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Aplicação do modelo Sanitary Sewer Overflow Analysis
and Planning (SSOAP-EPA) para avaliação das afluências
indevidas em coletores de águas residuais
Isabel Moreira Ribeiro Carmona Rodrigues
Dissertação para obtenção de Grau Mestre em
Engenharia Civil
Orientador:
Professor Doutor António Jorge Silva Guerreiro Monteiro
Júri:
Presidente: Rodrigo de Almada Cardoso Proença de Oliveira
Professor Doutor António Jorge Silva Guerreiro Monteiro
Vogal: José Manuel de Saldanha Gonçalves Matos
Abril de 2017
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Resumo
A problemática das afluências indevidas a um sistema de drenagem de águas residuais está na origem
das principais causas para a entrada em carga e da ocorrência de excedentes o que prejudica o
funcionamento dos mesmos. Esta problemática advém de afluências pluviais e de infiltrações que
entram no sistema, nomeadamente de ligações pluviais indevidas ao sistema e de coletores quebrados
ou danificados, respetivamente. Assim, é fundamental identificar as entradas de afluências indevidas
no sistema por forma a definir metodologias e, posteriormente, encontrar soluções mais eficientes num
sistema de drenagem.
O SSOAP Toolbox, da EPA, apresenta diversas funcionalidades que permitem a análise das afluências
indevidas através do método RTK. Este método consiste na calibração dos parâmetros R, T e K para
cada uma das bacias de drenagem que afluem a um sistema, permitindo diferenciar a origem de
afluências indevidas. Após a definição dos mesmos, o software SWMM, da EPA, realiza análises e
simulações por forma a avaliar a capacidade hidráulica do sistema de drenagem e o efeito das
afluências indevidas.
No presente trabalho foi aplicada esta nova abordagem ao sistema de intercetores de São João da
Talha, em Loures, tendo por base a informação recolhida e analisada em estudos anteriores
nomeadamente o estudo das afluências indevidas desenvolvido pela Engidro/Hidra para a SimTejo. Os
resultados obtidos evidenciam as vantagens na utilização desta ferramenta como forma de prever as
afluências indevidas a um sistema de águas residuais.
Palavras-chave
Afluências indevidas
Método RTK
São João da Talha
Sistemas de drenagem de águas residuais
SSOAP Toolbox
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Abstract
Storm water infiltration/ inflow in a wastewater drainage system is currently the main reason why these
systems get pressure flow, which impairs their proper way of functioning. This problem results from the
excessive infiltrations and storm water flows entering the system, which may be caused by different
reasons. Thus, it is essential to identify the sources and entries of inflow/infiltration into the system in
order to analyse the problem and, then, find more efficient solutions in a drainage system.
The EPA SSOAP Toolbox software has several features that allow the analysis of infiltration/ inflow by
the RTK method. This method consists on the calibration of parameters R, T, and K for each of the
drainage basins of the system. After defining these parameters, SWMM5 software performs the analysis
and simulations to assess the hydraulic capacity of the drainage system and the effect of the undue
inflows.
This work was developed in order to apply this new approach to the interceptor system of São João da
Talha, Loures, using the data of previous studies about infiltration/ inflows developed by Engidro/Hidra
to SimTejo. The results show the advantages of this tool for the forecast of inflow/infiltration in sewer
systems allowing the definition of measures aiming a better system performance.
Keywords
Infiltration/inflow (I/I)
RTK Method.
São João da Talha
SSOAP Toolbox
Wastewater drainage systems
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Agradecimentos
Uma primeira palavra é devida ao Prof. António Jorge Monteiro, desde logo pela escolha do tema, mas
também pelo seu trabalho de orientação científica, estando presente nos momentos chave com o
acompanhamento necessário.
Ao longo do desenvolvimento do trabalho que conduziu à presente dissertação várias foram as pessoas
que contribuíram de diversas formas com a sua disponibilidade e apoio, seja através do seu
conhecimento sobre o tema, ou sobre matérias com ele relacionadas, seja através de incentivo e
estímulo pessoal, sempre importantes.
Neste sentido, é devida uma palavra de agradecimento, e de reconhecimento, ao Eng.º Afonso
Sebastião, pelo esclarecimento de alguns aspetos do projeto de São João da Talha, nomeadamente
no que respeita aos dados de base e ao trabalho previamente desenvolvido.
De igual forma, é devida uma palavra de agradecimento ao Eng.º Paulo Ferreira, pelo apoio prestado
no esclarecimento de alguns aspetos práticos na utilização do SSOAP Toolbox.
A muitos colegas e amigos, que sempre me acompanharam e estimularam ao longo do curso e do
trabalho que conduziu à presente dissertação, uma palavra de profundo agradecimento.
Por último, mas não menos importante, uma palavra de sentido agradecimento à minha família,
especialmente aos meus pais e às minhas irmãs, que sempre me tem apoiado e incentivado em todas
as iniciativas da minha vida, e em particular neste trajeto académico que conduziu até à elaboração
deste trabalho.
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ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO........................................................................................................................1
1.1. Enquadramento ..............................................................................................................1
1.2. Objetivos ........................................................................................................................1
1.3. Estrutura da Dissertação .................................................................................................2
2. AFLUÊNCIAS INDEVIDAS ......................................................................................................3
2.1. Considerações iniciais .....................................................................................................3
2.2. Apresentação da problemática .........................................................................................3
2.2.1. Caracterização da hidrologia urbana .........................................................................3
2.2.2. Definição de Afluências Indevidas .............................................................................5
2.2.3. Afluências indevidas devido às infiltrações ................................................................7
2.2.4. Afluências pluviais indevidas ....................................................................................8
2.3. Método para identificação das componentes das afluências indevi das ...............................9
2.4. Levantamento de deficiências para identificação das afluências indevidas ..........................9
2.4.1. Inspeção das câmaras de visita .............................................................................. 10
2.4.2. Teste de fumo........................................................................................................ 10
2.4.3. Testes com traçadores ........................................................................................... 10
2.4.4. Inspeção das tubagens dos edifícios ....................................................................... 11
2.4.5. Inspeção através de câmaras de TV (CCTV) ........................................................... 11
2.4.6. Técnicas Ultrassónicas (Sonar)............................................................................... 11
2.4.7. Laser-Based Profiling ............................................................................................. 12
2.5. Iniciativas e ações para redução das afluências indevidas em Portugal ............................ 12
2.5.1. Introdução ............................................................................................................. 12
2.5.2. PENSAAR 2020..................................................................................................... 12
2.5.3. PO SEUR .............................................................................................................. 16
2.5.4. iAFLUI................................................................................................................... 16
3. APRESENTAÇÃO DO SOFTWARE SSOAP TOOLBOX ......................................................... 19
3.1. Introdução .................................................................................................................... 19
3.2. Breve abordagem das funcionalidades do SSOAP Toolbox ............................................. 19
3.2.1. Janela do SSOAP Toolbox ..................................................................................... 19
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3.2.2. Hidrograma unitário (Synthetic Unit Hydrograph) ...................................................... 20
3.2.3. Método RTK .......................................................................................................... 20
3.2.4. SWMM .................................................................................................................. 21
3.3. Funções do SSOAP Toolbox ......................................................................................... 22
3.3.1. Considerações iniciais ............................................................................................ 22
3.3.2. “Database Management Tool” – Gestão de dados ................................................... 22
3.3.3. “RDII Analysis Tool ” – Análise de Eventos RDII ....................................................... 23
3.3.4. Geração dos hidrogramas RDII............................................................................... 26
3.3.5. Interface com o SWMM .......................................................................................... 26
3.3.6. Propagação de caudais no coletor (SWMM) ............................................................ 26
3.3.7. Apresentação do software SWMM .......................................................................... 26
3.3.8. Modelação numérica do SWMM ............................................................................. 27
3.3.9. Análise de resultados ............................................................................................. 30
4. CASO DE ESTUDO .............................................................................................................. 31
4.1. Considerações iniciais ................................................................................................... 31
4.2. Caracterização geral do sistema .................................................................................... 31
4.2.1. Caraterização do território ...................................................................................... 31
4.2.2. Caraterização da população ................................................................................... 35
4.2.3. Caraterização das infraestruturas............................................................................ 36
4.2.4. Caraterização do serviço prestado .......................................................................... 39
4.2.5. Dados de base ...................................................................................................... 41
4.3. Campanha de monitorização ......................................................................................... 43
5. Metodologia e apresentação de resultados ............................................................................. 45
5.1. Considerações iniciais ................................................................................................... 45
5.2. SSOAP Toolbox ............................................................................................................ 45
5.2.1. Importação de dados.............................................................................................. 45
5.2.2. Definição de padrões de tempo seco....................................................................... 46
5.2.3. Identificação dos eventos RDII................................................................................ 49
5.2.4. Calibração dos parâmetros RTK ............................................................................. 49
5.3. Modelo SWMM ............................................................................................................. 56
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6. Análise e discussão de resultados .......................................................................................... 57
6.1. Considerações iniciais ................................................................................................... 57
6.2. Avaliação do comportamento do sistema de drenagem em tempo seco ............................ 57
6.3. Avaliação do comportamento do sistema de drenagem em tempo húmido ........................ 59
6.3.1. Evento 1 – 29 de Outubro de 2010.......................................................................... 59
6.3.2. Evento 2 – 30 de Outubro de 2010.......................................................................... 61
6.3.3. Evento 3 – 13 e 14 de Novembro de 2010 ............................................................... 62
6.3.4. Evento 4 – 17 de Novembro de 2010 ...................................................................... 64
6.4. Análise das afluências indevidas – RDII.......................................................................... 65
6.4.1. Correlação entre a altura de precipitação e o volume RDII........................................ 65
6.4.2. Análise das bacias H, J2+J3+J4 e L ........................................................................ 66
7. Conclusões e perspetivas de trabalho futuro ........................................................................... 77
Referências Bibliográficas ............................................................................................................ 81
ANEXO A – Dados das bacias de drenagem do caso de estudo ..................................................... 85
ANEXO B – Campanha de Monitorização...................................................................................... 87
ANEXO C – Esquema do Sistema de São João da Talha com a localização dos medidores de caudal
e de nível .................................................................................................................................... 96
ANEXO D – Esquema do Sistema de São João da Talha para o Modelo SWMM ............................. 98
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 - Componentes do caudal de tempo húmido (VALLABHANENI, et al., 2007) .....................4
Figura 2.2 - Identificação das causas e origens das afluências indevidas – Adaptado de
(http://www.goldenvalleymn.gov).....................................................................................................6
Figura 2.3 - Definição de eixos e objetivos operacionais para o PENSAAR 2020 (PENSAAR 2020 - Uma
nova Estratégia para o Setor de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais, 2014) 15
Figura 2.4 - Apresentação das Entidades Gestoras participantes no iAFLUI (http://iaflui.lnec.pt/) ...... 17
Figura 2.5 - Identificação das fases da iniciativa iAFLUI (http://iaflui.lnec.pt/) ................................... 17
Figura 3.1 - Janela do SSOAP Toolbox (Fonte: SSOAP Toolbox) ................................................... 20
Figura 3.2 - Representação dos três hidrogramas unitários (VALLABHANENI, et al., 2007) .............. 21
Figura 3.3 - Análise do ajustamento da curva dos histogramas (VALLABHANENI, et al., 2007) ........ 25
Figura 3.4 - Visualização do escoamento superficial segundo o SWMM (Rossman, et al., 2016) ....... 28
Figura 3.5 - Modelo da água subterrânea do SWMM (Rossman, et al., 2016) .................................. 29
Figura 4.1 - Localização da área em estudo (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ........................................... 32
Figura 4.2 - Localização das zonas industriais (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ........................................ 32
Figura 4.3 - Altimetria e rede hidrográfica para a área em estudo (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ............ 33
Figura 4.4 - Definição das bacias do sistema intercetor de SJT (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ............... 34
Figura 4.5 - Alteração da divisão das bacias J2, K3 e N2 - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010) .. 34
Figura 4.6 - Bacias de drenagem domésticas e população estimada, para o ano de 2010 ................ 35
Figura 4.7 - Diâmetros dos Intercetores Norte e Sul (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ................................ 36
Figura 4.8 - Anomalias detetadas nos Intercetores Norte e Sul - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
................................................................................................................................................... 37
Figura 4.9 - Estados de conservação das câmaras de visita - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
................................................................................................................................................... 37
Figura 4.10 - Redes de drenagem e bacias pluviais afluentes ao sistema de SJT (ENGIDRO/HIDRA,
2010) .......................................................................................................................................... 38
Figura 4.11 - Evolução mensal da precipitação e dos volumes de águas residuais afluentes à ETAR
entre 2002 e 30 de Abril de 2010 (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ........................................................... 40
Figura 5.1 - Padrões de tempo seco para dias úteis ....................................................................... 47
Figura 5.2 - Padrões de tempo seco para fins-de-semana .............................................................. 47
Figura 5.3 - Definição dos eventos RDII pelo SSOAP Toolbox ........................................................ 49
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Figura 6.1 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
período de tempo seco ................................................................................................................. 58
Figura 6.2 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
período de tempo seco ................................................................................................................. 58
Figura 6.3 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
Evento 1...................................................................................................................................... 59
Figura 6.4 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
Evento 1...................................................................................................................................... 60
Figura 6.5 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 29 de Outubro ............................. 60
Figura 6.6 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
Evento 2...................................................................................................................................... 61
Figura 6.7 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
Evento 2...................................................................................................................................... 61
Figura 6.8 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 30 de Outubro ............................. 62
Figura 6.9 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no
Evento 3...................................................................................................................................... 62
Figura 6.10 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas
no Evento 3 ................................................................................................................................. 63
Figura 6.11 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 13 de Novembro ........................ 63
Figura 6.12 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 14 de Novembro ........................ 64
Figura 6.13 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas
no Evento 4 ................................................................................................................................. 64
Figura 6.14 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas
no Evento 4 ................................................................................................................................. 65
Figura 6.15 - Linhas de tendência das bacias H, J2+J3+J4 e L ....................................................... 67
Figura 6.16 - Padrões de tempo seco da Bacia H........................................................................... 68
Figura 6.17 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia H .......................................... 69
Figura 6.18 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia H......................... 70
Figura 6.19 - Padrões de tempo seco (medidos e simulados) da Bacia J2+J3+J4 ............................ 71
Figura 6.20 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia J2+J3+J4 .............................. 72
Figura 6.21 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia J2+J3+J4 ............ 73
Figura 6.22 - Padrões de tempo seco (medidos e simulados) da Bacia L ......................................... 74
Figura 6.23 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia L ........................................... 75
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Figura 6.24 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia L ......................... 76
xvi
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ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1 - Legenda da Figura 2.2................................................................................................7
Quadro 3.1 - Valores típicos para os parâmetros RTK - ver Figura 3.2 ............................................ 25
Quadro 4.1 - Caraterização da população e famílias clássicas em Portugal, Grande Lisboa e Loures
................................................................................................................................................... 35
Quadro 4.2 - Peso das freguesias da área em estudo e estimativa da população para o ano de 2050 –
Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)......................................................................................... 36
Quadro 4.3 - Legenda da Figura 4.9.............................................................................................. 38
Quadro 4.4 - Extensão das redes de drenagem e sistemas elevatórios ........................................... 39
Quadro 4.5 - Caraterísticas das Estações Elevatórias (ENGIDRO/HIDRA, 2010) ............................. 39
Quadro 4.6 - Estimativa das capitações domésticas por freguesia (2009) ........................................ 42
Quadro 4.7 - Estimativa das capitações não-domésticas por freguesia (2009) ................................. 43
Quadro 4.8 - Estimativa das capitações global por freguesia (2009) ................................................ 43
Quadro 5.1 - Caudais mínimos, médios e máximos para cada um dos padrões de tempo seco ........ 48
Quadro 5.2 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada
um dos eventos - Bacias A1 a G ................................................................................................... 51
Quadro 5.3 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada
um dos eventos – Bacias H a L..................................................................................................... 52
Quadro 5.4 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada
um dos eventos – Bacias M a R .................................................................................................... 53
Quadro 5.5 - Valores da altura de precipitação, duração, volume RDII e erros de caudal de ponta e de
volume para cada um dos eventos – Bacias A1 a J2+J3+J4 ........................................................... 54
Quadro 5.6 - Valores da altura de precipitação, duração, volume RDII e erros de caudal de ponta e de
volume para cada um dos eventos – Bacias K1 a R ....................................................................... 55
Quadro 5.7 - Período de simulação de cada evento ....................................................................... 56
Quadro 6.1 - Valores dos parâmetros m e R2 relativos às linhas de tendência de cada uma das bacias
................................................................................................................................................... 66
Quadro 6.2 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia H ..................................... 68
Quadro 6.3 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia H .... 69
Quadro 6.4 - Volumes de tempo seco da bacia H e peso relativo ao sistema intercetor .................... 70
Quadro 6.5 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia J2+J3+J4 ......................... 71
xviii
Quadro 6.6 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia
J2+J3+J4 .................................................................................................................................... 72
Quadro 6.7 - Volumes de tempo seco da bacia J2+J3+J4 e peso relativo ao sistema intercetor ........ 73
Quadro 6.8 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia L ..................................... 74
Quadro 6.9 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia L .... 75
Quadro 6.10 - Volumes de tempo seco da bacia L e peso relativo ao sistema intercetor ................... 76
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Lista de Abreviaturas e de Acrónimos
AI – Afluências Indevidas
AMC – Antecedent Moisture Condition
APA – Agência Portuguesa do Ambiente
BWF – Base Wastewater Flow
CCTV – Circuito Fechado de Televisão (Closed-Circuit Television)
CDM - Camp Dresser & McKee
DEE – Documento de Enquadramento Estratégico
DMT – Database Management Tool
DWF – Dry Weather Flow
EG – Entidade(s) Gestora(s)
EPA – Environmental Protection Agency
EPAL – Empresa Portuguesa das Águas Livres
ETAR – Estação de Tratamento de Águas Residuais
GWI – Groundwater Inflow
iAFLUI – Iniciativa Nacional para o Controlo de Afluências Indevidas
IN – Intercetor Norte
IS – Intercetor Sul
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
NRCS – Natural Resouces Conservation Service
PENSAAR - Plano Estratégico de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais
PO SEUR - Programa Operacional Sustentabilidade e Eficiência no Uso de Recursos
RDII – Rainfall Derived Infiltration and Inflow
SIMTEJO – Saneamento integrado dos Municípios do Tejo e Trancão, SA
SJT – São João da Talha
SMAS – Serviços Municipalizados
SSD – SSOAP System Database
SSOAP – Sanitary Sewer Overflow Analysis and Planning
SUH - Synthetic Unit Hydrograph
SWMM – Storm Water Management Model
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1
1. INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento
O tema das afluências indevidas corresponde a uma das principais problemáticas que tem vindo a ser
considerada pelas Entidades Gestoras (EG) há algumas décadas. Desta forma, a presente dissertação
foi elaborada com o intuito de avaliar as afluências indevidas (AI), quer de origem pluvial ou de
infiltrações, de um sistema de águas residuais domésticas, recorrendo a uma ferramenta desenvolvi da
para o efeito pela Environmental Protection Agency (EPA) (VALLABHANENI, et al., 2007). As AI estão
na origem de diversos problemas que surgem num sistema de drenagem, nomeadamente, económico -
financeiros, técnicos, ambientais, sociais e de saúde-publica.
A entrada de AI no sistema de drenagem reduz a capacidade hidráulica das infraestruturas de
drenagem e de tratamento das águas residuais, contribuindo para a deterioração dos mesmos e para
a diminuição do período de vida útil. Por outro lado, em períodos de precipitação intensa ou de longa
duração, existe um acréscimo de escoamento superficial e, consequentemente pode ocorrer a entrada
em carga dos sistemas de drenagem de águas residuais (AR) e excedentes. Desta maneira, existe um
aumento dos custos no tratamento de águas residuais bem como de potenciais riscos de saúde pública.
Assim, têm-se desenvolvido diversas estratégias e metodologias com o intuito de solucionar esta
problemática.
Por fim, contata-se que os modelos utilizados (SSOAP Toolbox e SWMM) são da maior importância
para a análise e resolução desta problemática, possibilitando a avaliação da capacidade hidráulica e a
identificação dos locais do sistema de drenagem propícios a entrar em carga. Contudo, possivelmente
por se tratar de software de livre utilização, existem algumas anomalias que devem ainda ser
melhoradas, nomeadamente no que diz respeito à ferramenta de interface de ficheiros.
1.2. Objetivos
O principal objetivo desta dissertação consiste na exploração do Sanitary Sewer Overflow Analysis and
Planning (SSOAP) Toolbox (VALLABHANENI, et al., 2007) com o intuito de averiguar as principais
potencialidades na determinação das AI, separando-as em componentes de infiltração e de afluência
pluvial.
Para tal, aplica-se o SSOAP Toolbox ao caso de estudo do sistema de intercetores de São João da
Talha (SJT), no qual é realizada a modelação, calibração e diagnóstico do mesmo. Posteriormente,
efetua-se a análise da capacidade hidráulica do sistema com recurso ao software SWMM em que
simula o efeito das AI.
2
Por fim, avaliam-se os resultados obtidos na modelação da capacidade hidráulica do sistema de modo
a recomendarem-se opções de reabilitação dos sistemas. De facto, a avaliação da existência de AI
permite determinar e adotar técnicas mais eficientes na reabilitação de um sistema separativo. Para
além disso, num sistema de certa dimensão e complexidade, esta abordagem permitirá ainda uma
identificação das bacias mais problemáticas, contribuindo para a definição das prioridades de
intervenção.
Não se dispensando a necessidade de monitorização, uma ferramenta como o SSOAP possibilitará
ainda, em conjunto, uma significativa economia de meios para a análise do comportamento hidráulico
dos sistemas de águas residuais.
1.3. Estrutura da Dissertação
O presente trabalho divide-se em sete capítulos, sendo o primeiro um capítulo introdutório em que se
apresenta o enquadramento do tema, os objetivos e a estrutura da dissertação.
No segundo capítulo apresenta-se a problemática das AI, bem como métodos para a deteção das
mesmas e identificação das componentes respetivas. De seguida, é feita uma abordagem a nível
nacional, referenciando-se planos e programas que pretendem minimizar esta problemática –
PENSAAR 2020, PO SEUR e iAFLUI.
No terceiro capítulo introduz-se o SSOAP Toolbox e as diversas funcionalidades que permitem
determinar a existência de AI, através do método RTK e com auxílio do software SWMM para
modelação da capacidade hidráulica de um sistema de drenagem.
No quarto capítulo aborda-se o caso de estudo referente ao sistema de intercetores de SJT. Procede-
se a uma descrição do sistema, apresentando-se as caraterísticas do mesmo e os dados recolhidos
aquando da campanha de monitorização.
No quinto capítulo descrevem-se as metodologias adotadas aquando da modelação hidráulica do
sistema e apresentam-se os principais resultados obtidos.
No sexto capítulo analisam-se e discutem-se os resultados, com especial enfoque em algumas das
bacias estudadas.
Por fim, no sétimo capítulo são apresentadas as conclusões e considerações finais da dissertação,
bem como algumas propostas de desenvolvimentos futuros.
3
2. AFLUÊNCIAS INDEVIDAS
2.1. Considerações iniciais
A problemática das AI tem vindo a ser abordada desde há algumas décadas por diversas EG (Águas
de Portugal, 2007; Bloetscher, 2009; Carriço, et al., 2015). De facto, verifica-se que é uma das principais
causas para a entrada em carga dos coletores e da ocorrência de excedentes, entre outras anomalias
que prejudicam o bom funcionamento dos sistemas de coletores (Metcalf & Eddy, 1991).
A monitorização dos sistemas de drenagem mais recentes tem vindo a correlacionar os eventos
pluviométricos com o aumento dos volumes que aflui às estações de tratamento de águas residuais
(ETAR). Na realidade, existem diversos efeitos visíveis que explicam esta correlação, como por
exemplo a entrada em carga dos coletores em grandes chuvadas e a eficiência diminuta dos órgãos
de tratamento relacionada com a alteração de cargas hidráulicas e as respetivas cargas poluentes. No
interior das ETAR é possível constatar a descida das temperaturas dos caudais afluentes aos tanques
de arejamento e, seguidamente, o encaminhamento da biomassa para os tanques de decantação
primária e secundária.
