irrigaçao adotado=IE= 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625 0,625

Fator de controle - Não tem sensor de chuva e

nem controlador=CE= 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

TWA= mm/mês com Pe= [(ETc - Pe)/ IE]xCE= 0,0 0,0 0,0 58,5 34,5 46,5 52,4 77,5 41,4 15,9 26,7 0,0

Area verde (m2) a ser irrigada=A= 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258 575258

Volume mensal (m3) com Pe= 0 0 0 33681 19830 26724 30164 44593 23812 9148 15370 0

Vazao em litros/segundo com Pe 0,0 0,0 0,0 13,0 7,4 10,3 11,3 16,6 9,2 3,4 5,9 0,0

Taxa de l/s x ha com Pe= 0,00 0,00 0,00 0,23 0,13 0,18 0,20 0,29 0,16 0,06 0,10 0,00

TPWA= água necessária para irrigação TPWA= TWA – Água não potável

TPWA= é a água potável necessária para a irrigação descontando-se a água não potável

GWPA= 100 x (TWA linha de base – TWA projetado) / TWA linha de base

GWPA= é a porcentagem da redução de água potável (%)

Água não potável = reúso de esgotos, reúso águas cinzas claras, reúso de águas cinzas escuras e aproveitamento de água de chuva.

TWA linha de base = é aquele sistema de irrigação tradicional em que não há sensor de chuvas e nem controlador da irrigação. São de modo os sistemas antigos e é o total de água necessário para um paisagismo linha de base.

TWA projetado= são os sistemas de irrigação projetados em que há sensor de chuva ou e controlado. Poderá haver também o gotejamento.

Plano de irrigação

Deverá ser apresentado um plano de irrigação

Frequência de irrigação (dias de irrigação)

Horários de rega (manhã ou e noite)

Observações sobre irrigação no LEED Não usa a precipitação efetiva Pe

Dá pontos quando se usa água de irrigação de reúso ou aproveitamento de água de chuva

Nota: supõe-se que toda água para irrigação é potável

TPWA = TWA – água não potável

GWPA= porcentagem de redução de água potável

Leed GWPA= ( 1- projetoTPWA/baseline TWA) x 100

Leed: se a economia for maior que 50% teremos 2 pontos

Se a economia for de 100% teremos 4 pontos

Nota: quando calcular o baseline o valor Kmc do coeficiente de paisagismo deverá ser o mesmo no projeto.

Instalar medidores para volume a ser irrigado

Manutenção específica para reúso de água cinza

Bibliografia

Bibliografia:

Evapotranspiração (digital free; Plinio Tomaz)

Livro- Consumo de água no paisagismo (Plínio Tomaz)

Muito obrigado ! 17 de dezembro de 2013

Créditos LEED SS6.1 ; SS6.2 ; BMPs

Irrigação

Plínio Tomaz

Engenheiro civil

Site: www.pliniotomaz.com

pliniotomaz@gmail.com

engenheiro plinio tomaz

Documents

homens de papel - plinio marcos

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