As preocupações em torno das AI têm vindo a merecer uma atenção crescente em diversos países
(Pipeline - National Environmental Services Center, 1999). Nalguns casos, existem já guias
metodológicos que foram desenvolvidos para dar orientações no sentido de tratar deste problema
(Federation of Canadian Municipalities and National Research Council, 2003; U.S. Environmental
Protection Agency, 2014). Em Portugal, para além de alguns trabalhos académicos sobre o tema
(Amorim, 2007; Brandão, 2015; Ferreira, 2014; Gomes, 2015; Rodrigues, 2013; Silva, 2008), existem
várias publicações que se debruçam sobre esta problemática, muitas das quais em torno de situações
concretas de sistemas de águas residuais (Brito, et al., 2009; Monteiro, et al., 2009; Cardoso, et al.,
2002).
Neste capítulo abordar-se-á o tema das AI, tendo como principais objetivos aprofundar os
conhecimentos acerca das suas principais causas e origens, bem como apresentar métodos de deteção
e resolução dos problemas.
2.2. Apresentação da problemática
2.2.1. Caracterização da hidrologia urbana
A hidrologia urbana é um termo que advém da junção entre a hidrologia dos sistemas de drenagem de
águas residuais e da hidrologia da drenagem urbana (VALLABHANENI, et al., 2007). Carateriza-se por
ser uma ciência inexata que estuda o escoamento originado pela precipitação em zonas urbanas e de
que forma é coletado pelos sistemas de drenagem, bem como pela infiltração nos solos e a afluência
4
às massas de água. Desta forma, esta área científica analisa a resposta dos sistemas de drenagem de
águas residuais face aos eventos meteorológicos de tempo húmido, bem como a forma como se difere
do comportamento dos sistemas de drenagem de águas pluviais.
Pode-se considerar que o caudal de águas residuais que aflui a um sistema de águas residuais
doméstico em tempo húmido subdivide-se em três frações, sendo as duas primeiras referentes ao
caudal de tempo seco (VALLABHANENI, et al., 2007):
Caudal de base (BWF – base wastewater flow)
O BWF é constituído por caudais com origem em edificações residenciais, comerciais, industriais e
institucionais que afluem às redes de drenagem de águas residuais e que, posteriormente, são tratados
em ETAR. Apresenta um padrão relativamente constante ao longo dos dias, atingindo valores mais
elevados durante a manhã e mais baixos durante a noite, apresentando, porém, variações mensais e
sazonais (U.S. Environmental Protection Agency, 2008).
Caudal de infiltração (GWI – groundwater inflow)
O GWI contempla as infiltrações que entram no sistema através de fendas ou roturas de coletores,
juntas de ligação ou paredes das câmaras de visita e constitui uma das parcelas das AI. As infiltrações
são variáveis ao longo do ano, tendo como principal influência as estações do ano, atingindo em geral
valores superiores no Inverno e na Primavera e inferiores nas restantes estações. No entanto, deve
também referir-se que a proximidade de rios de zonas estuarinas ou costeiras também condiciona os
níveis de infiltração no subsolo, sendo necessariamente superiores junto a estas zonas (U.S.
Environmental Protection Agency, 2008).
RDII (Rainfall-derived Infiltration and Inflow)
O RDII corresponde à resposta do caudal oriundo da precipitação que aflui a um sistema de águas
residuais doméstico e que constitui uma das parcelas respeitante às AI. Constata-se que apresenta
valores nulos antes de um evento pluviométrico, aumentando no decorrer do evento e terminando
algum tempo após o fim do mesmo (U.S. Environmental Protection Agency, 2008).
Na Figura 2.1 representam-se as três componentes do caudal de tempo húmido:
Figura 2.1 - Componentes do caudal de tempo húmido (VALLABHANENI, et al., 2007)
5
2.2.2. Definição de Afluências Indevidas
As AI designam-se na nomenclatura dos países anglo-saxónicos por Infiltration/Inflow (I/I).
Correspondem à entrada de águas no sistema de drenagem por via da infiltração (infiltration) e das
afluências pluviais (inflow). Deve-se no entanto referir que as infiltrações não incluem, e são distintas,
das afluências pluviais e vice-versa.
As principais causas das AI resultam de deficiências de sistemas de águas residuais bem como do
planeamento, construção, fiscalização, operação e manutenção das infraestruturas. Todas as fases
que acompanham a conceção, construção e vida útil das infraestruturas são fundamentais para o bom
funcionamento da rede ao longo da sua vida e, quando existem deficiências, o sistema de drenagem
de águas residuais apresenta problemas de redução do seu desempenho. Por outro lado, existem
fatores que condicionam a entrada de AI no sistema tais como o próprio material dos coletores, o estado
de conservação dos coletores e dos equipamentos da rede, a localização e profundidade dos coletores
e a ligação entre os mesmos, o tipo de solo envolvente e a presença de raízes, bem como a passagem
de cargas pesadas sobre os coletores da rede de drenagem.
Esta problemática está na origem de diversas situações adversas, que se podem resumidamente
sintetizar na seguinte forma:
Excesso de caudal afluente e situações de excedentes
Problemas estruturais e operacionais na rede de drenagem
Afetação da qualidade dos recursos hídricos e do meio urbano
Impactes sociais
Impactes económicos
Em termos do funcionamento dos sistemas de drenagem de águas residuais, o excesso de caudal que
se verifica por ocorrência de AI vem naturalmente prejudicar o seu normal funcionamento, reduzindo a
capacidade para a qual os sistemas foram concebidos. A frequência com que os excedentes ocorrem,
bem como os respetivos volumes descarregados, aumentam também em consequência das AI, com
implicações agravadas ao nível do meio recetor.
Podem ainda verificar-se problemas estruturais e operacionais na rede de drenagem, como por
exemplo o arrastamento de sedimentos para o interior dos coletores e a redução da capacidade de
transporte dos mesmos, implicando, consequentemente, um aumento de custos operacionais e de
manutenção tanto das próprias redes como das ETAR.
Paralelamente a estes problemas, constata-se que as AI são potencialmente prejudiciais para o meio
ambiente, na medida em que poderão afetar tanto a qualidade dos recursos hídricos, como a drenagem
e salubridade do meio urbano. Em situação de excedetes, o excesso de efluentes é lançado
diretamente no meio recetor, o que favorece a concentração de substâncias contaminantes e a
acumulação de partículas sólidas nos locais de descargas. Esta situação pode conduzir a que,
posteriormente, se diminua a concentração de oxigénio dissolvido, e se contribua para a degradação
da qualidade das massas de água.
6
As AI têm ainda potenciais impactes em questões sociais e de segurança pública. Por exemplo, a
ocorrência de inundações pode condicionar severamente o dia-a-dia das populações, causando o
congestionamento de tráfego nas vias públicas. A suscetibilidade do contato das águas contaminadas
com a população pode também constituir um potencial impacte significativo em termos de saúde
pública.
Do ponto de vista económico podem verificar-se consequências muito expressivas, que se podem
traduzir nos diversos aumentos de custos, tanto operacionais como de manutenção, para além dos
custos incorridos pelos diferentes danos causados.
A Figura 2.2 ilustra as diversas origens e causas que contribuem para as AI e convergem nos sistemas
de drenagem. A azul indicam-se os fatores que contribuem para as afluências pluviais e a castanho os
fatores relativos à infiltração. O Quadro 2.1 corresponde à legenda da Figura 2.2.
Figura 2.2 - Identificação das causas e origens das afluências indevidas – Adaptado de (http://www.goldenvalleymn.gov)
7
Quadro 2.1 - Legenda da Figura 2.2
1 Ligação da rede pluvial do edifício 7 Entrada da cx. de visita defeituosa
2 Drenos 8 Ligação defeituosa do ramal domiciliário
3 Drenagem das águas junto às fundações 9 Ligações de origem pluvial
4 Intrusão de raízes 10 Coletor partido ou rachado
5 Sumidouros 11 Cx. de visita deteriorada
6 Ramal domiciliário partido ou quebrado
2.2.3. Afluências indevidas devido às infiltrações
As AI por via de infiltração referem-se à entrada de água num sistema de drenagem de águas residuais
por aumento do nível freático, quer seja devido à percolação da água nos solos resultante dos eventos
de precipitação ou ao efeito de subida de água das marés. Normalmente, a água entra em sistemas
que já estão deteriorados ou danificados, ou nos sistemas que contêm erros de conceção e/ou
construção. Assim, a entrada de água pode ocorrer através dos intercetores, coletores quebrados ou
com fendas, juntas de ligação e câmaras de visita, bem como outros órgãos e equipamentos do sistema
(Rodrigues, et al., 2016).
A ocorrência de infiltrações deve-se a variações do nível freático relativamente lentas que
correspondem a variações de caudal também reduzidas dentro dos coletores, sendo muitas vezes a
sua deteção difícil de fazer durante meses ou mesmo anos. Geralmente, os sistemas de drenagem
sujeitos a infiltrações apresentam deficiências relativas à sua estanqueidade, prejudicando a
capacidade hidráulica de transporte. É de referir que as infiltrações ocorrem em condições em que o
nível freático se encontra acima da cota do coletor, ou seja, ocorre em zonas que dependem dos níveis
freáticos, que poderão variar significativamente devido a variações sazonais, eventos de precipitação
ou a variação dos níveis de maré.
Em suma, é possível afirmar que as infiltrações dependem essencialmente da proximidade de aquíferos
freáticos, dos eventos pluviométricos e do estado de conservação da rede.
No que diz respeito à drenagem de águas residuais, a infiltração subdivide-se em direta e indireta.
Infiltração direta
Resulta de eventos pluviométricos e de escoamento superficial e classifica-se, segundo a causa de
infiltração, em escoamento direto e drenagem rápida.
Os caudais resultantes de escoamento direto surgem no início de eventos de precipitação e terminam
após terminarem. Contudo, a intensidade e a duração da precipitação condicionam a permanência dos
caudais que podem durar desde escassos minutos a algumas horas.
Por outro lado, os caudais resultantes de drenagem rápida advêm da percolação da água nos solos e
correspondem a uma resposta rápida e direta dos eventos pluviométricos, isto é, após grandes eventos
de precipitação podem tornar-se muito significativos. É de referir que este tipo de caudais resulta
8
essencialmente das características hidrogeológicas do solo envolvente, bem como de eventuais
fissuras e falhas existentes nas câmaras de visita do sistema de drenagem e do tempo de resposta dos
caudais de infiltração.
Infiltração indireta
As infiltrações indiretas advêm da posição do nível freático e da frágil condição de estanqueidade das
tubagens. A alteração do nível freático dos solos corresponde a uma variação lenta ao longo do ano e
de forma sazonal e, consequentemente, quando é atingida a cota de soleira dos coletores pode
começar a ocorrer a infiltração indireta. As falhas e fissuras dos coletores, muitas vezes devidas a uma
má construção ou a sobrecargas não previstas, permitem a passagem de água para o interior dos
mesmos, contribuindo para o aumento da infiltração indireta.
De seguida, apresentam-se algumas soluções que visam corrigir o efeito das infiltrações nos sistemas
de coletores, segundo (U.S. Environmental Protection Agency, 1991):
Interpretação e avaliação das condições das águas residuais com o intuito de determinar a
presença de água em excesso proveniente do exterior;
Localização e medição desses caudais de infiltração;
Eliminação dos caudais de infiltração através de vários métodos de reparação ou de
substituição; e
Programa de monotorização cuidado com uma manutenção continuada.
Note-se que no dimensionamento das redes de drenagem, deve-se sempre considerar uma parcela
relativa às eventuais infiltrações que podem surgir. Conforme o Decreto-Regulamentar nº23/95, de 23
de Agosto, as infiltrações são função das características hidrogeológicas do solo e dependem do
material e estado dos coletores e juntas (Decreto Regulamentar nº 23/95). E, de acordo com o Artigo
126º, para diâmetros inferiores a 300 mm considera-se que o caudal de infiltração é igual ao caudal
médio anual.
2.2.4. Afluências pluviais indevidas
As afluências pluviais indevidas resultam da entrada de caudais pluviais no sistema de drenagem e
representam a maior parcela de AI. Podem dever-se a ligações clandestinas de coletores pluviais ou
ramais de sumidouro da rede pública ou de redes prediais, à entrada de caudais pluviais através das
tampas das câmaras de visita de coletores domésticos e à entrada de água de ribeiras em períodos de
cheia em locais em que as válvulas de retenção não existem ou os coletores estão danificados
(Rodrigues, et al., 2016).
A ocorrência desta problemática está diretamente relacionada com os eventos de precipitação, uma
vez que surge desde o início até ao final da chuvada, dependendo da intensidade e duração da mesma.
Assim, durante os períodos de tempo seco é expectável que o volume de afluências pluviais seja nulo
ou praticamente inexistente. Por outro lado, os sistemas de drenagem situados em zonas costeiras têm
também a influencia das marés (Rodrigues, et al., 2016).
Este tipo de AI subdivide-se em três componentes: afluências pluviais diretas, totais ou retardadas.
9
Afluências pluviais diretas
Correspondem a ligações clandestinas e indevidas ligadas diretamente à rede de drenagem separat iva
de águas residuais e aos caudais provenientes das coberturas dos edifícios.
Afluências pluviais totais
Incluem as afluências pluviais diretas e prováveis descargas a montante provenientes, por exemplo, de
descarregadores de tempestade.
Afluências pluviais retardadas
Os caudais pluviais retardados referem-se às águas pluviais que demoram a entrar no sistema de
drenagem devido à existência de depressões do terreno na bacia hidrográfica.
Por fim, apresentam-se diversas soluções que visam corrigir o efeito das afluências pluviais indevidas
nos sistemas de coletores, de acordo com (U.S. Environmental Protection Agency, 1991):
Identificação dos locais das afluências pluviais, averiguação da sua condição de legalidade e
atribuição de responsabilidade para a correção de tais condições;
Estabelecimento de políticas de controlo de afluências pluviais onde não exista nenhuma em
vigor; e
Estabelecimento de políticas e medidas corretivas apoiadas por procedimentos de
monitorização e de aplicação efetiva;
2.3. Método para identificação das componentes das afluências
indevidas
O SSOAP Toolbox, da EPA, apresenta diversas funcionalidades que permitem a análise das AI através
do método RTK. Este método consiste na calibração dos parâmetros R, T e K para cada uma das
bacias de drenagem que afluem ao sistema em estudo e, desta forma, é possível estimar a origem das
AI. Após a definição destes parâmetros, os mesmos são introduzidos no software SWMM, o que permite
realizar diversas simulações e análises por forma a avaliar a capacidade hidráulica do sistema de
drenagem, bem como o efeito das AI.
Este método está na índole do tema da presente dissertação e será abordado de forma mais
aprofundada no capítulo 3.
2.4. Levantamento de deficiências para identificação das
afluências indevidas
A análise das AI passa pela deteção e, posteriormente, pela quantificação do caudal em excesso que
entra no sistema, bem como o tipo de AI que aflui. Para tal, existem diversas metodologias que
permitem a identificação do local de entrada no sistema e a respectiva quantidade para averiguar se
as afluências são significativas.
10
2.4.1. Inspeção das câmaras de visita
A inspeção das câmaras de visita é a principal fonte de deteção das AI para avaliar a origem das
mesmas e as condições estruturais dos equipamentos e acessórios dos sistemas de drenagem.
Contudo, a realização das inspeções deverá ser concretizada com auxílio de outros procedimentos,
uma vez que este método não permite, por exemplo, uma análise pormenorizada e detalhada do
volume de AI.
Em primeiro lugar é fundamental numerar e identificar todas as câmaras de visita existentes, de modo
a facilitar a análise e a caracterização dos equipamentos da rede de drenagem, nomeadamente o
comprimento dos coletores e a profundidade dos mesmos. Por exemplo, o conhecimento da altura de
escoamento determina a capacidade de escoamento da seção do coletor e, desta maneira, é possível
averiguar a existência ou não de AI.
Por outro lado, para que os dados recolhidos sejam representativos do sistema em estudo, recomenda -
se a inspeção de pelo menos 10% das câmaras de visita existentes. Todavia, a inspeção deve ser
executada minuciosamente de modo a que, numa primeira abordagem, seja possível elaborar um
quadro geral com o estado dos sistemas de drenagem (U.S. Environmental Protection Agency, 1991).
2.4.2. Teste de fumo
O teste de fumo é referenciado como o mais utilizado nos EUA na deteção das afluências pluviais
indevidas e das fontes de RDII e caracteriza-se por ser um método rápido e económico. Este teste
permite o reconhecimento das afluências pluviais sob condições ideais, não sendo recomendado em
redes de drenagem que contenham quedas ou escoamento em seção cheia.
Os equipamentos necessários à realização dos testes são basicamente bombas de fumo, uma câmara
de filmar, um soprador de ar, sacos de areia e/ou tampas e um walk ie talk ie (Commonwealth of
Massachusetts Executive Office of Environmental Affairs Department of Environmental Protection,
1993).
Durante a realização dos testes, as câmaras de visita devem ser isoladas para que o fumo se concentre
na zona de estudo (U.S. Environmental Protection Agency, 1991).
2.4.3. Testes com traçadores
Os testes com traçadores, também conhecidos por dyed tests, surgem no seguimento dos testes de
fumo com o intuito de confirmar as suspeitas de ligações pluviais indevidas aos sistemas de drenagem
e outras ligações ainda não identificadas. Caracteriza-se por ser um método convencional, de custo
reduzido e de fácil aplicação. Contudo, comparativamente ao teste de fumo, é um método mais
dispendioso e exige um maior consumo de tempo, requerendo também grandes quantidades de água.
Anteriormente à realização dos testes com traçadores, é fundamental garantir que todas as seções da
rede de drenagem estejam desobstruídas e tem de se introduzir água limpa. Caso contrário, o teste
realizado não terá sucesso. De seguida, o traçador é introduzido diretamente nos pontos de confluênc ia
11
das bacias hidrográficas ou nos locais suspeitos da presença de AI determinados anteriormente por
outros métodos. Este método deverá naturalmente ser evitado em locais onde, devido às temperaturas
baixas, possa ocorrer congelamento (Commonwealth of Massachusetts Executive Office of
Environmental Affairs Department of Environmental Protection, 1993).
Os traçadores utilizados devem ser seguros aquando do manuseamento, biodegradáveis e inertes no
solo e com uma concentração residual em coletores para que não hajam riscos para a saúde pública
nem para o meio ambiente. Habitualmente utilizam-se traçadores fluorescentes pois necessitam de
uma quantidade relativamente reduzida na sua utilização, uma vez que podem ser detetados para
concentrações inferiores a 1g/l, com recurso a equipamentos próprios (U.S. Environmental Protection
Agency, 1991).
2.4.4. Inspeção das tubagens dos edifícios
Este método é também complementar aos testes de fumo, na medida em que permite confirmar a
suspeita de fontes de afluências pluviais tais como drenos de fundação e caleiras. Uma vez que as
inspeções são realizadas em propriedade privada, é necessário notificar os proprietários anteriormente.
A inspeção das tubagens dos edifícios deverá contemplar toda a propriedade, incluindo a totalidade
das zonas interiores e exteriores (U.S. Environmental Protection Agency, 1991).
2.4.5. Inspeção através de câmaras de TV (CCTV)
A inspeção através de camaras de TV é o principal processo para identificar as anomalias no interior
dos coletores e permite ainda averiguar os resultados obtidos nos testes de fumo. Porém, apresenta
alguns inconvenientes relativamente à sua aplicação, pois exige uma manutenção frequente e, caso
exista alguma anomalia no circuito fechado, nem sempre é acessível.
Esta metodologia compreende um circuito fechado de TV (CCTV) que auxilia o utilizador na observação
das condições de escoamento nos coletores. As câmaras utilizadas são especialmente concebidas
para estas funções, na medida em que são colocadas dentro de caixas e são operadas dentro dos
coletores através de cabos. Os resultados são emitidos num monitor de TV e podem ser guardados
através de fotografias ou vídeos (U.S. Environmental Protection Agency, 1991).
2.4.6. Técnicas Ultrassónicas (Sonar)
Os chamados sonares são utilizados em condições de escoamento em secção cheia, em situações
onde não é possível utilizar os métodos de CCTV ou de laser, este último apresentado no parágrafo
seguinte. Caracteriza-se por ser um método relativamente oneroso e pesado, sendo, desta forma, a
sua principal desvantagem comparativa.
Esta técnica utiliza basicamente dois equipamentos: um sonar que é colocado à superfície e um
transdutor que percorre a rede de drenagem. A combinação dos equipamentos emite e reflete impulsos,
12
em função do tempo e do percurso e, posteriormente, concebe uma imagem do interior do coletor
(Brandão, 2015).
2.4.7. Laser-Based Profiling
A utilização do laser permite o traçado cuidado e rigoroso da superfície do coletor, de uma forma
económica e de fácil aplicação. Apresenta diversas funcionalidades tais como, a determinação rigorosa
da secção transversal e de irregularidades, a estimação da quantidade de resíduos, a capacidade útil
antes e após a limpeza da tubagem e a definição reabilitações/substituições para melhorar a secção
transversal dos coletores.
Este método utiliza dois procedimentos distintos, conforme se descreverá de seguida. O primeiro
método projeta o laser em forma anelar ao longo da tubagem e adequa-se às suas irregularidades, em
que estas são registadas por uma câmara de filmar anexa ao equipamento laser. Posteriormente, as
irregularidades gravadas são processadas de maneira a precisar as dimensões internas do coletor.
Este método é mais adequado para diâmetros inferiores a 1500mm. O segundo método utiliz a um laser
mais disperso, comparativamente ao método anterior, em forma de nuvem, possibilitando mapear a
secção e a condição interna da tubagem (Brandão, 2015).
2.5. Iniciativas e ações para redução das afluências indevidas
em Portugal
2.5.1. Introdução
As inquietações de ordem ambiental, e os respetivos efeitos económicos, começaram a ganhar uma
expressão mais significativa há cerca de trinta anos, devido principalmente, a nível interno, aos
problemas de poluição, de degradação da qualidade dos recursos hídricos e também, em muitos casos,
de uma insuficiente cobertura e qualidade nos sistemas de drenagem e tratamento de águas residuais.
A nível internacional, a Conferência do Rio em 1992 (Ministério do Meio Ambiente, 1992) constituiu um
marco na forma como a generalidade dos países começou a olhar para as questões do ambiente e da
sustentabilidade, adotando programas e medidas para a sua melhoria.
Nos subcapítulos seguintes apresentam-se, de forma sucinta, alguns dos planos e programas nacionais
mais recentes que surgiram no seguimento destes desafios com componentes no combate às AI,
designadamente, PENSAAR 2020, PO SEUR e iAFLUI.
2.5.2. PENSAAR 2020
A Agência Portuguesa do Ambiente (APA) apresentou em 2014 um Plano Estratégico de
Abastecimento de Água e Saneamento de Águas Residuais 2020 – PENSAAR 2020, no seguimento
das medidas que já tinham sido anteriormente implementadas no PEAASAR II (2007-2013) (PENSAAR
13
2020 - Uma nova Estratégia para o Setor de Abastecimento de Água e Saneamento de Águas
Residuais, 2014).
Embora o setor de abastecimento de água e águas residuais já tenha sido alvo de importantes
investimentos nas últimas décadas, o que conduziu a melhorias consideráveis nesta matéria, existem
ainda novos desafios para uma gestão eficiente dos recursos. Assim, o PENSAAR 2020 consiste numa
nova estratégia para promover o setor de abastecimento de água e saneamento de águas residuais
que visa garantir o acesso com qualidade a toda a população e otimizar a utilização dos sistemas
existentes. De seguida, apresentam-se as quatro fases delineadas para este plano estratégico
(PENSAAR 2020 - Uma nova Estratégia para o Setor de Abastecimento de Água e Saneamento de
Águas Residuais, 2014):
Fase 1: Balanço do PEAASAR II e diagnóstico da situação atual (Situação de Referência)1
Fase 2: Visão, objetivos, indicadores, metas e cenários (Quadro Estratégico)
Fase 3: Medidas, ações, investimentos e recursos financeiros, humanos e legais (Plano de
Ação)
Fase 4: Gestão, monitorização, atualização do plano e avaliação do seu desempenho (Plano
de Gestão)
Cada um dos eixos definidos pelo PENSAAR 2020 contêm objetivos operacionais distintos, tal como
se pode observar na Figura 2.3, que contêm diversos indicadores para avaliar o desempenho
instantâneo do sistema.
A problemática das AI está presente em todos os eixos e, seguidamente, será discutida a importância
deste tema segundo cada um. Refere-se, no entanto, que serão apenas abordados os objetivos
operacionais (OP) relevantes para o caso de estudo objeto deste trabalho. Note-se que se evidenc ia
na Figura 2.3, com formas retangulares, os OP relevantes.
O OP1.2, respeitante ao eixo 1, refere-se à redução da poluição urbana nas massas de água. De facto,
a presença de caudal excessivo nos coletores provoca entradas em carga e a ocorrência de excedentes
nos sistemas, como já fora referido anteriormente. Particularizando para o caso dos excedentes, o
caudal descarregado a partir da rede de drenagem vem desde logo carregado com alguma carga
poluente e pode ainda ser posteriormente contaminado ao entrar em contacto diretamente com
partículas e sedimentos poluídos existentes no meio urbano. De qualquer forma, trata-se de um volume
de água que deixa de ser encaminhado para as ETAR, contribuindo para uma contaminação direta da
massa de água superficial do meio recetor, ou indireta, no caso de massas de água subterrâneas.
Assim, este OP torna-se fundamental pois a contaminação das massas de água pode implicar
problemas para o meio recetor e para a saúde pública.
Quanto ao eixo 2, constata-se que o OP2.2 está diretamente relacionado com a problemática de I/I. O
conhecimento das origens e causas das AI, bem como das metodologias para as solucionar permitem,
necessariamente, a melhoria da qualidade dos serviços. De facto, este conhecimento permitirá uma
1 PEAASAR II – Plano Estratégico de Abastecimento de Água e de Saneamento de Águas Residuais (2007-2013), Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional, 2007.
14
maior qualidade da manutenção e operação dos sistemas de drenagem de águas residuais e, desta
maneira, será adaptado às eventuais AI que poderão surgir. Uma gestão de maior qualidade estará
necessariamente associada a um melhor desempenho técnico e ambiental, bem como a uma melhor
eficiência económica.
O eixo 3 contempla explicitamente um objetivo operacional (OP3.3) que é exclusivamente responsável
pelo controlo de AI. Segundo o PENSAAR 2020 não existem dados concretos acerca da presença de
AI em sistemas de drenagem de águas residuais. Existem contudo alguns dados estimados para o ano
de 2011, embora este tenha sido um ano considerado seco. Em 2011 verificou-se que para uma
capitação diária de 195 litros (incluindo caudais industriais) e considerando um valor de 90% para a
afluência de águas residuais, os caudais recolhidos correspondem a um volume de 612 Mm3. Assim, e
ainda segundo o PENSAAR 2020, estima-se que possam afluir às redes de águas residuais cerca de
40% de AI. Ou seja, esta parcela representa o volume que é tratado e faturado sem ter sido totalmente
considerado inicialmente na conceção dos sistemas. Por esta razão, conclui-se que a redução das AI
é seguramente uma das prioridades para o PENSAAR 2020, o que permitirá melhorar
significativamente o desempenho das EG’s, diminuindo os seus gastos operacionais e contribuindo
simultaneamente para beneficiar o meio ambiente, o estado dos recursos hídricos e a qualidade de
vida da população.
Relativamente ao eixo 4, cada um dos OP’s tem incidência sobre a matéria das AI. Os distintos OP’s
enquadram-se nesta problemática, na medida em que o controlo das AI permite: i) a otimização e
redução dos gastos, ii) simultaneamente, minimizar o volume de água não faturada e, ainda, iii)
recuperar os gastos de forma sustentável.
Por último, os OP5.1, OP5.2 e OP5.3 permitem constatar que o melhor conhecimento da rede de
drenagem e das instalações de tratamento auxiliam as metodologias na identificação das AI. Desta
forma, é possível modernizar as operações e funcionalidades dos sistemas de drenagem de maneira a
considerar esta problemática. O OP5.4 poderá ainda ser tido em conta se se atender às implicações
que podem resultar de cenários de mudanças climáticas que implicam padrões modificados da
precipitação em certas regiões, como é o caso de Portugal. Em suma, conclui -se que a consideração
de todas estas ações possibilitarão uma melhoria geral do cenário dos sistemas de drenagem de águas
residuais, desde montante até ao meio recetor.
15
Figura 2.3 - Definição de eixos e objetivos operacionais para o PENSAAR 2020 (PENSAAR 2020 - Uma nova Estratégia para o Setor de Abastecimento de
Água e Saneamento de Águas Residuais, 2014)
16
2.5.3. PO SEUR
O PO SEUR define-se como o Programa Operacional Sustentabilidade e Eficiência no Uso de Recursos
e surge no seguimento da Estratégia Europa 2020, tendo sido criado através da Decisão de Execução
da Comissão Europeia em 16 de dezembro de 2014. As medidas a implementar incidem sobre
questões ambientais e de crescimento sustentável, nomeadamente, a transição para uma economia
de baixo carbono, o uso mais competente de recursos e na promoção de maior resiliência face aos
riscos climáticos e às catástrofes (POSEUR , 2015).
Desta forma, Portugal receberá 25 mil milhões de euros até 2020, o que vai permitir concretizar os
objetivos definidos inicialmente, bem como a criação de oportunidades de emprego e o crescimento
económico do país.
A estratégia concebida pelo PO SEUR incide em três eixos centrais:
Eixo I - Apoiar a transição para uma economia com baixas emissões de carbono em todos os
setores;
Eixo II - Promover a adaptação às alterações climáticas e a prevenção e gestão de riscos;
Eixo III - Proteger o ambiente e promover a eficiência na utilização de recursos
Relativamente ao Eixo III, este baseia-se em três pilares fundamentais: a redução, reciclagem e
valorização de resíduos; a gestão eficiente da água; a biodiversidade e ecossistemas; e a recuperação
de passivos ambientais.
As AI enquadram-se na gestão eficiente da água ou de recursos hídricos na medida em que refere-se
também à utilização e gestão dos solos que interferem na qualidade e quantidade de água disponível
no planeta, nomeadamente as atividades económicas relacionadas com a indústria, a agricultura, o
desenvolvimento urbano que gera poluentes e a excessiva utilização das massas de água. Assim, é
necessário racionalizar o uso dos recursos hídricos disponíveis, de um modo sustentável e eficiente, e
reduzir o consumo energético, tendo em consideração os efeitos das alterações climáticas e as
condicionantes económico-financeiras.
2.5.4. iAFLUI
O Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) promoveu, em 2016, a iAFLUI – Iniciativa Nacional
para o Controlo de Afluências Indevidas tendo como finalidade a implementação do PENSAAR 2020 e
das políticas públicas associadas ao PO SEUR (Brito, et al., 2016). A iAFLUI destina-se às EG de
serviços urbanos de drenagem de água com preocupações alusivas ao controlo de AI, bem como EG
que ainda não tenham implementado um plano de controlo. Na Figura 2.4 apresentam-se as EG
integrantes do iAFLUI.
Esta iniciativa foi implementada com o objetivo de realizar um diagnóstico às infraestruturas existentes
e de, posteriormente, desenvolver uma metodologia para o controlo de AI e a respectiva capacitação
por parte das EG. Adicionalmente, pensou-se também na internalização de um processo estruturado
para as AI na própria EG.
17
Os desafios considerados pela iniciativa iAFLUI consistem em considerar o sistema como um todo,
localizar e caraterizar os constrangimentos ao desempenho do sistema e, por fim, definir as soluções
alternativas prioritárias. Refere-se, no entanto, que as equipas representantes das EG aderentes ao
programa são compostas por três elementos e são independentes na realização do trabalho, embora
tenham coordenação, apoio técnico e formação por parte do LNEC. A organização da iAFLUI
disponibiliza assistência técnica permanente através de helpdesk telefónico, via email e skype.
Figura 2.4 - Apresentação das Entidades Gestoras participantes no iAFLUI (http://iaflui.lnec.pt/)
O planeamento desta iniciativa contempla cinco fases, conforme se apresenta na Figura 2.5. A
calendarização presume a duração deste trabalho ao longo de 18 meses, distribuídos por diversas
fases. Até à data, encontram-se finalizadas as fases 0 e 1, estando neste momento (início de 2017) a
decorrer a fase 2, conforme previsto na calendarização inicial.
Figura 2.5 - Identificação das fases da iniciativa iAFLUI (http://iaflui.lnec.pt/)
18
A fase 0 envolveu, essencialmente, a constituição de equipas e a definição de metas e objetivos gerais
a atingir por cada EG. Pretendeu-se identificar processos e estudos de caudais e precipitações já
realizados para a definição das principais oportunidades de melhoria. Por fim, apresentaram -se
propostas dos dados a recolher, bem como do plano geral de atividades.
Na fase 1 foi elaborada uma proposta de plano pormenorizado das atividades de projeto para cada EG,
assim como a definição das áreas de estudo do sistema. Após a instalação do equipamento necessário
às medições de caudal e de precipitação, iniciaram-se as campanhas de medição em tempo seco e,
posteriormente, realizou-se o Relatório de monitorização – Parte I.
A fase 2 é responsável pela elaboração dos padrões de tempo seco e dos eventos pluviométricos, o
que permite identificar as AI relevantes. É também nesta fase que se elabora o Relatório de
monitorização – Parte II.
Após a recolha dos dados necessários à averiguação de AI, a fase 3 elabora peças auxiliares a cada
caso de estudo – sistema de avaliação (desempenho, risco e custo), cenários, diagnóstico e
hierarquização das áreas de análise e alternativas de intervenção. Por conseguinte, concebe-se o
Plano para o controlo de AI: Parte I.
Finalmente, a fase 4 conclui a iniciativa iAFLUI através da definição de táticas a implementar, benefícios
esperados, identificação de meios necessários e disseminação interna. Por último concebe o Plano
para o controlo de AI: Parte II.
Constata-se que cada fase tem objetivos e metas distintas, que pressupõem o cumprimento rigoroso
do calendário previsto. É efetuada uma reunião durante as etapas iniciais e finais de cada fase para
definir os objetivos e a programação dos trabalhos e, seguidamente, analisar os resultados obtidos.
Em suma, conclui-se que a realização da iniciativa iAFLUI traz como principal benefício o
aprofundamento do conhecimento do sistema de drenagem. Desta maneira, as EG estarão aptas para
definir medidas de redução e controlo de caudais em excesso e descargas para o meio recetor, bem
como planear atividades e objetivos a médio e longo prazo.
19
3. APRESENTAÇÃO DO SOFTWARE SSOAP TOOLBOX
3.1. Introdução
O SSOAP Toolbox foi desenvolvido pela EPA juntamente com um parceiro tecnológico, a Camp
Dresser & McKee (CDM) Inc. A primeira versão do SSOAP Toolbox (1.0.0) foi apresentada em Outubro
de 2009 e, desde então, surgiram quatro novas versões, sendo a última (2.0.0) de Agosto de 2013. O
SSOAP Toolbox permite o acesso gratuito a todos os utilizadores e pode ser descarregado diretamente
no sítio da EPA.
Esta Toolbox foi concebida com o intuito de avaliar a capacidade dos sistemas e de assinalar as AI aos
coletores de águas residuais e domésticas. Neste sentido, o SSOAP Toolbox tem diversas ferramentas
que auxiliam a análise e avaliação dos sistemas tendo em vista a beneficiação do funcionamento da
rede de coletores, antes e após as atividades de reabilitação.
Pese embora o SSOAP Toolbox já existir desde 2009, não é conhecida até à data uma visibilidade
notória da sua aplicação, nem Portugal nem noutros países. De facto, aquando da pesquisa
bibliográfica realizada para a presente dissertação, verificou-se que os artigos e publicações científicas
desta Toolbox são ainda em número relativamente diminuto. No ponto seguinte apresenta-se uma
breve abordagem das funcionalidades do SSOAP Toolbox mas, no entanto, é possível consultar a
totalidade das funcionalidades em (VALLABHANENI, et al., 2007).
3.2. Breve abordagem das funcionalidades do SSOAP Toolbox
3.2.1. Janela do SSOAP Toolbox
A Figura 3.1 ilustra a janela do SSOAP Toolbox, na qual estão representadas as ferramentas
disponíveis para a realização da análise das AI.
Na parte superior da janela, apresentam-se nos retângulos a verde os dados de entrada (inputs), isto
é, os dados de precipitação (“rainfall data”), os dados de monitorização de caudal (“flow monitoring
data”) e os dados referentes às caraterísticas da(s) bacia(s) de drenagem (“sewershed data”). Os
retângulos amarelos representam os seis módulos funcionais do SSOAP Toolbox. Estes módulos
funcionais são as ferramentas “Database Management Tool”, “RDII Analysis Tool”, “Hydrograph
Generation Tool”, “Condition Assesment Support Tool”, “SWMM5 Interfacing Tool” e “SWMM5”. Do lado
direito da janela, em cor azul, indica-se a ferramenta “SSO Analysis & Planning”, que remete para
hiperligações do sítio da EPA e de apoio técnico online. O círculo a cinzento, referido como “Other
Hydraulic Model Engines”, é simplesmente ilustrativo, uma vez que apenas indica que existem outras
metodologias para a análise das AI, embora não existentes no SSOAP Toolbox.
20
3.2.2. Hidrograma unitário (Synthetic Unit Hydrograph)
O SSOAP Toolbox baseia-se no hidrograma unitário (Synthetic Unit Hydrograph - SUH) e permite a
análise das AI no sistema de drenagem de águas residuais. Esta análise é feita tendo por base os
registos de precipitação e de medição de caudais, bem como nas características da bacia hidrográfica.
O SUH define-se como o hidrograma de escoamento direto que resulta do excesso de precipitação
efetiva e unitária (1mm) que aflui ao sistema de drenagem, tendo origem num evento de pluviosidade
de intensidade uniforme e duração específica para uma dada bacia. Para além de se considerar a
precipitação com intensidade constante ao longo do tempo, admite-se ainda que a sua distribuição
espacial é uniforme em toda a área da bacia de drenagem. Assume-se também que as afluências
pluviais indevidas e de infiltração (RDII) num coletor, como resposta à precipitação, correspondem ao
escoamento de águas pluviais numa bacia de drenagem afluente ao coletor.
3.2.3. Método RTK
O SSOAP realiza a análise RDII através do chamado “método RTK”, sendo composto por um
hidrograma triangular que se subdivide em três hidrogramas, designadamente, de resposta rápida (1),
média (2) e lenta (3). O método RTK refere-se a três parâmetros, sendo o parâmetro R relativo à fração
do volume de precipitação que entra no sistema, T representa o tempo que vai até à ocorrência do pico
do hidrograma unitário e K traduz a razão da recessão do T, isto é, o tempo que vai desde o pico do
hidrograma até ao tempo em que o caudal retorna ao padrão de tempo seco. Os volumes RDII dos três
hidrogramas definem-se por R1, R2 e R3, sendo a sua soma igual ao valor total R. Se a composição
do hidrograma for maioritariamente composta por R1, dá-nos a indicação que o RDII resulta de AI e o
Figura 3.1 - Janela do SSOAP Toolbox (Fonte: SSOAP Toolbox)
21
valor de T1 estará compreendido, geralmente, entre uma e três horas . Caso a composição seja
maioritariamente composta por R2 e/ou R3, significa que o RDII decorrerá de infiltrações no sistema e
os valores de T2 e/ou T3 terão uma duração superior. As AI ao sistema são caracterizadas em cada
ponto de entrada de caudal da rede de drenagem, através de parâmetros RTK respetivos a cada sub-
bacia. Deve ainda referir-se que os valores T1, T2 e T3 devem obedecer a uma ordem de valor
crescente, tal como os parâmetros K1, K2 e K3, respetivamente. Deste modo, tem-se que (T1+K1*T1)
< (T2+K2*T2 ) < (T3+K3*T3).
Na Figura 3.2 está representado o SUH, com a respectiva decomposição nos três hidrogramas parciais,
segundo o método RTK.
Adicionalmente aos parâmetros RTK, podem introduzir-se valores de perdas devidas à infiltração, para
traduzir as condições anteriores de humidade (Antecedent Moisture Condition – AMC) do solo
prevalecentes antes do início das chuvadas. Os parâmetros associados a estas perdas são a sua altura
máxima e o seu valor inicial (ambos expressos em unidades de precipitação), bem como a respetiva
taxa de variação (em unidades de precipitação por unidade de tempo).
3.2.4. SWMM
Após a análise RDII realizada no SSOAP Toolbox, este interliga-se com o software SWMM (Storm
Water Management Model), igualmente da EPA, por forma a analisar a capacidade hidráulica do
sistema e simular o efeito das AI. O SWMM é uma ferramenta que tem vindo a ter uma larga utilização
para efeitos de planeamento, análise e projeto de escoamentos de águas pluviais de sistemas unitários,
separativos, mistos ou pseudo-separativos. A ferramenta do SWMM utilizada no presente trabalho foi
a versão 5.1.011 (SWMM5), de 2016.
Figura 3.2 - Representação dos três hidrogramas unitários (VALLABHANENI, et al., 2007)
22
3.3. Funções do SSOAP Toolbox
3.3.1. Considerações iniciais
Em primeiro lugar, salienta-se que a utilização deste modelo pressupõe a existência de equipamentos
de medição da precipitação e de níveis e de caudais, nos coletores do sistema de drenagem. Assim,
devem recolher-se os dados necessários à análise RDII, isto é, a medição dos dados pluviométricos e
de caudal, bem como a identificação das características das bacias de drenagem. Após a recolha dos
dados, estes devem ser organizados em ficheiros de texto segundo as predefinições do SSOAP
Toolbox, e, seguidamente, são importados para dados de precipitação, dados de monitorização de
caudal e dados da(s) bacia(s) de drenagem.
Seguidamente apresenta-se o funcionamento do mesmo, bem como as diversas funções que são
desempenhadas pelo mesmo.
3.3.2. “Database Management Tool” – Gestão de dados
A ferramenta “Database Management Tool” (DMT) representa o comando central da aplicação e
possibilita a transferência de informação entre as diversas ferramentas do SSOAP Toolbox. A DMT tem
como principais caraterísticas a administração e organização dos dados necessários à realização da
análise RDII e à avaliação da capacidade do sistema, assim como admite a exportação dos dados
armazenados. Os dados de monitorização de caudal, de precipitação e das características do sistema
são guardados em “SSOAP System Database” (SSD) com recurso à DMT. Em suma, conclui-se que a
DMT inclui funcionalidades que auxiliam os utilizadores a verificar a qualidade de fontes de informação
externas e a respetivas (VALLABHANENI, et al., 2007).
As funções desempenhadas pela DMT são essencialmente as seguintes: i) Controlo de qualidade dos
dados de precipitação e de caudal; ii) Consulta/análise de dados; e, iii) Administração de cenários para
dar suporte à análise e planeamento de Sanitary Sewer Overflow, isto é, aquando da ocorrência de
sobrecargas do coletor de águas residuais. De seguida, apresentam-se as principais funcionalidades
da DMT, (VALLABHANENI, et al., 2007).
Os dados de precipitação são primeiramente armazenados em SSD e, seguidamente, são geridos
através da DMT. A precipitação pode ser importada sob a forma de altura ou de intensidade e,
adicionalmente, devem ser importados os respetivos dados relativos à data de ocorrência, período e
localização. Após o armazenamento dos dados, a informação importada é utilizada para as análises
RDII e para a geração de hidrogramas.
Os dados de monitorização de caudal permitem arquivar diversas séries cronológicas de medições de
caudal em SSD e, posteriormente, geri-los através da DMT. Os dados de series cronológicas para uma
dada localização, incluindo a data, tempo e caudal, representam a informação mínima necessária à
análise RDII, sendo as velocidades e alturas de escoamento opcionais. Porém, caso já existam
parâmetros RTK, os dados de caudal não são necessários à análise RDII.
23
A secção “Sewershed Data” permite a associação de dados referentes às bacias em estudo, isto é, dos
dados de precipitação e de medição de caudais introduzidos previamente, bem como a área da bacia.
Dentro deste campo é possível definir as características da “área RDII”, isto é, a área da bacia que
corresponde ao volume de precipitação que entra no sistema.
A DMT e a SSD realizam trocas de informação entre si, de modo a realizar análises RDII e armazenar
os resultados das análises. Para tal, são necessários diversos parâmetros como os dados de
monitorização de caudal, a precipitação e os dados do sistema coletor. Relativamente à geração de
hidrogramas RDII, a DMT fornece a informação necessária à realização do mesmo. Os resultados da
análise RDII, ou seja, os parâmetros RTK, tempos de início e fim dos eventos, DWF e GWI estimados
são retornados ao SSD e armazenados.
A DMT abrange utilidades que visam realizar análises de controlo de qualidade, análises de dados e
gestão de cenários de análise e planeamento de sistemas de coletores que se subdividem em
(VALLABHANENI, et al., 2007):
Controlo de qualidade de informação
Análise de dados pluviométricos
Gestão de cenários.
O controlo de qualidade de informação dispõe de três rotinas: avaliação dos dados pluviométricos,
análise de dados de caudal em falta e avaliação dos dados de caudal. A primeira opção apresenta os
dados de precipitação sob a forma de tabelas ou gráfico, o que permite analisar possíveis
inconsistências ou lacunas de dados. A análise de dados de caudal em falta permite aos utilizadores
identificar lacunas de dados e, posteriormente, possibilita o preenchimento das mesmas com valores
estimados, para intervalos de tempo relativamente pequenos. Por último, é possível avaliar os dados
de caudal importados através de dois gráficos distintos, nomeadamente, a altura de escoamento versus
caudal e a altura de escoamento versus velocidade de escoamento.
A análise de dados pluviométricos examina os dados importados de maneira a identificar os eventos
de tempo húmido, particularmente, o início e o fim do evento, a duração, o volume e a intensidade de
ponta e o número de dias que o antecedem.
A gestão de cenários possibilita a organização dos resultados de caudais do sistema de coletores
provenientes do SWMM. Nesta opção, os resultados da modelação de diversos cenários podem ser
armazenados e comparados, de modo a avaliar o sistema de coletores quando sujeito a determinadas
condições de precipitação e configurações do sistema.
3.3.3. “RDII Analysis Tool” – Análise de Eventos RDII
A análise de eventos RDII prevê e quantifica a ocorrência de RDII para um dado caso de estudo, tendo
por base os dados pluviométricos, de caudal e das bacias de drenagem do coletor. Tal como fora
mencionado anteriormente, a análise é feita através da determinação dos parâmetros R, T e K para
cada evento e, posteriormente, geram-se os hidrogramas correspondentes.
24
Esta ferramenta apresenta utilidades que permitem controlar e, deste modo, garantir a qualidade dos
resultados das análises. Em primeiro lugar, efetua-se a análise de caudal em tempo seco (DWF)
através do hidrograma de caudal de tempo seco. De seguida, realiza-se a análise de caudal em tempo
húmido tendo por base o hidrograma RDII. Por fim, calibram-se os parâmetros RTK para a definição
do hidrograma unitário.
i) Análise de tempo seco - DWF
A análise de tempo seco consiste na determinação automática dos dias de tempo seco, tendo por base
os dados de caudal inseridos no SSOAP Toolbox e filtrando os dias que influenciam os eventos de
precipitação. Desta forma, eliminam-se os dias que correspondem a um padrão diferente dos restantes,
como por exemplo devido a erros de medição dos equipamentos ou à acumulação de sedimentos nos
coletores que dificultam uma correta medição.
Esta ferramenta determina e apresenta graficamente a média do caudal de tempo seco para os dias
selecionados, dias úteis ou dias de fim-de-semana. Identificam-se também os caudais mínimos e
máximos diários, bem como a infiltração da água subterrânea que corresponde ao caudal mínimo
noturno.
Por último, é possível ter ainda em consideração a variação sazonal que está presente nos dias de
tempo seco e que visa identificar a infiltração da água subterrânea antecedente aos eventos de
precipitação.
ii) Análise de tempo húmido – WWF
A análise de tempo húmido dispõe de ferramentas que analisam os caudais RDII, isto é, identificam os
eventos RDII para um dado caso de estudo. Para tal, considera-se que os eventos RDII correspondem
aos períodos em que o caudal é superior ao padrão dos dias de tempo seco, ou seja, o início define-se
pelo princípio do evento pluviométrico e o final pelo momento em que o caudal retorna ao padrão de
tempo seco. A determinação dos eventos é feita através da introdução de diversos parâmetros
mínimos, como por exemplo, relativos à precipitação, ao caudal e à duração do evento.
iii) Decomposição e análise do ajuste da curva dos hidrogramas. Calibração dos
parâmetros RTK.
A ferramenta de análise RDII relaciona a precipitação e o RDII de cada sub-bacia do sistema coletor
através do método RTK. Após a determinação dos parâmetros RTK e dos hidrogramas de precipitação,
definem-se os hidrogramas RDII para a modelação e avaliação do sistema coletor através do SSOAP
Toolbox.
A decomposição dos hidrogramas detém diversos parâmetros, nomeadamente, as alturas de
precipitação, área das bacias drenantes, AMC, e níveis de água subterrânea que visam determinar a
quantidade de componentes de águas residuais que existe no sistema. Os hidrogramas são
decompostos em caudais de tempo seco e componentes de RDII num dado evento. Esta ferramenta
determina automaticamente o valor de R consoante os dados introduzidos no sistema.
25
A análise do ajustamento da curva dos hidrogramas é feita visual e iterativamente, consoante a
ótica do utilizador, comparando os volumes de RDII observados e simulados. Isto é, calibram-se na
realidade os parâmetros RTK que melhor se ajustam à curva observada. Contudo, é possível verificar
posteriormente se os valores simulados correspondem a uma boa aproximação dos valores medidos,
comparando o volume total do evento pluviométrico, o caudal máximo escoado e o parâmetro R. É de
notar que os parâmetros T e K devem manter-se constantes, sempre que for possível, para todos os
eventos da mesma bacia, ou seja, são intrínsecos da bacia e não função da precipitação. Desta
maneira, garante-se que os parâmetros arbitrados R representam a precipitação que aflui à bacia em
estudo. Constata-se que este parâmetro R é mais elevado em condições anteriores de humidade do
solo que correspondem a um grande humedecimento do solo e mais baixo para AMC do solo
associadas a um baixo humedecimento, uma vez que a infiltração que ocorre em resultado da
precipitação e que faz elevar o nível freático do solo é função do grau de saturação do mesmo. O
Quadro 3.1 apresenta valores indicativos para os parâmetros R, T e K (VALLABHANENI, et al., 2007).
Quadro 3.1 - Valores típicos para os parâmetros RTK - ver Figura 3.2
Curva T (horas) K (-)
1 0,5 – 2 1 - 2
2 3 – 5 2 - 3
3 5 – 10 3 - 7
Na Figura 3.3 apresenta-se o hidrograma RDII observado (vermelho) e a curva do hidrograma RDII
calculado (amarelo), decomposto em três hidrogramas – UH1, UH2 e UH3. Os limites esquerdo e direito
do retângulo de cor magenta indicam o início e o final do evento, respetivamente. O retângulo está
legendado à direita, no topo e na base, pelo número do evento, indicando-se também o valor de R total
do RDII observado, no canto superior direito.
Figura 3.3 - Análise do ajustamento da curva dos histogramas (VALLABHANENI, et al., 2007)
26
3.3.4. Geração dos hidrogramas RDII
Após a determinação dos parâmetros RTK pela análise das AI (RDII), o SSOAP Toolbox gera novos
hidrogramas RDII tendo como objetivo criar um ficheiro compatível de entrada para o SWMM, em
formato de ficheiro SWMM ou ficheiro de texto. O ficheiro é criado tendo por base os seguintes dados
(VALLABHANENI, et al., 2007):
Dados de precipitação facultados pelo utilizador;
Parâmetros RTK determinados pela ferramenta “Análise de eventos RDII”;
Áreas RDII definidas pelo utilizador; e
Identificação do ponto de ligação correspondente ao hidrograma RDII.
É de referir que cada hidrograma RDII corresponde a uma área de estudo e, desta forma, é necessário
associá-la a uma caixa de visita do modelo hidráulico presente no software SWMM. Os padrões de
perdas iniciais podem também ser introduzidos no ficheiro, sendo contudo de carater opcional.
3.3.5. Interface com o SWMM
Esta secção tem como objetivo organizar e integrar os hidrogramas RDII previamente gerados pelos
ficheiros SSOAP, permitindo assim a ligação entre o SSOAP Toolbox e o SWMM.
A ferramenta de interface entre o SSOAP Toolbox e SWMM realiza três funções primárias
(VALLABHANENI, et al., 2007):
1) Criação de um novo ficheiro, incorporando os hidrogramas gerados RDII e um ficheiro SWMM;
2) Realização de simulações do SWMM;
3) Armazenamento em DMT e organização em SSD dos resultados da simulação.
3.3.6. Propagação de caudais no coletor (SWMM)
O software SWMM permite realizar simulações dinâmicas da propagação dos escoamentos dos
caudais através do sistema de rede de coletores. É possível visualizar graficamente o comportamento
hidráulico dos coletores, bem como exportar os resultados das simulações para análises posteriores.
Por conseguinte, podem verificar-se eventuais ocorrências de entradas em carga do sistema e também
possíveis excedentes.
3.3.7. Apresentação do software SWMM
O SWMM foi desenvolvido pela divisão de abastecimento de água e de Recursos Hídricos da EPA em
1971, tendo sofrido diversas atualizações até aos dias de hoje, sendo que a versão atual corresponde
à 5.0 – SWMM5 (Rossman, 2010). Este software contempla diversas ferramentas que permitem simular
o comportamento hidráulico e hidrológico, bem como estimar a qualidade da água e a visualização dos
resultados em variados formatos. Este software é, atualmente, largamente utilizado em diversos países
para o planeamento e a execução de estudos e projetos de águas residuais e pluviais.
27
Trata-se de um modelo de simulação dinâmico precipitação-escoamento que realiza simulações de um
ou mais eventos pluviais, relativamente à quantidade e qualidade dos escoamentos superficiais. Tendo
por base as precipitações que afluem a uma bacia hidrográfica, o SWMM gera escoamentos e
correspondentes cargas poluentes, através da simulação dos escoamentos gerados num sistema
composto por coletores, caixas de visita, estações elevatórias e descarregadores, entre outros.
A componente de escoamento do SWMM dispõe de funcionalidades para gerar hidrogramas RDII,
através dos parâmetros RTK anteriormente definidos. Na prática, a componente de escoamento traduz
o comportamento da precipitação nas diversas bacias hidrográficas.
3.3.8. Modelação numérica do SWMM
i) Monitorização do caudal,
O escoamento de águas residuais e pluviais no interior dos coletores processa-se em regime variável,
contudo pode-se considerar como regime permanente em alguns casos. De facto, as mudanças
repentinas que ocorrem nos caudais residuais em tempo húmido requerem a consideração de
propagação dinâmica ao invés de métodos de análise estacionários (VALLABHANENI, et al., 2007).
As equações de Saint-Venant (3.1) e (3.2), traduzem o comportamento hidráulico do escoamento das
águas no interior dos coletores:
1
𝑔𝐴
𝜕𝑄
𝜕𝑡+
1
𝑔𝐴
𝜕
𝜕𝑥(
𝛽𝑄 2
𝐴) + cos 𝜃
𝜕ℎ
𝜕𝑥− 𝑆𝑜 + 𝑆𝑓 = 0 (3.1)
𝜕𝐴
𝜕𝑡+
𝜕𝑄
𝜕𝑥= 0 (3.2)
sendo,
x - direção longitudinal do coletor (m);
A - área da seção transversal perpendicular ao eixo x (m2);
y - direção da coordenada perpendicular ao eixo x, num plano vertical (m);
h - altura de escoamento na seção transversal, medida segundo o eixo y (m);
Q - caudal escoado na seção A (m3/s);
So - declive do coletor, igual a sin 𝜃 (m/m);
𝜃 - Ângulo entre a soleira do coletor e o plano horizontal (º);
Sf - declive da linha de energia (m/m);
g - aceleração da gravidade (m/s2);
t - tempo (seg);
𝛽 - Coeficiente de Boussinesq (-).
As diferentes formas de resolução das equações de Saint-Venant, selecionados pelo utilizador, podem
ser: regime estacionário, cinemático ou dinâmico. No regime estacionário admite-se que o escoamento
é permanente e uniforme e adequa-se a simulações contínuas de longo prazo. O regime cinemático
permite a variação espacial e temporal do caudal e da área da seção transversal do escoamento,
permitindo a estabilidade numérica para intervalos de tempo de cálculo moderados, tipicamente entre
28
1 e 5 minutos. Por ultimo, o regime dinâmico corresponde às equações de conservação de massa e da
quantidade de movimento para os coletores e à equação de quantidade de volume nos nós, sendo
aplicável para intervalos de tempo de cálculo com duração tipicamente inferior a 30 segundos
(Rossman, et al., 2016).
Cada um destes regimes de escoamento utiliza a equação de Manning-Strick ler para o cálculo das
perdas de energia devidas ao atrito, que relaciona o caudal escoado com a altura de escoamento, com
o declive do fundo (ou da linha de energia no caso do escoamento em regime não uniforme) e com a
rugosidade do coletor. Para os coletores que possuem escoamento em pressão, tanto a equação de
Hazen-Williams (3.3) como a de Darcy-Weisbach (3.4) podem ser utilizadas:
𝑣 = 0.01093𝐶𝐻 𝑅0.63𝐽0.64 (3.3)
𝐽 =𝑓𝑣2
8𝑔𝑅 (3.4)
sendo,
v - velocidade média do escoamento (m/s)
R - raio hidráulico (mm em (3.3) e m em (3.4))
g - aceleração da gravidade (m/s2)
f - Coeficiente de resistência (-)
J - perda de carga unitária (m/m)
CH - Coeficiente de Hazen-Williams, geralmente com valores entre 100 e 140 (-)
Quanto ao escoamento superficial, considera-se que a superfície de cada bacia corresponde a um
reservatório não-linear. Considera-se que as afluências às bacias advém da precipitação e que as
bacias mais a montante contribuem para as de jusante. O escoamento ocorre quando a altura de
escoamento (d) atinge valores superiores ao nível máximo de armazenamento (ds), tal como se indica
na Figura 3.4.
Figura 3.4 - Visualização do escoamento superficial segundo o SWMM (Rossman, et al., 2016)
A infiltração dispõe de vários métodos de modelação, tais como (Rossman, et al., 2016):
29
i) Método de Horton clássico
É um método empírico em que se considera que a infiltração decresce exponencialmente desde um
valor máximo inicial até um valor mínimo, durante um evento pluviométrico de longa duração.
ii) Método de Horton modificado
É uma versão modificada do método descrito em i), em que se considera a infiltração cumulativa em
excesso do valor mínimo como sua variável de estado, ao invés do intervalo de tempo da curva de
Horton.
iii) Método de Green-Ampt,
Considera-se que existe uma camada de água superficial com espessura desprezável e que existe
uma frente de encharcamento que separa duas zonas: uma superior uniformemente saturada e uma
inferior não saturada. Os parâmetros de entrada necessários são o défice de humidade do solo inicial,
a condutividade hidráulica e a sução na frente de humedecimento.
iv) Método de Green-Ampt modificado
Corresponde ao método iii) mas modificado, uma vez que se considera que o défice de humidade na
camada superior não se esgota.
v) Método do Número da Curva
Este método advém do Método do Número da Curva do NRCS2 para a estimação do escoamento
superficial, assumindo-se que a capacidade total de infiltração do solo se esgota ao longo do tempo em
função da precipitação acumulada e da capacidade remanescente. Os parâmetros de entrada são o
número da curva (CN – Curve number) e o tempo que um solo totalmente saturado demora a ficar
totalmente seco (usado para calcular a recuperação da capacidade de infiltração durante os períodos
secos).
Por fim, apresenta-se o modelo de escoamento de águas subterrâneas utilizado no SW MM (Figura
3.5), admitindo-se que o terreno é composto por uma camada superior não-saturada e por uma camada
inferior saturada, em que os teores de humidade correspondem a, respetivamente, e .
Figura 3.5 - Modelo da água subterrânea do SWMM (Rossman, et al., 2016)
2 (Curve Number method, do Natural Resources Conservation Service - NRCS, anteriormente U.S. Soil Conservation Service - SCS).
30
em que,
fl = infiltração a partir da superfície
fEU = evapotranspiração da camada superior, sendo uma fração da evaporação superficial
fU = percolação da camada superior para a inferior, que depende do teor de humidade () da camada
superior e da profundidade dU.
fEL = evapotranspiração da zona superior, sendo função da profundidade dU
fL = percolação profunda da camada inferior para as águas subterrâneas a maior profundidade, sendo
função da profundidade dL
fG = fluxo lateral de água subterrânea para a rede de drenagem superficial, sendo dependente da
profundidade dL, bem como das alturas de água no canal ou no ponto coletor.
3.3.9. Análise de resultados
Após a simulação estar concluída, é possível extrair os resultados das simulações realizadas no SWMM
e compará-los com os valores que foram medidos.
O SWMM produz um ficheiro/relatório relativo à simulação realizada, designado por “Status Report”,
em que discrimina diversas informações uteis ao utilizador, nomeadamente dados geométricos e físicos
do caso de estudo, opções de simulação consideradas previamente e eventuais mensagens de erro
relativas à simulação do funcionamento do sistema, entre outras. Assim, o “Status Report” caracteriza-
se por mencionar dados relevantes para a análise das simulações realizadas de um ponto de vista mais
geral, isto é, permitindo ao utilizador uma análise rápida e eficaz (VALLABHANENI, et al., 2007).
Paralelamente ao “Status Report”, a ferramenta “Summary Results” exibe os resultados relativos a
cada bacia, coletor ou nó. Alguns dos parâmetros que podem ser apresentados são os caudais que se
escoam nos coletores, as alturas de água dos descarregadores ou os volumes de armazenamento, por
exemplo.
Posteriormente, podem-se exportar os dados do “Status Report” e do “Summary Results”, de modo a
que o utilizador possa analisar os dados e também utilizá-los para diversos fins.
31
4. CASO DE ESTUDO
4.1. Considerações iniciais
No ano de 2010, a empresa SIMTEJO (Saneamento Integrado dos Municípios do Tejo e Trancão, SA)
realizou um estudo relativo à adaptação dos intercetores de SJT às Redes Unitárias, estudo este
desenvolvido com as empresas ENGIDRO/ HIDRA. O estudo teve como principal objetivo concretizar
ações de melhoria da eficiência na exploração dos sistemas de drenagem de águas residuais. A
presente dissertação surge no seguimento do trabalho já realizado, apresentando porém metodologias
distintas na averiguação das AI, nomeadamente a implementação do chamado “método RTK” através
do SSOAP Toolbox (VALLABHANENI, et al., 2007).
O estudo então realizado subdividiu-se em três fases, designadamente: Fase I - Estudos preliminares;
Fase II - Análise e avaliação das condições de funcionamento atuais e modelação matemática; Fase
III - Plano de controlo de afluências de caudais.
Durante a Fase I foram realizados trabalhos de campo de forma a caraterizar e analisar o sistema de
drenagem doméstico e pluvial das diversas bacias e das bacias de drenagem que afluem aos
intercetores principais. Definiram-se os limites das bacias, bem como a caracterização da população
para um período futuro de 40 anos através da definição de capitações e dos respetivos caudais
(ENGIDRO/HIDRA, 2010).
Posteriormente, na Fase II, foi avaliada a capacidade hidráulica da área de estudo com recurso ao
modelo SWMM. Para tal, foram utilizados diversos equipamentos para a medição de caudais, de níveis
hidrométricos e de precipitação, para o período compreendido entre 18 de Outubro e 17 de Novembro
de 2010 (ENGIDRO/HIDRA, 2010a).
Por último, na Fase III, foi efetuado o diagnóstico e a avaliação do sistema de drenagem e, desta forma,
foi possível analisar a incidência de AI. Assim, identificaram-se os locais em que ocorrem AI e,
posteriormente, definiram-se metas e objetivos com o intuito de minimizar estas ocorrências. Deve
ainda referir-se que foi igualmente elaborado o plano de controlo da afluência de caudais pluviais ,
tendo-se previsto que viria a ser desenvolvido um conjunto de intervenções propostas, para as quais
foram feitas as respetivas estimativas orçamentais, e definido o seu grau de prioridade
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a).
4.2. Caracterização geral do sistema
4.2.1. Caraterização do território
A área em estudo corresponde a 1800 ha, estimando-se que a parcela impermeabilizada corresponde
a aproximadamente 55% da área total. Representa diversas zonas de três freguesias do concelho de
32
Loures, nomeadamente, Bobadela, SJT e Sta Iria da Azóia. A localização da área em estudo apresenta-
se na Figura 4.1.
Figura 4.1 - Localização da área em estudo (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Segundo os Serviços Municipalizados de Água e Saneamento (SMAS) de Loures, as atividades
económicas existentes no sistema de SJT correspondem a uma área de implantação de cerca de 105
ha, o que representa, aproximadamente, 6% da área total, tal como se observa na Figura 4.2. As
pequenas indústrias estão localizadas, de modo disperso, maioritariamente nas freguesias de SJT e
Bobadela. As grandes indústrias localizam-se junto aos intercetores Norte e Sul, descarregando
diretamente para os próprios intercetores através de 12 caixas de visita.
Figura 4.2 - Localização das zonas industriais (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
33
As indústrias que contribuem com caudais mais significativos para o sistema de drenagem são a
Copam, a Tate & Lyle (Alcântara Açucares), a Olá, a SSGP (grupo Saint-Gobain), o Instituto
Tecnológico e Nuclear e a Robbialac.
Relativamente à rede hidrográfica e altimetria que abrangem a área do presente caso de estudo,
verifica-se que a área drenante relativa ao Rio Trancão difere da que aflui ao Rio Tejo. A drenagem das
águas pluviais propaga-se através de pequenas ribeiras e de uma rede de drenagem pluvial com
coletores gravíticos. Salienta-se, no entanto, que os caudais que afluem à bacia do Rio Trancão são
bombeados, através de quatro estações elevatórias, para a bacia do Rio Tejo. Na Figura 4.3 ilustra-se
a altimetria e a rede hidrográfica para a área em estudo.
Figura 4.3 - Altimetria e rede hidrográfica para a área em estudo (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Quanto à classificação de solos, a Rede Natura 2000 classifica a área em estudo como área protegida,
uma vez que se localiza em zonas adjacentes ao Estuário do Tejo. Por outro lado, o Instituto da Água
(INAG, hoje APA) classifica o município de Loures como área de influência 14, de acordo com o
Decreto-Lei n.º 198/2008. A área de influência 14 refere-se a uma zona sensível devido ao
incumprimento do parâmetro microbiológico Coli, contudo diz apenas respeito a zonas que afluem ao
rio Trancão, pelo que se excluem da área do caso de estudo.
Analisando a área em estudo, subdividiu-se a área em 24 bacias de drenagem, distribuídas pelos
intercetores Norte e Sul, conforme a Figura 4.4. As bacias que afluem ao Intercetor Sul são,
designadamente, A1, A2, B, C, D e E. As restantes bacias são respetivas ao Intercetor Norte.
34
Figura 4.4 - Definição das bacias do sistema intercetor de SJT (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Refere-se, no entanto, que numa fase posterior à divisão inicial das bacias subdividiu-se a bacia J2 em
J2 e J3, a bacia K3 em K3, K4 e K5 e a bacia N2 em N2 e N3, respetivamente. A bacia J4 corresponde
a uma parcela da área da bacia I inicialmente predefinida. A Figura 4.5 indica as alterações efetuadas.
Apresenta-se no Anexo A as áreas das bacias, bem como a inclinação e a área impermeabilizada das
mesmas.
Figura 4.5 - Alteração da divisão das bacias J2, K3 e N2 - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
35
4.2.2. Caraterização da população
Este subcapítulo consiste na caraterização da população existente, afeta ao sistema de SJT. No
Quadro 4.1 apresenta-se a população, número de famílias clássicas e rácio habitante/família, para os
anos de 1991, 2001 e 2011 e para as regiões de Portugal, Grande Lisboa e Loures.
Quadro 4.1 - Caraterização da população e famílias clássicas em Portugal, Grande Lisboa e Loures
Região População Residente (hab) Famílias Clássicas (n.º) Rácio Hab./Família
1991 2001 2011 1991 2001 2011 1991 2001 2011
Portugal 9867147 10356117 10562178 3147403 3650757 4043726 3.14 2.84 2.61
Grande Lisboa 1836484 1947261 2042477 648982 742658 835653 2.83 2.62 2.44
Loures 192143 199059 205054 61956 70949 80464 3.10 2.81 2.55
Na caraterização geral da população estimou-se que o número de habitantes, em 2010, seria 193 630
para o concelho de Loures e de 42 915 para a área em estudo, segundo dados dos Censos 2001, INE
(Instituto Nacional de Estatística). Contudo, aquando da elaboração da presente dissertação verificou -
se que, segundo os dados dos Censos 2011, INE, o concelho de Loures tem 205 054 habitantes, o que
corresponde a um valor superior ao inicialmente estimado. Este desvio, por defeito, de cerca de 5,6%
evidencia a dificuldade que por vezes estes estudos encerram, traduzindo-se num fator adicional de
incerteza.
Ainda de acordo com os Censos 2001, estimou-se que a distribuição de população para a área em
estudo no ano de 2010 estaria de acordo com a Figura 4.6. A população que contribui para o Intercetor
Sul (IS) corresponde a 29% e a que contribui para o Intercetor Norte (IN) corresponde a 71%.
Figura 4.6 - Bacias de drenagem domésticas e população estimada, para o ano de 2010
36
Realizou-se uma projeção demográfica para o concelho de Loures, desde o ano de 2008 até 2050, e
estimou-se que a variação da população poderá variar entre um aumento de 13,2% e uma redução de
9.6%, comparativamente ao ano de base.
No Quadro 4.2 apresenta-se o peso demográfico das freguesias de Bobadela, SJT e Sta Iria da Azóia.
Quadro 4.2 - Peso das freguesias da área em estudo e estimativa da população para o ano de 2050 – Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Freguesia Peso População residente máxima (2050) População residente mínima (2050)
Sta Iria da Azóia 8.83% 19340 15444
S. João da Talha 9.03% 19779 15795
Bobadela 4.31% 9440 7539
Total 22.17% 48559 38777
4.2.3. Caraterização das infraestruturas
4.2.3.1. Sistema em alta
As infraestruturas do sistema em alta de SJT compreendem a ETAR e dois intercetores principais,
Norte e Sul. A ETAR realiza o tratamento secundário das águas residuais por lamas ativadas e, a dada
altura, foi sujeita a obras de reforço da capacidade hidráulica. O escoamento nos intercetores é feito
graviticamente e apresenta uma extensão de cerca de 5,8 km.
O Intercetor Norte (IN) tem uma extensão aproximada de 3,8 km e o Intercetor Sul (IS) de 1.9 km. No
IN os diâmetros utilizados são, de montante para jusante, DN 300, DN 400, DN 600, DN 800 e DN 1000
(troço de 8 metros, numa zona adjacente à entrada da ETAR posterior à ligação ao Intercetor Sul). No
IS existem apenas duas tipologias de diâmetros, sendo que a montante o diâmetro adotado é de DN
400 e a jusante de DN 600. Quanto ao material dos intercetores, observou-se que o material
predominante é o PEAD (78,8%), seguido do ferro fundido (10,7%) e do PVC (10,2%). A Figura 4.7
indica os diâmetros utilizados no IN e no IS.
Figura 4.7 - Diâmetros dos Intercetores Norte e Sul (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
37
Na Figura 4.8 estão indicadas as câmaras de visita que apresentam diversas anomalias ,
nomeadamente, sinais de infiltração, sinais de inundação, atmosfera tóxica e sinais de entrada em
pressão. As câmaras com sinais de entrada em pressão constituem a anomalia mais comum, com um
total de 127 câmaras afetadas, em 154 totais (82,5%). Quanto às restantes anomalias, detetaram-se 5
câmaras com sinais de infiltração (3,2%), 7 com sinais de inundação (4,5%) e 8 com sinais de atmosfera
tóxica (5,2%).
Figura 4.8 - Anomalias detetadas nos Intercetores Norte e Sul - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
A Figura 4.9 apresenta quatro diagramas representativos de diferentes estados de conservação das
câmaras de visita dos Intercetores Norte e Sul. No entanto, apresenta-se uma caraterização detalhada
do estados de conservação da rede em (ENGIDRO/HIDRA, 2010).
Figura 4.9 - Estados de conservação das câmaras de visita - Adaptado de (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
38
No Quadro 4.3 apresenta-se a legenda da Figura 4.9.
Quadro 4.3 - Legenda da Figura 4.9
Número Tipo de estado de conservação
1 Estado de conservação do corpo
2 Estado de conservação do acesso
3 Estado de conservação da cobertura
4 Estado de conservação da tampa
4.2.3.2. Sistema em baixa
O sistema em baixa é formado por 4 estações elevatórias e cerca de 232 km de rede de drenagem,
sendo administrado pelos SMAS de Loures.
A rede de drenagem é maioritariamente separativa (96%), sendo a restante parte constituída por cerca
de 9 km de coletores unitários. Contudo, tendo por base os trabalhos de campo realizados, constata-
se que é provável que parte da rede separativa tenha na realidade comportamento pseudo-separat ivo.
A Figura 4.10 ilustra a distribuição de redes separativas, domésticas e pluviais, e unitárias, bem como
a localização das bacias pluviais e domésticas no sistema de SJT.
Figura 4.10 - Redes de drenagem e bacias pluviais afluentes ao sistema de SJT (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Os coletores domésticos, pluviais e unitários são constituídos maioritariamente por tubagens de betão
simples (32,1%), PVC (21%) e grés cerâmico (13,2%). Contudo, verificou-se que não se conhece o
material utilizado em cerca de 76 km da rede de coletores em baixa (33%). A diversidade de materiais
utilizados justifica-se pelas diferentes fases de construção da rede de coletores. Nas décadas de 70 e
39
80 do século passado utilizou-se grés cerâmico e PVC nos coletores unitários e domésticos e betão
simples nos coletores pluviais. Posteriormente, a partir da década de 90, o PVC passou a ser utlizado
em tubagens domésticas e pluviais.
O diâmetro dos coletores domésticos e dos coletores unitários mais utilizados é o DN 200 mm e dos
coletores pluviais é o DN 300 mm, correspondendo a percentagens da rede total de 81%, 29% e 35%,
respetivamente.
No Quadro 4.4 apresenta-se a extensão das redes de drenagem e dos sistemas elevatórios.
Quadro 4.4 - Extensão das redes de drenagem e sistemas elevatórios
Tipo de infraestrutura Extensão (km)
Redes de drenagem
Coletores domésticos 120.144
Coletores pluviais 102.386
Coletores unitários 9.371
Total 231.902
Sistemas elevatórios Condutas elevatórias 0.316
As quatro estações elevatórias em funcionamento localizam-se em locais distintos do sistema de SJT
e apresentam diversas caraterísticas, conforme se descreve no Quadro 4.5.
Quadro 4.5 - Caraterísticas das Estações Elevatórias (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
Designação Localização Bombas
(n.º)
Caudal
(l/s)
Altura de
elevação (m)
Regime de
funcionamento
Estado de
conservação
Portela da
Azóia
Rua Domingos
José de Morais 2 24.4 15 contínuo razoável
Belo
Horizonte
Rua do Belo
Horizonte 2 7.4 16 contínuo razoável
Serro Picão
Rua da Rosa
Branco/ Rua da
Estação
2 3.8 66 contínuo razoável
Fontes Caminho
municipal 1309 2 7.5 15 contínuo razoável
4.2.4. Caraterização do serviço prestado
4.2.4.1. Considerações iniciais
Neste capítulo é feita uma breve caraterização e análise da qualidade de serviço prestado no sistema
de SJT referente ao ano de 2010, ou seja, aquando da realização do estudo inicialmente realizado
pelas empresas ENGIDRO/HIDRA.
40
4.2.4.2. Caracterização quantitativa de águas residuais
i) Águas residuais afluentes à ETAR de SJT
Após serem coletadas, as águas residuais domésticas dirigem-se para a ETAR de SJT. No ano de
2006 foi reparada uma fuga de uma tubagem da Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), que
representava uma parcela significativa do volume que aflui à ETAR. Como tal, foi feita uma distinção
na análise dos dados entre 2002 e 2010, tendo-se optado por dividir em duas análises. A primeira
análise refere-se ao período entre 2002 e 2006, com um volume anual de 4 530 962 m3, e a seguinte
entre 2007 e 2009, com um volume anual de 4 039 876 m3. Note-se que a segunda análise termina em
2009, uma vez que apenas existiam dados até 30 de Abril de 2010. Posteriormente, estimou-se o
volume anual de 2010 em 4 437 720 m3.
ii) Afluências indevidas
Tendo em consideração o volume anual coletado presente no Quadro 4.8 (1 946 263 m3) e o volume
anual afluente (4 018 030 m3), ambos referentes ao ano de 2009, constata-se que existe um acréscimo
de volume de cerca de 2.1 Mm3. Este valor poderá significar a presença de AI de origem pluvial da
ordem dos 106%. Contudo, a SIMTEJO considerou 70% de afluências indevidas relativamente ao
volume coletado de águas residuais, ao comparar o volume de 106% com o Documento de
Enquadramento Estratégico (DEE). Assim, estimou-se um volume de AI de 1 362 384 m3.
Na Figura 4.11 apresenta-se a distribuição mensal de volumes afluentes à ETAR, desde 2002 a 30 de
Abril de 2010, bem como a precipitação média, de 2002 a 2008. A precipitação foi registada por um
udómetro instalado na freguesia de São Julião do Tojal. É possível observar que os meses mais
chuvosos coincidem com os volumes afluentes mais elevados, o que poderá também indicar a presença
de AI.
Figura 4.11 - Evolução mensal da precipitação e dos volumes de águas residuais afluentes à ETAR entre 2002 e 30 de Abril de 2010 (ENGIDRO/HIDRA, 2010)
41
4.2.4.3. Caraterização da qualidade de serviço
Relativamente ao sistema de intercetores, não existe conhecimento de eventuais problemas
relacionados com a entrada em carga, nem relativamente à necessidade de manutenção frequente,
segundos os dados fornecidos pela EG.
Por outro lado, verificaram-se diversas reclamações alusivas ao sistema em baixa durante o período
de 4 de Maio de 2006 até 30 de Dezembro de 2009, de acordo com os dados dos SMAS de Loures.
Deste modo, foram necessárias diversas intervenções, nomeadamente, desobstrução (542),
desobstrução e limpeza (129), limpeza de câmara (21), limpeza de caixa (3), limpeza de via pública (1)
e inundação (1). Assim, constata-se que a intervenção mais frequente corresponde à desobstrução,
correspondendo a uma percentagem de 78%, seguindo-se da desobstrução e limpeza (18%).
Quanto às desobstruções, verificou-se que estas ocorrem maioritariamente em meses mais chuvosos,
apresentando uma visível diminuição nos meses de tempo seco. Quanto ao número de desobstruções
por freguesia, constata-se que, por 100km de rede, a freguesia que mais contribui é a de Sta. Iria da
Azoia (94), seguindo-se da de SJT e, por fim, a de Bobadela.
O efeito de maré é um fator que também deve ser considerado no contexto da qualidade de serviço.
De facto, a proximidade do sistema intercetor de SJT com o estuário do Rio Tejo poderá reduzir a
capacidade de escoamento do sistema intercetor devido às restrições de drenagem a jusante.
Cada um dos intercetores, IN e IS, dispõe de um descarregador que descarrega diretamente para o
meio recetor. As condições de descarga são definidas pelo nível de maré no estuário, uma vez que as
condições de preia-mar poderão significar a intrusão de águas para o interior dos coletores. Assim,
deve-se garantir que as cotas dos coletores estejam implantados acima das cotas de variação da maré.
Segundo os dados do Instituto da Água, a cota máxima registada de preia-mar corresponde a 4.56 m
(marégrafo de Lisboa, 2001). Como o zero hidrográfico (ZH) está 2.08 m abaixo do ZH do marégrafo
de Cascais, isto é, o valor de referência do Instituto Hidrográfico, a cota da mais alta preia-mar registada
é cerca de 2.5m. Verificou-se que cerca de 88% do sistema intercetor é afetado pelo efeito da maré.
4.2.5. Dados de base
4.2.5.1. Definição das capitações
Tendo em consideração os dados que constam no trabalho desenvolvido anteriormente pelas
empresas ENGIDRO/HIDRA estimaram-se as capitações domésticas, não domésticas e globais
(ENGIDRO/HIDRA, 2010). As capitações domésticas e não domésticas foram determinadas de acordo
com as expressões (4.1) e (4.2), que se apresentam de seguida. As capitações globais correspondem
à soma das capitações domésticas e não domésticas.
42
𝑄𝑀𝐴(𝐷𝑂𝑀) = [(𝑃𝑅𝐸𝑆𝐼𝐷𝐸𝑁𝑇𝐸 × 𝐶𝐴𝑃𝑅𝐸𝑆𝐼𝐷𝐸𝑁𝑇𝐸
+ (𝑃𝐹𝐿𝑈𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸 𝑅𝐸𝑆𝐼𝐷𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴𝐿 × 𝐶𝐴𝑃𝐹𝐿𝑈𝑇𝑈𝐴𝑁𝑇𝐸 𝑅𝐸𝑆𝐼𝐷𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴𝐿 + 𝐶𝐻𝑂𝑇𝐸𝐿𝐴𝑅𝐼𝐴
× 𝐶𝐴𝑃𝐻𝑂𝑇𝐸𝐿𝐴𝑅𝐼𝐴) ×1
12)]/1000
(4.1)
𝑄𝑀𝐴(𝑁Ã𝑂 𝐷𝑂𝑀) = (𝐶𝐿𝐼𝐸𝑁𝑇𝐸𝑆𝑁Ã𝑂 𝐷𝑂𝑀 × 𝐶𝐴𝑃𝑁Ã𝑂 𝐷𝑂𝑀)/1000 (4.2)
Em que:
QMA (DOM) = caudal médio anual doméstico (m3/dia);
PRESIDENTE=população residente (hab.);
CAPRESIDENTE= capitação da população residente (l/hab/dia);
PFLUTUANTE RESIDENCIAL =população flutuante residencial (hab);
CAPFLUTUANTE RESIDENCIAL= capitação da população flutuante residencial (l/hab/dia);
CHOTELARIA=capacidade hoteleira (l/cama/dia);
CAPHOTELARIA=capacidade dos estabelecimentos hoteleiros (l/cama/dia);
QMA (NÃO DOM) = caudal médio anual não-doméstico (m3/dia)
CLIENTESNÃO DOM=clientes não-domésticos (nº. de clientes);
CAPNÃO DOM=clientes não-domésticos (l/cliente/dia);
Consideraram-se as seguintes condições:
CAPRESIDENTE= CAPFLUTUANTE RESIDENCIAL
CAPHOTELARIA=300l/cama/dia
Os efeitos da população flutuante residencial e de hotelaria apenas se fazem notar num único mês ao
longo do ano. Como tal, considerou-se o fator 1/12 na expressão (4.1).
O Quadro 4.6, o Quadro 4.7 e o Quadro 4.8 apresentam os valores dos volumes coletados, da
população/clientes servidos e das capitações estimadas.
Quadro 4.6 - Estimativa das capitações domésticas por freguesia (2009)
Freguesia
Volume
coletado
doméstico (m3)
População servida Capitação
doméstica de AR
(l/hab/dia)
Residente
(hab.)
Flutuante
residencial
(hab.)
Capacidade
hoteleira
(camas)
Sta. Iria da
Azóia 628665 17216 1705 124 99
S. João da
Talha 523406 17607 1744 0 81
Bobadela 287811 8360 832 0 94
Total 1439882 43183 4282 124 91
43
Quadro 4.7 - Estimativa das capitações não-domésticas por freguesia (2009)
Quadro 4.8 - Estimativa das capitações global por freguesia (2009)
Relativamente à evolução de capitações, assumiu-se que os valores de 2009 coincidem com os de
2010, não havendo uma variação deste valor. Posteriormente considerou-se uma variação de
0.8l/hab/dia, o que corresponde ao valor adotado pela EPAL de 1l/hab/dia, com um fator de afluência
de 0.8. Desta forma, obtêm-se os valores máximos e mínimos para o ano de 2050, de 111l/hab/dia e
135 l/hab/dia, respetivamente.
4.2.5.2. Evolução de volumes de águas residuais coletados e afluentes à ETAR
Quanto à evolução de volumes de águas residuais coletados, definiram-se quatro cenários distintos:
envolvente mínima (cenário baixo da população + hipótese inferior da capitação total), cenário
intermédio (cenário DEE da população + valor atual de capitação total), cenário DEE puro (cenário DEE
da população + hipótese DEE da capitação total) e envolvente máxima (cenário elevado para a
população + hipótese superior da capitação total). Desta forma, estimou-se que os volumes coletados,
para 2050, variaram entre 1.6Mm3 e 2.4Mm3.
Na estimação dos volumes afluentes à ETAR considerou-se o volume de afluências estimado para o
ano de 2009. Como tal, os volumes afluentes variam entre 3.6Mm3 e 4.5Mm3.
4.3. Campanha de monitorização
Durante o período entre 18 de Outubro e 17 de Novembro de 2010 realizou-se uma campanha de
monitorização no sistema de SJT. Esta campanha consistiu basicamente na recolha de informação
necessária ao conhecimento do funcionamento hidráulico do sistema, tanto em situação de tempo seco
Freguesia Volume coletado não-
doméstico (m3)
Clientes não-
domésticos (n.º)
Capitação não
doméstica de AR
(l/hab/dia)
Sta. Iria da Azóia 304915 854 978
S. João da Talha 124500 843 405
Bobadela 76967 468 451
Total 506381 2165 641
Freguesia Volume coletado (m3) População servida
(hab.)
Capitação de AR global
(l/hab/dia)
Sta. Iria da Azóia 933580 17216 149
S. João da Talha 647906 17607 101
Bobadela 364778 8360 120
Total 1946263 43183 123
44
como durante os eventos de precipitação que ocorreram naquele período. Esta campanha serviu ainda
para complementar a caracterização física do sistema.
Foram utilizados diversos equipamentos para a medição da precipitação (udómetros), de caudal, e de
nível durante a campanha de monitorização. A escolha da localização dos equipamentos utilizados teve
em consideração diversos aspetos, nomeadamente:
i) Medidores de caudal ou nível:
Análise da viabilidade de medição num determinado local, segundo as regras de boa instalação
de cada equipamento e de outras condicionantes locais;
Caso não fosse possível a instalação de um equipamento num dado local, tentou-se encontrar
um local alternativo, nomeadamente, nas câmaras de visita imediatamente a montante e a
jusante;
Caso não existisse nenhum local viável para a instalação do equipamento, considerou-se a
possibilidade de divisão da bacia, colocando-se vários medidores.
ii) Medidores de precipitação ou udómetros:
Raio de influência de 2 km;
Consideraram-se as normas de boa instalação do equipamento, bem como de outras
condicionantes locais;
Segurança dos udómetros e obtenção de autorizações.
Aquando da campanha de monitorização foram ainda analisadas diversas condições, nomeadamente
a necessidade de limpeza, inclinação, altura e velocidade do escoamento, bem como a extensão reta
e uniforme a montante e a jusante do equipamento.
Deve ainda referir-se que a identificação dos medidores de precipitação, de caudal e de nível foi feita
tendo por base um código alfanumérico do tipo X_SJT_00, em que X corresponde ao tipo de
equipamento, SJT refere-se ao sistema de S. João da Talha e 00 distingue os medidores de cada tipo.
Apresenta-se no anexo B as características dos udómetros, medidores de caudal e de nível utilizados
na campanha de monitorização, bem como algumas considerações acerca das opções tomadas.
45
5. Metodologia e apresentação de resultados
5.1. Considerações iniciais
Neste capítulo abordam-se as principais metodologias adotadas na modelação da capacidade
hidráulica, referente ao caso de estudo apresentado no capítulo 4 e, de seguida, apresentam-se os
resultados obtidos.
Tal como foi referido, a modelação da capacidade hidráulica foi concretizada tendo por base os dados
recolhidos na campanha de monitorização e com auxílio do SSOAP Toolbox e do SWMM.
Em primeiro lugar, introduziram-se os dados de precipitação e de caudal no SSOAP Toolbox e, desta
forma, foi possível a definição de um padrão de tempo seco e a identificação de eventos pluviométricos
para cada uma das bacias do caso de estudo. Posteriormente, calibraram-se os parâmetros R, T e K
respetivos a cada bacia.
Após a calibração dos parâmetros RTK, exportaram-se os dados de precipitação e de caudal de tempo
seco, bem como os parâmetros RTK, para o ficheiro SWMM. O ficheiro SWMM contém um esquema
conceptual referente ao sistema de SJT construído previamente em Fevereiro de 2011, durante o
trabalho desenvolvido pelas empresas ENGIDRO/HIDRA.
Desta forma, foi possível executar diversas simulações e, assim, avaliar a capacidade hidráulica do
sistema, nomeadamente, quanto à entrada em carga de coletores e a ocorrência de excedentes.
5.2. SSOAP Toolbox
5.2.1. Importação de dados
Começou-se por importar os dados referentes a cada medidor de precipitação e de caudal com recurso
à ferramenta DMT.
Os parâmetros de entrada dos dados de precipitação (“Rainfall Data”) correspondem ao nome do
udómetro e ao intervalo de tempo dos dados de precipitação de um minuto, sendo associados a um
conversor de dados de precipitação. Na importação dos dados indica-se a localização do ficheiro de
texto a importar, em formato “CSV” ou “Column/Width”, bem como o intervalo de tempo a importar e a
opção de adotar valores médios quando existem dois dados consecutivos iguais.
Relativamente aos dados de caudal (“Flow Monitoring Data”), os inputs necessários são o nome do
medidor de caudal, a área da bacia respetiva, o intervalo de tempo dos dados de caudal de um minuto
46
e o comprimento total dos coletores, articulados a um conversor de dados de caudal. Aquando da
importação dos dados indica-se a localização do ficheiro de texto a importar, em formato “CSV” ou
“Column/Width”, assim como o intervalo de tempo a importar e as opções de adotar valores médios
quando existem dois dados consecutivos iguais, bem como a possibilidade de considerar caudais nulos
e negativos.
Posteriormente à importação dos dados dos medidores de precipitação e de caudal definem-se os
dados referentes a cada bacia (“Sewershed Data”), através da associação de um udómetro e de um
medidor de caudal. Neste campo indicam-se também as áreas de AI (RDII Area Data) que contribuem
para cada uma das bacias.
5.2.2. Definição de padrões de tempo seco
Após a inserção dos dados de entrada, procedeu-se à caraterização dos padrões de tempo seco, de
dias úteis e de fins-de-semana, para cada uma das bacias. Considerou-se o dia 1 de Novembro como
feriado e, desta forma, passou a pertencer ao padrão de tempo seco de fim-de-semana. Excluíram-se
os dias de tempo seco que estavam desenquadrados relativamente aos restantes dias, de maneira a
que se minimizassem os erros relativos a cada padrão de tempo seco.
Refere-se, no entanto, que o SSOAP Toolbox não permitiu a calibração dos padrões de tempo seco
para determinadas bacias em estudo, o que poderá estar diretamente relacionado com a deficiente
qualidade de alguns registos de medições, bem como a lacuna e falta de outras. Desta forma e de
modo a não prejudicar a análise global do sistema intercetor, utilizaram-se padrões de tempo seco de
algumas bacias obtidos no estudo desenvolvido anteriormente (ENGIDRO/HIDRA, 2010a).
De seguida, apresentam-se os padrões de tempo seco médio, em termos adimensionais, para dias
úteis e de fins-de-semana. Analisando as duas figuras em simultâneo (Figura 5.1 e Figura 5.2) constata-
se que representam padrões distintos entre si.
Na Figura 5.1 verifica-se que o padrão de tempo seco apresenta dois picos diários que correspondem
a um período durante a manhã, sensivelmente entre as 7 horas e as 9 horas, e a um período ao final
do dia, entre as 19 horas e as 22 horas. Estes dois períodos, com valores de Q/Qméd da ordem de 1.4,
correspondem aos períodos de utilização mais frequentes das instalações sanitárias, das cozinhas e
das máquinas de lavar roupa e louça. É possível também observar um intervalo de menor utilização
que coincide com o período de madrugada, em que a maior parte da população está a dormir, em que
aquele valor de Q/Qméd é da ordem de 0.55. A generalidade dos padrões de tempo seco para dias úteis
apresenta um padrão semelhante entre si, excetuando-se alguns pontos que se encontram
desenquadrados, como por exemplo os pontos (7; 0.27) e (16; 0.69) da Figura 5.1.
Quanto à Figura 5.2, observa-se um padrão de tempo seco praticamente constante no intervalo entre
as 9 horas e as 14 horas, correspondendo a cerca de 1.30 Q/Qméd. É possível também observar que o
comportamento da população durante os dias de fim-de-semana é mais irregular, comparativamente
47
aos dias úteis. Verifica-se que alguns pontos estão desenquadrados face à maioria dos padrões de
tempo seco para fins-de-semana, como por exemplo os pontos (5; 1.17), (9; 2.71), (14; 2.18) e (16;
2.23).
Figura 5.1 - Padrões de tempo seco para dias úteis
Figura 5.2 - Padrões de tempo seco para fins -de-semana
De seguida, apresentam-se no Quadro 5.1 os valores dos caudais máximos, médios e mínimos
calculados, respeitantes aos padrões de tempo seco (DWF) para cada bacia.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
0 5 10 15 20
Q/Q
méd
Horas
Padrão de tempo seco para dias úteis
Média dos caudais de tempo seco para dias úteis
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0 5 10 15 20
Q/Q
méd
Horas
Padrão de tempo seco para fins-de-semana
Média dos caudais de tempo seco para fins-de-semana
48
Quadro 5.1 - Caudais mínimos, médios e máximos para cada um dos padrões de tempo seco
Bacia
Dias úteis Fins-de-semana
Qmin
(l/s)
Qméd
(l/s)
Qmáx
(l/s)
Observações Qmin
(l/s)
Qméd
(l/s)
Qmáx
(l/s)
Observações
A1 18.33 20.18 23.65 Não foram considerados
os dias 2 e 3/11
17.48 19.82 22.94 Não foi considerado o dia
1/11
A2 (*) 2.26 12.78 26.40 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
2.26 15.07 22.15 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
B (*) 0.51 1.15 1.90 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
0.56 1.04 1.39 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
C 0.71 2.84 4.92 Não foram considerados
os dias 18 a 22/10, 25 a
27/10 e 2/11
0.75 2.73 4.68 Não foram considerados os
dias 23 e 24/10 e 1/11
D (*) 0 0.84 1.50 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
0 0.875 3.00 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
E 0.60 2.93 5.09 Não foram considerados
os dias 2 e 3/11, 11 e
12/11
0.64 2.72 4.90 Não foram considerados os
dias 1/ e 7/11
F 10.70 16.44 20.99 Consideraram-se todos os
dias
9.84 17.03 22.97 Consideraram-se todos os
dias
G 1.64 5.18 8.65 Não foram considerados
os dias 25 a 27/10
0.87 5.55 9.87 Não foram considerados os
dias 23 e 24/10
H 1.27 1.51 1.75 Consideraram-se todos os
dias
1.39 1.61 1.81 Não foi considerado o dia
1/11
I 0.07 0.34 0.61 Consideraram-se todos os
dias
0.08 0.33 0.56 Consideraram-se todos os
dias
J1 2.08 6.00 9.31 Consideraram-se todos os
dias
2.19 6.71 10.40 Consideraram-se todos os
dias
J2+J
3+J4 (*)
0.11 0.30 0.48 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
0.11 0.35 0.56 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
K1 0.43 2.27 4.18 Não foram considerados
os dias 25/10, 2 a 5/11, 11
e 12/11, 15 e 16/11
0.45 2.98 5.00 Não foram considerados os
dias 24/10, 1/11, 6 e 7/11
K2 0.52 2.11 3.87 Não foram considerados
os dias 2 e 3/11, 5/11,
11/11, 15 e 16/11
0.45 2.99 5.00 Não foram considerados os
dias 1/ e 7/11
K3+K
4+K5
0.85 1.61 3.19 Consideraram-se todos os
dias
0.27 1.82 4.93 Consideraram-se todos os
dias
L (*) 2.54 6.07 9.77 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
1.08 3.73 8.32 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
M (*) 0.97 1.26 1.52 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
2.27 4.90 7.01 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
N1+N
2
9.82 13.45 16.63 Consideraram-se todos os
dias
10.43 14.34 18.17 Consideraram-se todos os
dias
N3 0.37 0.80 1.41 Não foram considerados
os dias 19/10, 2/11 e
12/11, 15/11 e 16/11
0.43 0.78 1.50 Consideraram-se todos os
dias
O (*) 0.41 0.59 0.73 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
0.39 0.43 0.53 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
P (*) 1.65 2.49 3.11 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
1.58 1.74 2.20 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
Q (*) 0.55 0.73 0.87 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
0.53 0.57 0.67 Padrões extraídos de
(ENGIDRO/HIDRA, 2010a)
R 4.27 6.99 10.26 Não foram considerados
os dias 4 e 5/11, 11 e
12/11
4.65 7.78 11.09 Consideraram-se todos os
dias
49
5.2.3. Identificação dos eventos RDII
A seleção dos eventos RDII baseou-se em dois critérios de separação de eventos, que devem ser
atendidos simultaneamente. O primeiro critério de separação consiste na definição da altura de
precipitação mínima, que neste caso foi adotado o valor de 10 mm. O segundo critério prende-se com
a definição da duração mínima para um dado evento, tendo-se neste caso optado por um valor de duas
horas. Deste modo, a ferramenta “RDII Analysis Tool” permite-nos identificar os eventos observados
durante a campanha de monitorização para cada uma das bacias, através do campo “Automatic Event
Identification”, tal como se pode observar na Figura 5.3.
Figura 5.3 - Definição dos eventos RDII pelo SSOAP Toolbox
Após a execução deste comando, o SSOAP dá-nos indicação do número de eventos selecionados,
bem como o tempo de início e final de cada um.
Observando o Quadro 5.2, o Quadro 5.3 e o Quadro 5.4, verifica-se que dentro do período da
campanha, foram considerados quatro eventos de precipitação, praticamente coincidentes para cada
uma das bacias. O primeiro evento ocorreu no dia 29 de Outubro, o segundo no dia 30 de Outubro, o
terceiro nos dias 13 e 14 de Novembro e, por último, o quarto evento nos dias 16 e 17 de Novembro.
Nestes eventos dispõe-se de um conjunto de dados pluviométricos e de caudais em diversos pontos
do sistema, necessários ao cálculo dos valores de RDII.
5.2.4. Calibração dos parâmetros RTK
O modelo SSOAP foi utilizado de forma a se poderem obter os valores da componente R de cada
evento pluviométrico selecionado, ou seja, a componente do escoamento afluído a diversos pontos do
sistema. Para cada evento, a decomposição do parâmetro R nos três sub-hidrogramas (hidrogramas
parciais), bem como a estimação dos parâmetros T e K, que correspondem basicamente à forma dos
sub-hidrogramas, foi realizada sob a ótica do utilizador, de forma iterativa mas não automática, ao
ajustar-se o hidrograma calculado pelo modelo com o hidrograma obtido pela medição.
50
Este procedimento foi realizado para cada uma das bacias do sistema de SJT, apurando-se os
respetivos parâmetros RTK. Na medida em que se dispunha de quatro eventos, foi possível encontrar
os parâmetros de cada bacia que melhor se ajustam aos valores observados. Se o parâmetro R tem
essencialmente a ver com o evento pluviométrico, já os parâmetros T e K prendem-se principalmente
com a forma do hidrograma, que é intrínseca das características fisiográficas e hidrogeológicas de cada
bacia.
Desta forma, é possível dizer que se procedeu a uma calibração do SSOAP Toolbox, face à forma
como se otimizou o conjunto de valores dos parâmetros RTK para que traduzissem a melhor
aproximação possível aos valores obtidos durante a campanha de medição realizada.
No Quadro 5.2, no Quadro 5.3 e no Quadro 5.4 apresentam-se os parâmetros RTK calibrados para
cada uma das bacias e o início e final do dado evento. Indica-se a negrito a parcela do parâmetro R
que corresponde ao maior tipo de AI, isto é, consoante a sua origem – infiltração ou afluência pluvial.
É de notar que o tipo de AI de uma dada bacia pode variar conforme o evento considerado, o que
poderá estar diretamente relacionado com a intensidade de precipitação registada no evento.
Posteriormente, apresentam-se no Quadro 5.5 e no Quadro 5.6 os valores da altura de precipitação,
duração e o volume RDII, bem como os erros de caudal de ponta e de volume entre os valores medidos
e simulados para cada uma das bacias.
51
Quadro 5.2 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada um dos eventos - Bacias A1 a G
Bacia Ev. Rtotal R1 T1 K1 R2 T2 K2 R3 T3 K3 Inicio Evento Fim Evento
A1
E1 0.0163 0.0050
0.050 1.000
0.0030
0.250 1.600
0.0083
0.600 2.000
29/10/10 9:48 29/10/10 14:32
E2 0.0214 0.0025 0.0075 0.0114 30/10/10 11:38 30/10/10 16:50
E3 0.0814 0.0200 0.0180 0.0434 13/11/10 17:52 14/11/10 4:20
E4 0.0418 0.0050 0.0050 0.0318 16/11/10 23:16 17/11/10 7:06
A2
E1 0.0637 0.0210
0.080 1.000
0.0200
0.200 2.000
0.0227
0.300 3.000
29/10/10 9:40 29/10/10 14:36
E2 0.0686 0.0582 0.0052 0.0052 30/10/10 10:48 30/10/10 16:31
E3 0.0300 0.0300 0.0000 0.0000 13/11/10 22:59 14/11/10 7:51
E4 0.0625 0.0255 0.0190 0.0180 17/11/10 0:32 17/11/10 7:18
B
E1 0.0789 0.0140
0.100 1.000
0.0290
0.200 2.000
0.0359
0.300 3.000
29/10/10 9:29 29/10/10 14:39
E2 0.0864 0.0074 0.0300 0.0490 30/10/10 7:04 30/10/10 20:32
E3 0.1013 0.0463 0.0400 0.0150 13/11/10 22:03 14/11/10 8:24
E4 0.0844 0.0644 0.0200 0.0000 16/11/10 23:59 17/11/10 6:18
C
E1 0.0504 0.0190
0.100 1.000
0.0160
0.200 2.000
0.0154
0.300 3.000
29/10/10 9:40 29/10/10 14:13
E2 0.0642 0.0092 0.0275 0.0275 30/10/10 11:27 30/10/10 16:59
E3 0.0642 0.0562 0.0040 0.0040 14/11/10 1:37 14/11/10 6:07
E4 0.0601 0.0501 0.0060 0.0040 17/11/10 0:50 17/11/10 6:25
D
E1 0.0713 0.0664
0.060 0.900
0.0049
0.200 2.000
0.0000
0.300 3.000
29/10/10 9:33 29/10/10 14:28
E2 0.0246 0.0246 0.0000 0.0000 30/10/10 6:28 30/10/10 20:22
E3 0.1203 0.0100 0.0050 0.1053 13/11/10 22:11 14/11/10 7:01
E4 0.0631 0.0631 0.0000 0.0000 17/11/10 0:29 17/11/10 6:43
E
E1 0.0737 0.0037
0.080 0.530
0.0300
0.300 1.430
0.0400
0.600 1.950
29/10/10 7:52 29/10/10 15:49
E2 0.077 0.0220 0.0100 0.0450 30/10/10 9:47 30/10/10 18:26
E3 0.1103 0.0000 0.1103 0.0000 13/11/10 22:22 14/11/10 7:38
E4 0.0817 0.0817 0.0000 0.0000 16/11/10 23:47 17/11/10 7:46
F
E1 0.0158 0.0050
0.110 3.250
0.0050
0.430 4.100
0.0058
0.810 5.220
29/10/10 9:40 29/10/10 15:28
E2 0.0219 0.0030 0.0089 0.0100 30/10/10 11:03 30/10/10 18:16
E3 0.0667 0.0137 0.0000 0.0530 13/11/10 23:00 14/11/10 6:58
E4 0.0432 0.0000 0.0000 0.0432 17/11/10 0:54 17/11/10 7:20
G
E1 0.0019 0.0000
0.050 5.000
0.0019
0.160 6.000
0.0000
1.000 7.000
29/10/10 6:31 29/10/10 10:54
E2 0.0179 0.0050 0.0078 0.0051 30/10/10 6:01 30/10/10 8:02
E3 0.0993 0.0130 0.0150 0.0713 13/11/10 22:26 14/11/10 6:56
E4 0.0683 0.0170 0.0203 0.0310 17/11/10 0:37 17/11/10 7:04
52
Quadro 5.3 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada um dos eventos – Bacias H a L
Bacia Ev. Rtotal R1 T1 K1 R2 T2 K2 R3 T3 K3 Inicio Evento Fim Evento
H
E1 0.3389 0.1400
0.065 0.620
0.0900
0.240 1.430
0.1089
0.390 4.700
29/10/10 5:31 29/10/10 15:11
E2 0.372 0.2220 0.0750 0.0750 30/10/10 11:12 30/10/10 18:05
E3 0.3847 0.3847 0.0000 0.0000 13/11/10 22:18 14/11/10 4:30
E4 0.2844 0.2844 0.0000 0.0000 17/11/10 0:47 17/11/10 7:05
I
E1 0.0156 0.0021
0.030 0.500
0.0000
0.300 1.000
0.0135
0.500 1.200
29/10/10 9:49 29/10/10 17:37
E2 0.0175 0.0040 0.0036 0.0100 30/10/10 11:23 30/10/10 18:05
E3 0.0271 0.0211 0.0060 0.0000 13/11/10 23:04 14/11/10 7:22
E4 0.0194 0.0194 0.0000 0.0000 17/11/10 1:00 17/11/10 7:20
J1
E1 0.0405 0.0100
0.160 1.630
0.0163
0.510 3.650
0.0142
0.950 4.910
29/10/10 9:35 29/10/10 16:48
E2 0.0393 0.0107 0.0140 0.0146 30/10/10 11:15 30/10/10 21:28
E3 0.0473 0.0355 0.0118 0.0000 13/11/10 22:13 14/11/10 7:10
E4 0.0522 0.0522 0.0000 0.0000 17/11/10 0:34 17/11/10 11:39
J2+
J3+J4
E1 0.0793 0.0293
0.100 1.000
0.0200
0.200 2.000
0.0300
0.300 3.000
29/10/10 9:44 29/10/10 17:02
E2 0.0792 0.0792 0.0000 0.0000 30/10/10 7:25 30/10/10 21:03
E3 0.0774 0.0774 0.0000 0.0000 13/11/10 21:57 14/11/10 8:56
E4 0.4141 0.2500 0.1500 0.0141 16/11/10 23:58 17/11/10 8:11
K1
E1 0.0235 0.0058
0.090 2.500
0.0060
0.430 5.000
0.0117
0.670 6.000
29/10/10 9:44 29/10/10 14:44
E2 0.0253 0.0065 0.0080 0.0108 30/10/10 11:31 30/10/10 16:42
E3 0.0762 0.0212 0.0550 0.0000 13/11/10 22:20 14/11/10 4:30
E4 0.0382 0.0247 0.0000 0.0135 17/11/10 0:20 17/11/10 9:41
K2
E1 0.0475 0.0215
0.400 1.800
0.0160
0.700 2.100
0.0100
0.900 4.000
29/10/10 9:35 29/10/10 14:44
E2 0.0511 0.0301 0.0100 0.0110 30/10/10 11:31 30/10/10 16:42
E3 0.0560 0.0560 0.0000 0.0000 13/11/10 22:53 14/11/10 4:28
E4 0.0801 0.0801 0.0000 0.0000 17/11/10 0:48 17/11/10 10:51
K3+
K4+K5
E1 0.0289 0.0079
0.100 1.000
0.0110
0.300 2.000
0.0100
0.400 3.000
29/10/10 9:02 29/10/10 14:08
E2 0.0141 0.0141 0.0000 0.0000 30/10/10 11:27 30/10/10 15:33
E3 0.0421 0.0075 0.0126 0.0220 14/11/10 0:13 14/11/10 4:50
E4 0.0123 0.0123 0.0000 0.0000 17/11/10 0:35 17/11/10 6:45
L
E1 0.1067 0.0860
0.100 1.000
0.0107
0.200 2.000
0.0100
0.300 3.000
29/10/10 9:31 29/10/10 14:31
E2 0.1091 0.1000 0.0091 0.0000 30/10/10 6:14 30/10/10 21:31
E3 0.0985 0.0665 0.0160 0.0160 13/11/10 22:10 14/11/10 8:00
E4 0.102 0.0580 0.0240 0.0200 17/11/10 0:44 17/11/10 7:00
53
Quadro 5.4 - Valores dos parâmetros RTK, altura de precipitação, duração e volume RDII para cada um dos eventos – Bacias M a R
Bacia Ev. Rtotal R1 T1 K1 R2 T2 K2 R3 T3 K3 Inicio Evento Fim Evento
M
E1 0.0491 0.0491
0.090 0.890
0.0000
0.200 2.000
0.0000
0.300 3.000
29/10/10 9:32 29/10/10 14:52
E2 0.059 0.0470 0.0120 0.0000 30/10/10 7:09 30/10/10 20:06
E3 0.0873 0.0163 0.0255 0.0455 13/11/10 22:02 14/11/10 16:20
E4 0.0454 0.0340 0.0064 0.0050 17/11/10 0:44 17/11/10 6:31
N1+
N2
E1 0.0407 0.0177
0.190 1.000
0.0100
0.400 2.000
0.0130
0.600 3.000
29/10/10 9:20 29/10/10 16:01
E2 0.0245 0.0130 0.0070 0.0045 30/10/10 11:24 30/10/10 17:42
E3 0.0543 0.0543 0.0000 0.0000 13/11/10 23:00 14/11/10 5:24
E4 0.0516 0.0516 0.0000 0.0000 17/11/10 0:45 17/11/10 7:43
N3
E1 0.0771 0.0771
0.030 1.000
0.0000
0.200 1.500
0.0000
0.300 2.000
29/10/10 9:28 29/10/10 14:57
E2 0.0558 0.0558 0.0000 0.0000 30/10/10 11:02 30/10/10 18:53
E3 0.0864 0.0864 0.0000 0.0000 13/11/10 22:11 14/11/10 8:12
E4 0.0938 0.0938 0.0000 0.0000 17/11/10 0:55 17/11/10 6:31
O
E1 0.0278 0.0278
0.060 0.958
0.0000
0.180 2.000
0.0000
0.300 3.000
29/10/10 9:31 29/10/10 14:37
E2 0.0289 0.0279 0.0010 0.0000 30/10/10 6:51 30/10/10 20:11
E3 0.0369 0.0195 0.0064 0.0110 13/11/10 22:14 14/11/10 16:35
E4 0.0278 0.0240 0.0038 0.0000 17/11/10 0:20 17/11/10 6:28
P
E1 0.0323 0.0120
0.080 0.900
0.0163
0.160 1.200
0.0040
0.500 2.500
29/10/10 9:33 29/10/10 14:33
E2 0.0355 0.0172 0.0103 0.0080 30/10/10 7:03 30/10/10 19:59
E3 0.0517 0.0000 0.0000 0.0517 13/11/10 21:56 14/11/10 8:21
E4 0.0362 0.0050 0.0100 0.0212 17/11/10 0:29 17/11/10 7:15
Q
E1 0.0201 0.0201
0.050 0.800
0.0000
0.100 1.500
0.0000
0.300 2.000
29/10/10 9:24 29/10/10 14:36
E2 0.0472 0.0122 0.0114 0.0236 30/10/10 6:31 30/10/10 21:10
E3 0.0738 0.0100 0.0180 0.0458 13/11/10 22:08 14/11/10 17:34
E4 0.0441 0.0241 0.0100 0.0100 17/11/10 0:26 17/11/10 6:34
R
E1 0.0517 0.0080
0.100 1.000
0.0080
0.200 2.000
0.0357
0.370 3.000
29/10/10 8:17 29/10/10 13:52
E2 0.0319 0.0099 0.0110 0.0110 30/10/10 11:33 30/10/10 17:17
E3 0.0448 0.0218 0.0130 0.0100 13/11/10 22:09 14/11/10 3:12
E4 0.0658 0.0628 0.0030 0.0000 17/11/10 0:43 17/11/10 6:55
54
Quadro 5.5 - Valores da altura de precipitação, duração, volume RDII e erros de caudal de ponta e de volume para cada um dos eventos – Bacias A1 a J2+J3+J4
Bacia Ev. Vol.
(mm)
Dur.
(horas)
RDII
(m³)
%Qponta %Volume
A1
E1 41 4:44 468.5 0.6 -1.6
E2 39 5:12 585.1 2.4 -2.6
E3 10 10:28 570.6 72.4 -3.5
E4 22 7:50 644.6 17.2 -4.4
A2
E1 41 4:56 2018.8 4.3 -0.8
E2 40 5:43 2121.1 51.7 -2.7
E3 11 8:52 255.1 199.6 -5.0
E4 22 6:46 1062.9 7.1 -4.1
B
E1 42 5:10 440.7 -1.5 -0.6
E2 44 13:28 505.6 -13.9 -2.7
E3 11 10:21 148.2 8.5 -2.5
E4 22 6:19 247.0 -19 -4.1
C
E1 41 4:33 367.8 2.3 -0.8
E2 38 5:32 434.2 4.3 -2.0
E3 10 4:30 114.3 -82.4 -78.4
E4 22 5:35 235.4 -2.5 -2.4
D
E1 42 4:55 311.4 5.4 -1.7
E2 45 13:54 115.1 -9.7 -4.4
E3 11 8:50 137.6 23.6 -3.7
E4 22 6:14 144.4 7.2 -5.3
E
E1 42 7:57 1117.4 2.3 -0.8
E2 40 8:39 1111.9 4.3 -2.0
E3 11 9:16 438.0 -2.5 -2.4
E4 22 7:59 648.9 -11.9 -2.5
F
E1 41 5:48 877.8 3.9 -2.8
E2 40 7:13 1187.0 3.0 -3.2
E3 11 7:58 994.2 2.1 -8.1
E4 22 6:26 1287.8 7.9 -17.7
G
E1 20 4:23 7.1 -2.1 -1.3
E2 39 2:01 130.5 -59.3 -77.9
E3 10 8:30 185.7 12.0 -2.4
E4 22 6:27 281.0 189.2 -44.5
H
E1 42 9:40 725.9 -17.0 -0.5
E2 40 6:53 758.9 -2.5 -3.1
E3 10 6:12 196.2 -12.3 -2.5
E4 22 6:18 319.1 -40.3 -2.9
I
E1 41 7:48 140.1 14.7 -1.4
E2 40 6:42 153.3 -2.6 -1.9
E3 11 8:18 65.3 20.7 -9.4
E4 22 6:20 93.5 9.6 -2.0
J1
E1 42 7:13 1408.4 2.5 -1.3
E2 42 10:13 1366.3 -9.9 -3.2
E3 16 8:57 626.5 0.5 -3.3
E4 22 11:05 950.9 -8.0 -3.3
J2+J3+J4
E1 41 7:18 1654.3 -16.0 -0.5
E2 42 13:38 1864.1 0.1 0.1
E3 17 10:59 669.2 -64.2 -8.3
E4 22 8:13 1023.2 4.0 -4.3
55
Quadro 5.6 - Valores da altura de precipitação, duração, volume RDII e erros de caudal de ponta e de volume para cada um dos eventos – Bacias K1 a R
Bacia Ev. Vol.
(mm)
Dur.
(horas)
RDII
(m³)
%Qponta %Volume
K1
E1 41 5:00 495.2 3.0 -5.8
E2 39 5:11 507.2 2.6 -9.6
E3 15 6:10 587.5 4.4 -4.9
E4 22 9:21 432.0 4.8 -3.8
K2
E1 42 5:09 506.7 16.2 -3.2
E2 39 5:11 506.2 7.0 -5.8
E3 15 5:35 213.4 -9.6 -4.0
E4 22 10:03 447.6 6.1 -3.3
K3+
K4+K5
E1 42 5:06 552.9 -33.1 -2.3
E2 39 4:06 250.2 -34.6 -6.0
E3 13 4:37 249.0 -29.3 -5.9
E4 22 6:10 123.1 -63.5 -1.6
L
E1 42 5:00 2222.8 2.0 -0.5
E2 45 15:17 2435.1 8.2 -3.1
E3 17 9:50 830.6 -5.6 -2.7
E4 22 6:16 1113.0 0.5 -3.9
M
E1 42 5:20 824.9 5.8 -0.8
E2 44 12:57 1038.4 6.2 -3.3
E3 17 18:18 593.6 25.4 -2.9
E4 22 5:47 399.5 -2.5 -4.5
N1+
N2
E1 42 6:41 1413.7 -2.4 -0.7
E2 40 6:18 810.5 -13.5 -2.1
E3 15 6:24 673.6 9.0 -3.9
E4 22 6:58 938.8 -10.8 -3.9
N3
E1 42 5:29 676.8 -20.8 -3.2
E2 40 7:51 466.5 32.6 -5.2
E3 17 10:01 307.0 -40.0 -2.7
E4 22 5:36 431.3 -18.7 -4.5
O
E1 42 5:06 129.6 8.0 -2.1
E2 45 13:20 144.4 4.1 -4.5
E3 17 18:21 69.6 9.6 -3.9
E4 22 6:08 67.9 5.4 -5.5
P
E1 42 5:00 139.7 22.6 -1.1
E2 44 12:56 160.9 19.0 -3.7
E3 17 10:25 90.5 22.1 -10.4
E4 22 6:46 82.0 11.5 -4.5
Q
E1 42 5:12 44.7 20.2 1.1
E2 45 14:39 112.6 -22.4 -2.1
E3 17 19:26 66.5 37.9 -2.6
E4 22 6:08 51.4 9.5 -3.2
R
E1 41 5:35 1509.2 -1.4 -2.3
E2 39 5:44 885.8 3.6 -2.7
E3 14 5:03 446.6 -10.8 -7.1
E4 22 6:12 1030.7 -1.4 -3.7
56
5.3. Modelo SWMM
Após a calibração dos parâmetros RTK procedeu-se à avaliação da capacidade hidráulica do sistema
de SJT, utilizando para o efeito o modelo SWMM. Efetuaram-se na totalidade quatro simulações
distintas, referentes a cada um dos eventos RDII considerados anteriormente pelo SSOAP Toolbox.
No Anexo C ilustra-se uma representação esquemática do modelo utilizado, em que se indicam as
entradas de caudal provenientes das bacias de drenagem e de caudais industriais, a localização de
descarregadores, os emissários principais do sistema em baixa e as redes de drenagem em “alta” e
em “baixa”.
Este modelo foi desenvolvido com o intuito de representar, da melhor forma possível, o sistema real da
área em estudo. Para tal, consideraram-se diversos elementos com mais significado, nomeadamente:
Intercetores Norte e Sul, em que o primeiro tem início na câmara de visita INO005.00 e se
prolonga até à entrada da ETAR e o segundo tem início na câmara de visita ISO005.00 e
termina na câmara de visita INO450.00;
ETAR de SJT;
8 Descarregadores, em que dois se localizam no sistema em alta (Dsc7 e Dsc14);
Principais emissários de drenagem em “baixa”, respetivos às bacias A, J, K e N.
De seguida, apresentam-se as opções de simulação adotadas:
“General” - Os modelos de procedimento considerados são as opções “Rainfall/ Runoff”,
“Rainfall Dependent I/I” e “Flow Routing”. A propagação de caudais é realizada através do
método da onda dinâmica e a simulação das infiltrações tendo por base o modelo de Horton.
“Time steps” - O intervalo de tempo de exportação de dados tem a duração de 1 min. O
intervalo de tempo de processamento de caudais de tempo seco e de caudais de tempo húmido
é de 5 min.
“Dynamic Wave” - Relativamente aos parâmetros de onda dinâmica, considerou-se para os
termos de inércia o tipo “Dampen”, para o critério de Slope & Froude e a lei de resistência ao
escoamento pela fórmula de Hazen-Williams.
No Quadro 5.7 indicam-se as opções respetivas ao período de simulação de cada evento pluviométrico.
Uma vez que o início e o fim dos eventos RDII são distintos para cada uma das bacias, considerou-se
um período de análise que abrangesse a totalidade da área em estudo.
Quadro 5.7 - Período de simulação de cada evento
Evento Análise Registo de dados
Início Fim Início
E1 29/10 00:00 30/10 00:00 29/10 00:00
E2 30/10 00:00 31/10 00:00 30/10 00:00
E3 13/11 00:00 15/11 00:00 13/11 00:00
E4 17/11 00:00 15/11 14:00 17/11 00:00
57
6. Análise e discussão de resultados
6.1. Considerações iniciais
No presente capítulo apresentam-se os principais resultados obtidos após as diversas simulações
efetuadas, bem como a sua análise e discussão. Primeiramente será abordada a avaliação do sistema
em períodos de tempo seco e, posteriormente, em períodos correspondentes aos quatro eventos RDII
identificados.
Desta forma, pretende-se estudar o comportamento do sistema de drenagem para cada uma das
simulações efetuadas e, desta maneira, avaliar a existência de AI. A análise do comportamento, tanto
em situação de tempo seco como em situações de tempo húmido, e para cada evento, teve em atenção
a comparação dos valores simulados de níveis de água, de caudais, de volumes escoados e de
excedentes, com os respetivos valores que resultaram das medições efetuadas durante a campanha
de monitorização.
Como foi referido, e uma vez que a dimensão do trabalho realizado é extensa, será apenas feita na
íntegra a análise das bacias H, J2+J3+J4 e L, por se entender que são também, de certa forma,
representativas do conjunto de todas as que foram estudadas, sem prejuízo de uma avaliação do
comportamento geral em todo o sistema.
6.2. Avaliação do comportamento do sistema de drenagem em
tempo seco
Observando os dados constantes do Quadro B.1, presente no Anexo B, verifica-se que durante a
campanha de monitorização ocorreram diversos períodos de tempo seco, sendo o de maior duração o
que teve lugar entre 18 e 28 de Outubro de 2010. Desta forma, a simulação referente à análise de
tempo seco foi efetuada durante este período.
58
Figura 6.1 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no período de tempo seco
Figura 6.2 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no período de tempo seco
De acordo com os resultados obtidos pelo software SWMM, tal como é possível observar na Figura 6.1
e na Figura 6.2 o sistema intercetor em “alta” de SJT apresenta um adequado comportamento
hidráulico, para períodos de tempo seco.
Relativamente à capacidade de escoamento, não se registou a entrada em carga de nenhum troço do
IS e do IN, o que também não originou a entrada em funcionamento dos descarregadores no modelo.
Analisando o IS, constata-se que existe um troço contra inclinado entre as câmaras de visita ISO135.00
e ISO140.00, o que faz aumentar a altura de escoamento nas seções a montante deste troço. Assim,
e enquanto esta situação se mantiver, dever-se-á realizar a limpeza e manutenção deste troço com
regularidade, para que se evite a acumulação de resíduos e de sedimentos neste local, garantindo o
seu funcionamento hidráulico em condições aceitáveis.
59
O volume médio de tempo seco afluente à ETAR, registado pelos medidores M_SJT_21 e M_SJT_22,
corresponde a cerca de 10 103 m3/dia. O volume médio de tempo seco afluente à ETAR, simulado no
modelo SWMM, corresponde a cerca de 9 865 m3/dia, obtendo-se um erro por defeito de 2.36% face
ao valor registado pelos medidores de caudal. Refere-se, no entanto, que o volume registado à entrada
da ETAR no trabalho desenvolvido anteriormente é de aproximadamente 10 160 m3/dia, o que
corresponde a um erro por excesso de 0.56%. Assim, conclui-se que os valores de tempo seco obtidos
em (ENGIDRO/HIDRA, 2010a) correspondem a resultados mais favoráveis.
6.3. Avaliação do comportamento do sistema de drenagem em
tempo húmido
6.3.1. Evento 1 – 29 de Outubro de 2010
Na Figura 6.3 e na Figura 6.4 apresentam-se os perfis longitudinais respetivos ao IS e IN para o evento
1, de 29 de Outubro de 2010.
Figura 6.3 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 1
60
Figura 6.4 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 1
Observando a Figura 6.3 e a Figura 6.4 verifica-se que ambos os intercetores entraram em carga no
dia 29 de Outubro de 2010 e ocorreram excedentes em algumas câmaras de visita. A entrada em carga
do IS tem início às 10:05 e termina às 14:46. A entrada em carga do IN tem início às 10:04 e termina
às 15:21.
O volume médio afluente à ETAR no dia 29 de Outubro, registado pelos medidores M_SJT_21 e
M_SJT_22, corresponde a cerca de 13 513 m3/dia. O volume médio afluente à ETAR no dia 29 de
Outubro, simulado no modelo SWMM, corresponde a cerca de 15 776 m3/dia, obtendo-se um erro por
excesso de 16.75% face ao valor registado pelos medidores de caudal. Na Figura 6.5 apresentam-se
os valores medidos e simulados para o dia 29 de Outubro de 2010, em que é possível observar o
excesso de caudal simulado face ao registado pelos medidores à entrada da ETAR.
Figura 6.5 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 29 de Outubro
0
100
200
300
400
500
600
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Valores de caudal medidos vs simulados - 29 de Outubro
Caudal simulado Caudal medido
61
6.3.2. Evento 2 – 30 de Outubro de 2010
Na Figura 6.6 e na Figura 6.7 apresentam-se os perfis longitudinais respetivos ao IS e IN para o evento
2, de 30 de Outubro de 2010.
Figura 6.6 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 2
Figura 6.7 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 2
Relativamente ao evento de 30 de Outubro, verifica-se que ambos os intercetores entraram em carga,
tal como é possível observar na Figura 6.6 e na Figura 6.7. Constata-se que a maior parte das camaras
de visita entraram em carga e que ocorreram excedentes em algumas câmaras de visita.
A entrada em carga do IS ocorre em dois intervalos distintos em que o primeiro tem início às 07:36 e
termina às 07:58 e o segundo tem início às 11:46 e termina às 17:04. A entrada em carga do IN tem
início às 07:36 e termina às 08:01 e das 12:00 às 17:34.
O volume médio afluente à ETAR no dia 30 de Outubro, registado pelos medidores M_SJT_21 e
M_SJT_22, corresponde a cerca de 14 393 m3/dia. O volume médio afluente à ETAR no dia 30 de
Outubro, simulado no modelo SWMM, corresponde a cerca de 18 523 m3/dia, obtendo-se um erro por
62
excesso de 28.69% face ao valor registado pelos medidores de caudal. Na Figura 6.8 apresentam-se
os valores medidos e simulados para o dia 30 de Outubro de 2010, na qual é possível observar o
excesso de caudal simulado face ao registado pelos medidores à entrada da ETAR.
Figura 6.8 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 30 de Outubro
6.3.3. Evento 3 – 13 e 14 de Novembro de 2010
Na Figura 6.9 e na Figura 6.10 apresentam-se os perfis longitudinais respetivos ao IS e IN para o evento
3, de 13 e 14 de Novembro de 2010.
Figura 6.9 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 3
0
100
200
300
400
500
600
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Valores de caudal medidos vs simulados - 30 de Outubro
Caudal simulado Caudal medido
63
Figura 6.10 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 3
Em relação ao evento de 13 e 14 de Novembro, verifica-se que ambos os intercetores entraram em
carga, tal como é possível observar na Figura 6.9 e na Figura 6.10. Constata-se que todas as camaras
de visita entraram em carga e ocorreram excedentes em algumas câmaras de visita do IN
A entrada em carga do IS surge no dia 14 de Novembro às 02:18 e termina às 04:43. A entrada em
carga do IN tem início às 02:17 e termina às 05:09.
O volume médio afluente à ETAR nos dias 13 e 14 de Novembro, registado pelos medidores M_SJT_21
e M_SJT_22, corresponde a cerca de 25 551 m3/dia. O volume médio afluente à ETAR no evento 3,
simulado no modelo SWMM, corresponde a cerca de 27 288 m3/dia, obtendo-se um erro por excesso
de 6.80% face ao valor registado pelos medidores de caudal.
Na Figura 6.11 apresentam-se os valores medidos e simulados para o dia 13 de Novembro, sendo que
até cerca das 08:00 o caudal simulado é superior e, posteriormente, até às 15:00, é inferior ao medido.
Figura 6.11 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 13 de Novembro
0
50
100
150
200
250
300
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Valores de caudal medidos vs simulados - 13 de Novembro
Caudal simulado Caudal medido
64
Na Figura 6.12 apresentam-se os valores medidos e simulados para o dia 14 de Novembro, em que se
verifica que apresentam um padrão semelhante, excetuando-se o período entre as 2:00 e as 5:00, em
que o caudal simulado é superior ao medido.
Figura 6.12 - Caudais medidos vs simulados à entrada da ETAR - 14 de Novembro
6.3.4. Evento 4 – 17 de Novembro de 2010
Na Figura 6.13 e na Figura 6.14 apresentam-se os perfis relativos ao IS e IN para o evento 4.
Figura 6.13 - Perfil longitudinal do IS, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 4
0
100
200
300
400
500
600
700
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Valores de caudal medidos vs simulados - 14 de Novembro
Caudal simulado Caudal medido
65
Figura 6.14 - Perfil longitudinal do IN, com indicação das alturas máximas de escoamento registadas no Evento 4
Em relação ao evento de 17 de Novembro, verifica-se que ambos os intercetores entraram em carga,
tal como é possível observar na Figura 6.13 e na Figura 6.14. Constata-se que a maioria das câmaras
de visita entraram em carga e que ocorreram excedentes apenas no IN.
Uma vez que o medidor M_SJT_21 registou as medições de caudal apenas até às 03:37 de dia 17 de
Novembro, não é possível analisar os volumes medidos e simulados para este dado evento.
6.4. Análise das afluências indevidas – RDII
6.4.1. Correlação entre a altura de precipitação e o volume RDII
Neste capítulo pretende-se averiguar se existe alguma correlação entre as alturas de precipitação e os
volumes RDII calculados. O volume RDII de uma dada bacia e evento corresponde ao volume de
afluências indevidas e determina-se pelo produto entre a área da bacia, o parâmetro R total calibrado
e a altura de precipitação. Desta forma, constata-se que deverá existir uma relação de
proporcionalidade direta entre a altura de precipitação e o volume RDII.
No Quadro 6.1 apresentam-se as constantes de proporcionalidade direta (m) para cada uma das bacias
do sistema de SJT, correspondendo à razão entre a altura de precipitação (em mm) e o volume RDII
(em m3) e o erro quadrático (R2) análogo que melhor se ajusta à linha de tendência. Refere-se também
que cada linha de tendência foi determinada tendo por base os parâmetros RTK respetivos a cada um
dos quatro eventos pré-definidos.
66
Quadro 6.1 - Valores dos parâmetros m e R2 relativos às linhas de tendência de cada uma das bacias
Bacia m= altura de precipitação/RDII R²
A1 0.0475 -0.2980
A2 0.0198 0.9351
B 0.0897 0.9827
C 0.0966 0.9251
D 0.1530 -0.1120
E 0.0357 0.9587
F 0.0254 -0.2000
G 0.1017 -1.6580
H 0.0562 0.9627
I 0.2610 0.9028
J1 0.0287 0.9229
J2+J3+J4 0.0234 0.9730
K1 0.0565 -0.2550
K2 0.0713 0.7247
K3+K4+K5 0.0874 0.0652
L 0.0189 0.9938
M 0.0437 0.7567
N1+N2 0.0307 0.4194
N3 0.0646 0.7008
O 0.3104 0.9573
P 0.2700 0.8695
Q 0.4235 -0.1180
R 0.0290 0.5208
Refere-se que os valores de R2 destacados a negrito indicam as linhas de tendência das bacias com
uma maior correlação entre os quatro eventos calibrados, correspondendo a valores superiores a 0.85.
As bacias associadas às correlações superiores a 0.85 são as bacias A2, B, C, E, H, I, J1, J2+J3+J4,
L, O e P. Os baixos valores de correlação obtidos para as restantes bacias podem ficar a dever-se a
várias razões, como por exemplo o baixo número de eventos ou a erros de medição, que só poderiam
ser ultrapassados com um número de registos mais elevado, que permitisse um maior significado
estatístico à análise efetuada.
6.4.2. Análise das bacias H, J2+J3+J4 e L
Como já fora mencionado anteriormente, embora o trabalho tenha sido desenvolvido para a totalidade
das bacias do sistema de SJT, optou-se por analisar apenas algumas bacias neste texto devido à
extensão do mesmo. Desta forma, foi necessário estabelecer critérios para definir as bacias a analisar.
67
O primeiro critério corresponde às melhores correlações entre o volume RDII e a altura de precipitação
de uma dada bacia, correspondendo a valores superiores a 0.85, tal como é possível observar no
Quadro 6.1.
O segundo critério diz respeito às bacias que contribuem com uma maior percentagem de AI para o
sistema, isto é, com um valor do parâmetro R total superior (Quadro 5.2, Quadro 5.3 e no Quadro 5.4)
Assim, as bacias que serão analisadas com um maior detalhe são as bacias H, J2+J3+J4 e L.
Na Figura 6.15 apresentam-se as linhas de tendência das bacias H, J2+J3+J4 e L, em que se
relacionam os valores de RDII e da altura de precipitação de cada evento.
6.4.2.1. Bacia H
i) Caudais de tempo seco para dias úteis e de fim-de-semana
A bacia H está localizada no IN e tem uma área de 5.1 ha, uma inclinação média de 5.8% e a área
impermeabilizada corresponde a 80% da área total.
Apresenta-se na Figura 6.16 os padrões de tempo seco, para dias úteis e de fim-de-semana, respetivos
à bacia H, tendo por base os valores que foram medidos e simulados.
y = 0.0234xR² = 0.973
0
10
20
30
40
50
0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0A
ltu
ra d
e p
recip
ita
çã
o
(mm
)RDII (m3)
Bacia J2+J3+J4
y = 0.0562xR² = 0.9627
0
10
20
30
40
50
0.0 200.0 400.0 600.0 800.0Altu
ra d
e p
recip
ita
çã
o
(mm
)
RDII (m3)
Bacia H
y = 0.0189xR² = 0.9938
0
10
20
30
40
50
0.0 1000.0 2000.0 3000.0
Altu
ra d
e p
recip
ita
çã
o
(mm
)
RDII (m3)
Bacia L
Figura 6.15 - Linhas de tendência das bacias H, J2+J3+J4 e L
68
Figura 6.16 - Padrões de tempo seco da Bacia H
Tendo em consideração a Figura 6.16 e o Quadro 6.2 verifica-se que os padrões apresentam um
comportamento semelhante e que o volume de tempo seco de fim-de-semana é superior ao dos dias
úteis.
Quadro 6.2 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia H
Dias úteis Fim-de-semana
Volume tempo seco (m3) 130.17 138.90
ii) Caudais de tempo húmido para cada um dos eventos
De seguida apresentam-se os gráficos respetivos aos quatro eventos calibrados para a bacia H, tal
como se pode observar na Figura 6.17.
Calcularam-se os erros relativos ao caudal de ponta e ao caudal médio do evento de forma a determinar
a melhor calibração dos parâmetros RTK para cada evento aquando de diversas simulações realizadas.
O erro do caudal médio calcula-se pela razão entre a diferença do valor medido e do simulado pelo
valor medido. O erro do caudal de ponta determina-se de forma análoga ao erro do caudal médio mas
para valores do caudal de ponta.
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0
0 5 10 15 20
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Bacia H
Valores simulados dias úteis Valores simulados fim-de-semana
69
Tendo em consideração o Quadro 5.3 presente no capítulo 5, verifica-se que as afluências pluviais
representam o tipo de AI que mais contribui para a bacia H. Desta forma, é possível constatar que
existe uma parcela do caudal pluvial que é desviado para o sistema de drenagem de águas residuais,
contribuindo para o aumento de caudal do mesmo.
No Quadro 6.3 apresentam-se os resultados obtidos para a bacia H.
Quadro 6.3 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia H
Volume do evento Caudal de ponta
Dissertação Engidro/Hidra Dissertação Engidro/Hidra
Med. (m3) Simul. (m3) Erro (%) Erro (%) Med. (l/s) Simul. (l/s) Erro (%) Erro (%)
E1 858.09 834.35 2.77 1.00 195.02 172.93 11.33% 49.00
E2 920.86 965.04 -4.80 -15.00 203.48 205.21 -0.85% 41.00
E3 454.37 485.04 -6.75 -16.00 111.55 75.83 32.02% -21.00
E4 302.91 379.50 3.41 10.00 136.87 60.87 55.53% -46.00
Analisando a Figura 6.17 e o Quadro 6.3 verifica-se que na simulação do evento 2 conseguiram-se
resultados com um grau de fidedignidade elevada, em que o erro relativo ao caudal médio é de -4.80%
e o do caudal de ponta é de -0.85%. Salientam-se também os erros relativos ao volume dos eventos
E1, E3 e E4 que correspondem a 2.77%, -6.75% e 3.41%, respetivamente. Por fim, observa-se que os
erros obtidos nesta dissertação correspondem a valores mais favoráveis , comparativamente ao estudo
0
50
100
150
200
250
0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s
)
Horas
Evento 1 (29/10/2010) - Bacia H
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
200
250
0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s
)
Horas
Evento 2 (30/10/2010) - Bacia H
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 3 (13/11/2010 e 14/11/2010) -Bacia H
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
0:00 4:48 9:36 14:24C
au
da
l (l/
s)
Horas
Evento 4 (17/11/2010) - Bacia H
Valores medidos Valores simulados
Figura 6.17 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia H
70
realizado anteriormente em (ENGIDRO/HIDRA, 2010a), excetuando-se o erro relativo ao volume do
Evento 1, uma vez que 1.00% é inferior a 2.77%
iii) Peso da bacia H face ao sistema intercetor de SJT
Nesta seção pretende-se avaliar o impacte da bacia H face à totalidade do sistema intercetor de SJT.
A área da bacia H corresponde a cerca de 0.54% da totalidade da área de estudo (933. 2 ha).
Observando o Quadro 6.4 constata-se que os volumes respetivos à bacia H representam um peso
percentual bastante superior, comparativamente ao respetivo peso em termos de área.
Quadro 6.4 - Volumes de tempo seco da bacia H e peso relativo ao sistema intercetor
Bacia H (m3) ETAR (m3) Peso (%) Altura de Precipitação (mm)
E1 858 13,513 6.35 42
E2 921 14,393 6.40 40
E3 454 25,551 1.78 10
E4 303 - - 22
A Figura 6.18 indica-nos que existe uma constante de proporcionalidade entre a altura de precipitação
de um dado evento e o respetivo peso relativo à totalidade do sistema intercetor. Desta forma, é
possível estimar o peso da bacia H tendo por base a altura de precipitação. Refere-se que não possível
calcular o peso relativo ao evento 4, uma vez que não existem registos do volume afluente à ETAR
para este evento.
Figura 6.18 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia H
6.4.2.2. Bacia J2+J3+J4
i) Caudais de tempo seco para dias úteis e de fim-de-semana
A bacia J2+J3+J4 está localizada no IN e tem uma área de 30.8 ha e a área impermeabilizada
corresponde a 70% da área total.
Apresentam-se na Figura 6.19 os padrões de tempo seco, para dias úteis e de fim-de-semana,
respetivos à bacia J2+J3+J4.
y = 6.7423x - 1.9886R² = 0.9958
0
20
40
60
0 1 2 3 4 5 6 7
Altu
ra d
e
pre
cip
ita
çã
o (m
m)
Peso (%)
Bacia H - Altura de precipitação vs peso percentual
71
Figura 6.19 - Padrões de tempo seco (medidos e simulados) da Bacia J2+J3+J4
Tendo em consideração a Figura 6.19 verifica-se que os padrões apresentam um comportamento
distinto. O padrão de tempo seco dos dias úteis apresenta dois picos que correspondem a um período
da manha, entre as 6 e as 10 horas, e um período ao final do dia, entre as 18 e as 22 horas. O padrão
de fim-de-semana apresenta um período de maior consumo entre as 9 e as 17 horas. O Quadro 6.5
indica-nos que o volume de tempo seco de fim-de-semana é superior ao dos dias úteis.
Quadro 6.5 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia J2+J3+J4
Dias úteis Fim-de-semana
Volume tempo seco (m3) 25.77 30.18
ii) Caudais de tempo húmido para cada um dos eventos
De seguida apresentam-se os gráficos respetivos aos quatro eventos calibrados para a bacia J2+J3+J4,
tal como se pode observar na Figura 6.20.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 5 10 15 20 25
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Bacia J2+J3+J4
Valores simulados dias úteis Valores simulados fim-de-semana
0
100
200
300
400
0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 1 (29/10/2010) - J2+J3+J4
Valores medidos Valores simulados
0
100
200
300
400
0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 2 (30/10/2010) - J2+J3+J4
Valores medidos Valores simulados
72
Tal como para a bacia H, determinaram-se os erros relativos ao caudal de ponta e ao caudal médio do
evento de forma a determinar a melhor calibração dos parâmetros RTK para cada evento aquando das
diversas simulações realizadas.
Analogamente à bacia H e, tendo em consideração o Quadro 5.3 presente no capítulo 5, verifica-se
que as afluências pluviais representam o tipo de AI que mais contribui para a bacia J2+J3+J4. Desta
forma, é possível constatar que existe uma parcela do caudal pluvial que é desviado para o sistema de
drenagem de águas residuais, contribuindo para o aumento de caudal do mesmo. No Quadro 6.6
apresentam-se os resultados obtidos para a bacia J2+J3+J4.
Quadro 6.6 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia J2+J3+J4
Analisando a Figura 6.20 e o Quadro 6.6 verifica-se que na simulação do evento 3 conseguiram-se
resultados com um grau de fidedignidade elevada, em que o erro relativo ao caudal médio é de -3.21%
e o do caudal de ponta é de 0.16%. Os erros relativos ao volume dos eventos é elevado e, desta forma,
não correspondem a simulações fidedignas relativamente aos valores medidos. Por último, é possível
verificar que os erros do caudal de ponta obtidos nesta simulação correspondem a valores mais bem
conseguidos, comparativamente aos valores obtidos em (ENGIDRO/HIDRA, 2010a). Por outro lado,
observa-se que os erros relativos ao volume do evento obtidos nesta dissertação são, na maioria,
menos favoráveis do que os obtidos anteriormente em (ENGIDRO/HIDRA, 2010a), excetuando-se o
Evento 4.
0
50
100
150
200
250
300
350
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 3 (13/11/2010 e 14/11/2010) - Bacia J2+J3+J4
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
200
250
300
4:33 9:21 14:09
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 4 (17/11/2010) - J2+J3+J4
Valores medidos Valores simulados
Volume do evento Caudal de ponta
Dissertação Engidro/Hidra Dissertação Engidro/Hidra
Med. (m3) Simul. (m3) Erro (%) Erro (%) Med. (l/s) Simul.(l/s) Erro (%) Erro (%)
E1 2,904.47 3,508.92 -20.81 -5.00 331.87 331.74 0.04 -5.00
E2 3,316.68 3,970.35 -19.71 1.00 328.37 330.21 -0.56 3.00
E3 2,388.07 2,464.69 -3.21 -2.00 289.53 289.07 0.16 -6.00
E4 1,871.64 2,282.85 -21.97 -43.00 227.21 249.75 -9.92 -22.00
Figura 6.20 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia J2+J3+J4
73
iii) Peso da bacia J2+J3+J4 face ao sistema intercetor de SJT
Nesta seção pretende-se avaliar o impacte da bacia J2+J3+J4 face à totalidade do sistema intercetor
de SJT. A área da bacia J2+J3+J4 corresponde a cerca de 3.30% da totalidade da área de estudo
(933.2 ha). Observando o Quadro 6.7 constata-se que os volumes respetivos à bacia J2+J3+J4
representam um peso percentual bastante superior, comparativamente ao respetivo peso da área.
Quadro 6.7 - Volumes de tempo seco da bacia J2+J3+J4 e peso relativo ao sistema intercetor
Bacia J2+J3+J4 (m3) ETAR (m3) Peso (%) Altura de Precipitação (mm)
E1 2,904 13,513 21.49 41
E2 3,317 14,393 23.04 42
E3 2,388 25,551 9.35 17
E4 1,872 - - 22
A Figura 6.21 indica-nos que parece existir uma constante de proporcionalidade entre a altura de
precipitação de um dado evento e o respetivo peso relativo à totalidade do sistema intercetor. Desta
forma, é possível estimar o peso da bacia J2+J3+J4 tendo por base a altura de precipitação. Refere -se
que não possível calcular o peso respetivo ao evento 4, uma vez que não existem registos do volume
afluente à ETAR para este evento.
Figura 6.21 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia J2+J3+J4
6.4.2.3. Bacia L
i) Caudais de tempo seco para dias úteis e de fim-de-semana
A bacia L está localizada no IN e tem uma área de 49.6 ha, inclinação de 4.7% e a área
impermeabilizada corresponde a 80% da área total.
Apresentam-se na Figura 6.22 os padrões de tempo seco, para dias úteis e de fim-de-semana,
respetivos à bacia L.
y = 1.8836x - 0.4968R² = 0.9954
0
20
40
60
0 5 10 15 20 25
Altu
ra d
e
pre
cip
ita
çã
o (m
m)
Peso (%)
Bacia J2+J3+J4 - Altura de precipitação vs peso percentual
74
Figura 6.22 - Padrões de tempo seco (medidos e simulados) da Bacia L
Tendo em consideração a Figura 6.22 verifica-se que os padrões apresentam um comportamento
distinto. O padrão de tempo seco dos dias úteis apresenta dois picos que correspondem a um período
da manha, entre as 6 e as 8 horas, e um período ao final do dia, entre as 16 e as 21 horas. O padrão
de fim-de-semana apresenta um período de maior consumo entre as 10 e as 17 horas. O Quadro 6.8
indica-nos que o volume de tempo seco de dias úteis é superior ao dos dias de fim-de-semana,
contrariamente ao que ocorre nas bacias H e J2+J3+J4.
Quadro 6.8 - Volumes diários de tempo seco e erros associados à bacia L
Dias úteis Fim-de-semana
Volume tempo seco (m3) 523.25 325.15
ii) Caudais de tempo húmido para cada um dos eventos
De seguida apresentam-se os gráficos respetivos aos quatro eventos calibrados para a bacia L, tal
como se pode observar na Figura 6.23.
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Bacia L
Valores simulados dias úteis Valores simulados fins-de-semana
75
Analogamente às bacias H e J2+J3+J4 calcularam-se os erros relativos ao caudal de ponta e ao volume
do evento de forma a determinar a melhor calibração dos parâmetros RTK para cada evento aquando
de diversas simulações realizadas.
De acordo com o Quadro 5.4 presente no capítulo 5, constata-se que a as afluências pluviais
representam o tipo de AI que mais contribui para a bacia L. Desta forma, é possível constatar que existe
uma parcela do caudal pluvial que é desviado para o sistema de drenagem de águas residuais,
contribuindo para o aumento de caudal do mesmo. No Quadro 6.9 apresentam-se os resultados obtidos
para a bacia L.
Quadro 6.9 - Valores medidos e simulados respetivos aos caudais médios e de ponta da bacia L
0
200
400
600
800
1000
0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 1 (29/10/2010) - Bacia L
Valores medidos Valores simulados
0
200
400
600
800
1000
0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 2 (30/10/2010) - Bacia L
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
200
250
300
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Ca
ud
al (
l/s)
Horas
Evento 3 (13/11/2010 e 14/11/2010) - Bacia L
Valores medidos Valores simulados
0
50
100
150
200
0:00 4:48 9:36
Ca
ud
al(
l/s)
Horas
Evento 4 (17/11/2010) - Bacia L
Valores medidos Valores simulados
Volume do evento Caudal de ponta
Medido (m3) Simulado (m3) Erro (%) Medido (l/s) Simulado (l/s) Erro (%)
Evento 1 2,620.48 2,680.24 -2.28% 793.48 805.00 -2.28%
Evento 2 2,491.87 2,682.42 -7.65% 762.73 757.80 0.65%
Evento 3 1,407.99 1,409.37 -0.10% 254.70 253.65 0.41%
Evento 4 1,332.98 1,377.40 -3.33% 162.32 162.87 -0.34%
Figura 6.23 - Caudais medidos e simulados de cada evento da bacia L
76
Analisando a figura e o quadro verifica-se que se obtiveram resultados com um grau de fidedignidade
elevada em todos os eventos, excetuando-se o erro associado ao volume do evento 2 de -7.65%.
Refere-se, no entanto, que não existem dados disponíveis referentes aos erros de caudal de ponta e
de volume do evento da bacia L em (ENGIDRO/HIDRA, 2010a), não sendo possível comparar com os
valores obtidos na presente dissertação.
iii) Peso percentual da bacia L face ao sistema intercetor de SJT
Nesta seção pretende-se avaliar o impacte da bacia L face à totalidade do sistema intercetor de SJT.
A área da bacia L corresponde a cerca de 5.32% da totalidade da área de estudo (933.2 ha).
Observando o Quadro 6.10 constata-se que os volumes respetivos à bacia L representam um peso
percentual bastante superior, comparativamente ao respetivo peso da área.
Quadro 6.10 - Volumes de tempo seco da bacia L e peso relativo ao sistema intercetor
Bacia L (m3) ETAR (m3) Peso (%) Altura de Precipitação (mm)
E1 2,620 13,513 19.39 42
E2 2,492 14,393 17.31 45
E3 1,408 25,551 5.51 17
E4 1,333 - - 22
A Figura 6.24 indica-nos que parece existir uma constante de proporcionalidade entre a altura de
precipitação de um dado evento e o respetivo peso relativo à totalidade do sistema intercetor. Desta
forma, é possível estimar o peso da bacia L tendo por base a altura de precipitação. Refere-se que não
possível calcular o peso respetivo ao evento 4, uma vez que não existem registos do volume afluente
à ETAR para este evento.
Figura 6.24 - Altura de precipitação vs peso percentual face ao intercetor - Bacia L
y = 1.9962x + 6.5803R² = 0.9448
0
20
40
60
0 5 10 15 20 25
Alt
ura
de
pre
cip
ita
ção
(mm
)
Peso (%)
Bacia L - Altura de precipitação vs peso percentual
77
7. Conclusões e perspetivas de trabalho futuro
A elaboração da presente dissertação teve como principal objetivo averiguar a existência de afluências
indevidas através da utilização do SSOAP Toolbox e do software SWMM, ambos desenvolvidos pela
EPA. De facto, esta problemática encontra-se na base de situações muito preocupantes relativas ao
funcionamento das redes de águas residuais, bem como de diversos danos colaterais a nível
socioeconómico, ambiental e de saúde pública.
O SSOAP Toolbox dispõe de ferramentas essenciais na análise e avaliação dos sistemas para melhorar
o funcionamento da rede de coletores. O modelo baseia-se no hidrograma unitário e permite a avaliação
das AI (RDII) numa dada bacia de um sistema de drenagem de águas residuais . A análise RDII é feita
através do método RTK, que nos indica se as RDII resultam de AI e/ou de infiltrações no sistema.
Por forma a avaliar o problema das afluências indevidas selecionou-se o sistema de coletores de SJT,
em Loures, pelo facto de existir um conjunto de dados disponíveis que resultam de uma campanha de
monitorização realizada em 2010 pelas empresas ENGIDRO/HIDRA para a SIMTEJO.
Em primeiro lugar determinaram-se os caudais de tempo seco para cada uma das bacias pertencentes
à área de estudo. A determinação dos padrões de tempo seco deve ser realizada de forma criteriosa,
uma vez que influenciará todo o trabalho seguinte, isto é, a determinação dos eventos RDII, a calibração
dos parâmetros RTK e, posteriormente, a validação do modelo SWMM que permite avaliar a
capacidade hidráulica do Sistema Intercetor de SJT. A calibração dos parâmetros RTK foi realizada de
forma iterativa e com base nos hidrogramas RDII elaborados pelo SSOAP Toolbox. Por fim, a validação
da capacidade hidráulica foi feita através de diversas simulações realizadas no modelo SWMM para
um conjunto de eventos selecionados com base nos registos udométricos obtidos durante a campanha
de monitorização.
A avaliação global do sistema de SJT permitiu diagnosticar a presença de afluências indevidas em
todas as bacias, com uma certa expressão volumétrica. Verificou-se que os volumes de tempo seco
que afluem à ETAR são inferiores aos volumes de cada um dos quatro eventos determinados ,
comprovando-se desta forma que existem afluências que não são devidas às águas residuais coletadas
para as quais foi concebido o sistema. Relativamente às simulações realizadas, observou-se que a
maioria dos coletores entra em carga nos eventos pluviométricos e ocorrem excedentes em algumas
câmaras de visita.
Em relação à análise de tempo seco, constatou-se que os dados existentes permitiram a obtenção de
dados consistentes. Contudo, a análise de tempo húmido apresentou algumas lacunas, o que poderá
dever-se ao reduzido período de medição de dados de caudal e de precipitação. Na verdade, o facto
de a campanha de monitorização ter sido realizada durante um mês condiciona as análises de tempo
seco e de tempo húmido do sistema intercetor, nomeadamente, no que diz respeito à ocorrência de
apenas quatro eventos RDII
78
Neste trabalho apresentam-se os resultados gerais obtidos para cada uma das bacias tendo-se,
contudo, analisado apenas as bacias H, J2+J3+J4 e L com maior detalhe, devido à extensão do
trabalho. Constatou-se que os valores simulados correspondem a uma boa aproximação dos valores
observados. Embora a bacia H represente apenas 0.54% da área de estudo, corresponde a cerca de
6% das afluências indevidas que afluem à ETAR nos eventos 1 e 2. A bacia J2+J3+J4 representa 3.3%
da área total e contribui com cerca de 22% das afluências indevidas. A bacia L, com cerca de 5.3% da
área de estudo, contribui com cerca de 18% das afluências indevidas. Deste modo, é possível concluir
que a reabilitação das bacias H, J2+J3+J3 e L é prioritária, uma vez que representam cerca de 45% de
afluências indevidas da totalidade do sistema.
Em conclusão, pode afirmar-se que este modelo constitui uma ferramenta útil que permite uma análise
das condições de funcionamento do sistema de coletores e a avaliação das afluências indevidas,
permitindo deste modo a tomada de medidas necessárias para ultrapassar este problema. De facto, a
utilização desta ferramenta possibilita uma análise eficaz na averiguação da existência de afluências
indevidas, bem como na identificação da causa que origina esta problemática. Assim, esta ferramenta
apresenta diversas funcionalidades que auxiliam o trabalho desenvolvido por projetistas e por entidades
gestoras, uma vez que é facilmente acessível e utilizável. Sendo certo que a monitorização continuará
a ser fundamental para uma gestão adequada dos sistemas de águas residuais, a utilização combinada
das ferramentas SSOAP e SWMM possibilitará, também, uma significativa economia de meios para a
análise do respetivo comportamento hidráulico e para a identificação de soluções a adotar.
No entanto, verificaram-se diversas anomalias no SSOAP Toolbox que merecem ser evidenciadas,
como por exemplo:
Relativamente à interface entre o SSOAP Toolbox e SWMM, existe uma anomalia que não
permite realizar esta ação. Assim, optou-se pela introdução manual dos dados de precipitação,
de padrões de tempo seco semanais e de fim-de-semana e de parâmetros RTK para que se
pudesse concretizar a avaliação da capacidade hidráulica do sistema. Esta anomalia constitui
uma desvantagem pois requer um período de utilização superior ao que seria desejável.
A introdução de dados no SSOAP apresenta algumas dificuldades relacionadas com a inserção
de unidades, uma vez que apresenta-nos diversas opções relativamente à escolha de unidades
mas, aparentemente, a leitura dos dados é feita com base no sistema de unidades americano.
Desta forma, o utilizador de unidades do Sistema internacional poderá, por exemplo, apresentar
diversas dificuldades na utilização desta ferramenta.
Por fim, apresentam-se algumas considerações relativamente a possíveis desenvolvimentos de
trabalhos futuros:
Considera-se importante que as entidades gestoras realizem campanhas de monitorização
contínuas em pontos críticos da rede. Pretende-se desta forma identificar rapidamente os locais
da rede que merecem ser reparados, tal como coletores, intercetores, caixas de visita, câmaras
de visita ou equipamentos. Assim, será possível melhorar o funcionamento dos sistemas de
drenagem e evitar eventuais problemas que possam surgir, nomeadamente os relacionados
79
com a presença de afluências indevidas, bem como os respetivos custos económicos e
ambientais associados.
Recomenda-se também que as campanhas de monitorização tenham uma duração de, pelo
menos, um ano hidrológico para que seja possível realizar uma análise mais precisa e
completa, mas também de forma a possibilitar a identificação e seleção de mais eventos
pluviométricos.
Reforçar as ações de sensibilização e de fiscalização das ligações indevidas de águas pluviais
nos atuais sistemas de águas residuais.
Face aos cenários atuais de alterações climáticas, afigura-se oportuno e importante que não
se deixe de ter em conta o previsível aumento do nível médio da água do mar nos sistemas de
águas residuais que estejam mais próximos de zonas influenciadas pelas marés. Do mesmo
modo, dever-se-á aprofundar o estudo das consequências que as previsíveis modificações dos
padrões de precipitação poderão vir a ter nas afluências devidas à infiltração das redes de
águas residuais.
No desenvolvimento do trabalho não foi possível detetar a origem a origem das anomalias do
SSOAP Toolbox por falta de interlocutor por parte da EPA. Assim, constata-se que seria útil
tentar retificar a origem dos erros e corrigi-los.
80
81
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indevidas nos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas. Lisboa : s.n., 2007.
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84
85
ANEXO A – Dados das bacias de drenagem do caso de
estudo
Bacias de Drenagem Área (ha) Inclinação Média (%) Área Impermeável (%)
A1 70.1 3.3 90
A2 77.3 2.3 70
B 13.3 4.5 90
C 17.8 5.7 90
D 10.4 5.7 60
E 36.1 5.8 90
F1 90.7 2.9 70
F2 44.8 4.5 70
G 18.7 5.8 90
H 5.1 5.8 80
I 21.9 5.9 90
J1 82.8 4.4 80
J2 12.3 5.6 70
J3 8.4 4.8 70
J4 10.1 5.6 70
K1 51.4 4.5 90
K2 25.4 6.4 90
K3 22.2 6.9 80
K4 7.9 7.7 70
K5 15.4 8.0 80
L 49.6 4.7 80
M 40 6.4 70
N1 56 2.6 60
N2 26.7 2.3 60
N3 20.9 8.2 40
O 11.1 5.3 90
P 10.3 5.8 60
Q 5.3 7.2 90
R 71.2 4.5 70
86
87
ANEXO B – Campanha de Monitorização
1) Considerações iniciais
Durante o período entre 18 de Outubro e 17 de Novembro de 2010 realizou-se uma campanha de
monitorização no sistema de SJT, na qual se recolheu a informação necessária ao conhecimento do
funcionamento hidráulico do sistema, tanto em situação de tempo seco como durante os eventos de
precipitação que ocorreram naquele período. Foram utilizados diversos equipamentos para a medição
da precipitação (udómetros), de caudal, e de nível durante a campanha de monitorização.
A identificação dos medidores de precipitação, de caudal e de nível foi feita tendo por base um código
alfanumérico do tipo X_SJT_00, em que X corresponde ao tipo de equipamento, SJT refere-se ao
sistema de S. João da Talha e 00 distingue os medidores de cada tipo.
2) Udómetros
A medição da precipitação foi efetuada com recurso a dois equipamentos, U_SJT_01 e U_SJT_02,
apresentados respetivamente na Figura B.1 e na Figura B.2.
i) U_SJT_01
O medidor U_SJT_01 foi instalado no topo do edifício do Concelho Português para os Refugiados e
cobre a totalidade das bacias de drenagem associadas ao IS e algumas do IN. O medidor utilizado é
do tipo Rain Gauge. Verificou-se que não ocorreram incidências durante a medição.
ii) U_SJT_02
O medidor U_SJT_02 foi instalado na cobertura do reservatório apoiado pertencente aos SMAS de
Loures e cobre as restantes bacias do IN, isto é, as que não são cobertas pelo U_SJT_01. O medidor
utilizado é do tipo Rain Gauge. Verificou-se que o datalogger ficou danificado durante o primeiro evento
de precipitação, não havendo registo de precipitações para o período de 29 a 31 de Outubro de 2010.
Desta forma, assumiram-se os dados de precipitação medidos no udómetro U_SJT_01 para o
Figura B.2 - Instalação do udómetro U_SJT_01
Figura B.1 - Instalação do udómetro U_SJT_02
88
U_SJT_02, durante este intervalo de tempo, uma vez que a distância entre os dois udómetros é
relativamente reduzida.
No Quadro B.1 apresentam-se os dados de precipitação medidos durante a campanha de
monitorização realizada, bem como as intensidades médias e máximas diárias, para cada udómetro.
Quadro B.1 - Valores diários da altura de precipitação, Intensidade média e Intensidade máxima para os udómetros U_SJT_01 e U_SJT_02
U_SJT_01 U_SJT_02
Dia Precipitação
(mm) Iméd (mm/h) Imáx (mm/h)
Precipitação
(mm) Iméd (mm/h) Imáx(mm/h)
18/10 0 0 0 0 0 0
19/10 0 0 0 0 0 0
20/10 0 0 0 0 0 0
21/10 0 0 0 0 0 0
22/10 0 0 0 0 0 0
23/10 0 0 0 0 0 0
24/10 0 0 0 0 0 0
25/10 0 0 0 0 0 0
26/10 0 0 0 0 0 0
27/10 0 0 0 0 0 0
28/10 0 0 0 0 0 0
29/10 41.6 1.73 132 41.6 1.73 132
30/10 44.7 1.86 90 44.7 1.86 90
31/10 6.4 0.27 36 6.4 0.27 36
1/11 0 0 0 0 0 0
2/11 0 0 0 0 0 0
3/11 0 0 0 0 0 0
4/11 0 0 0 0 0 0
5/11 0 0 0 0 0 0
6/11 0 0 0 0 0 0
7/11 0 0 0 0 0 0
8/11 0.6 0.03 6 0.7 0.03 6
9/11 2.8 0.12 18 2 0.08 12
10/11 0.9 0.04 6 3.2 0.13 24
11/11 0 0 0 0 0 0
12/11 0 0 0 0 0 0
13/11 0.6 0.03 6 0.7 0.03 6
14/11 10.6 0.44 24 15.2 0.63 36
15/11 0.1 0.00 6 0 0 0
16/11 0 0 0 0 0 0
17/11 22.3 1.59 24 22.3 1.59 24
89
A altura de precipitação máxima ocorreu no dia 30 de Outubro, para ambos os udómetros, o que
também coincide com a máxima intensidade média horária registada. Verifica-se que a intensidade
máxima diária foi registada no dia 29 de Outubro, com um valor de 132 mm/h.
Relativamente ao udómetro U_SJT_01, constata-se que a precipitação média diária corresponde a 4.21
mm e que a precipitação ocorreu durante 10 dias. Quanto ao udómetro U_SJT_02, verifica-se que a
precipitação média diária corresponde a 4.41 mm e que a precipitação ocorreu durante 9 dias.
Na Figura B.3 é possível observar as alturas de precipitação diária para cada um dos udómetros.
Figura B.3 - Alturas de precipitação diárias dos udómetros U_SJT_01 e U_SJT_02
3) Medidores de nível
A medição de nível foi realizada em 11 locais distintos, nomeadamente em descarregadores de
tempestade e em descargas dos intercetores. É de notar que as medições de nível foram realizadas
com o intuito de averiguar a correlação entre a entrada em funcionamento dos descarregadores e a
ocorrência de eventos pluviométricos registados durante o mesmo período de monitorização. Desta
forma, a existência desta correlação permite-nos considerar como bastante plausível a hipótese de
afluências pluviais indevidas.
De seguida, descreve-se de forma breve todos os medidores de nível instalados nesta campanha de
monitorização. No Quadro B.2 apresentam-se os medidores associados ao U_SJT_02 e no Quadro
B.3 os medidores associados ao U_SJT_01.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Altu
ra d
e p
recip
ita
çã
o (m
m)
Dia
Dados Pluviométricos
U_SJT_01
U_SJT_02
90
Quadro B.2 - Medidores de nível associados ao udómetro U_SJT_02
Nome do medidor Tipo de medidor
H_SJT_02 Sensor ultra-sónico de ar
H_SJT_03 Sensor de nível NivuCompact
H_SJT_04 Sensor de nível NivuCompact
H_SJT_05 Sensor de nível NivuCompact
H_SJT_11 Sensor ultra-sónico de ar
H_SJT_12 Sensor ultra-sónico de ar
Quadro B.3 - Medidores de nível associados ao U_SJT_01
Nome do medidor Tipo de medidor
H_SJT_06 Sensor ultra-sónico
H_SJT_07 Sensor ultra-sónico
H_SJT_08 Sensor ultra-sónico
H_SJT_09 Sensor ultra-sónico
H_SJT_10 Sensor ultra-sónico
A maioria das medições de nível não apresentaram anomalias, excetuando-se os medidores
H_SJT_02, em que o sensor de nível não funcionou entre 29/10 e 31/10, e o H_SJT_12, no qual o
transmissor foi arrastado pelo escoamento pelo que não forneceu resultados durante o período de
28/10 a 11/11.
Na Figura B.4 apresenta-se um dos sensores de nível NivuCompact utilizados na campanha de
monitorização, na Figura B.5 um sensor ultrassónico e na Figura B.6 de um sensor ultrassónico de ar.
Figura B.5 - Exemplo de sensor ultrassónico H_SJT_08 Figura B.4 - Exemplo de sensor ultrassónico H_SJT_03
91
Figura B.6 - Exemplo de sensor ultrassónico de ar - H_SJT_12
As medições de nível foram realizadas em descarregadores de tempestade e em descargas dos
intercetores. O Quadro B.4 indica-nos as alturas máximas registadas pelos medidores de nível e a data
de ocorrência respetiva.
Quadro B.4 - Alturas máximas registadas em cada medidor de nível
Medidor Hdescarregador (m) Hmáx (m) Dia
H_SJT_02 0 0.463 14/11/2010
H_SJT_03 0.37 0.462 29/10/2010
H_SJT_04 0 0.524 29/10/2010
H_SJT_05 2.82 2.937 17/11//2010
H_SJT_06 0.10 0.851 17/11/2010
H_SJT_07 0.08 1.345 29/10/2010 e 14/11/2010
H_SJT_08 1.10 2.157 30/10/2010
H_SJT_09 0.10 0.219 29/10/2010
H_SJT_10 0.15 0.469 29/10/2010
H_SJT_11 0.13 0.812 29/10/2010
H_SJT_12 0.13 0.502 14/11/2010
Observando os valores do Quadro B.1 e do Quadro B.4, constata-se que a ocorrência das descargas
máximas coincide com os dias chuvosos registados pelos udómetros U_SJT_01 e U_SJT_02.
4) Medidores de caudal
Os medidores de caudal foram instalados no sistema de SJT em 27 pontos notáveis da rede. Os pontos
notáveis escolhidos correspondem, essencialmente, a locais de transição entre os sistemas de
drenagem “em alta” e “em baixa”, bem como a locais de divisão de bacias. Os caudais foram medidos
tendo por base as velocidades e as alturas de escoamento, medidas com intervalos de tempo de um
minuto.
92
Na maior parte dos locais foram simultaneamente instalados sensores para a medição da temperatura
das águas residuais.
No Quadro B.5 indicam-se os medidores, as respetivas bacias e/ou intercetor, bem como algumas
observações pertinentes. De seguida, descreve-se sucintamente cada tipo de medidor adotado:
Multisensor: consiste em dois sensores de nível (ultrassónico de ar e de água), um sensor de
pressão e um de velocidade, associados a um transmissor PCM 4.
CPP: inclui uma tubagem tipo cachimbo CPP-000, associado a um transmissor PCM 4, em que
000 corresponde ao diâmetro utilizado.
NPP: inclui uma tubagem tipo cachimbo NPP-000 e com balão de expansão, associado a um
transmissor PCM 4, em que 000 corresponde ao diâmetro utilizado.
Sensor: instalação de um sensor de nível (ultrassónico ar) e de velocidade (combinado com
sensor de pressão), associado a um transmissor PCM 4.
Quadro B.5 - Caraterização dos medidores
Medidor Tipo Bacia e/ou Intercetor associado
M_SJT_01 Multisensor Bacia R (IN)
M_SJT_03 Multisensor Bacia N1 (IN)
M_SJT_04 CPP-400 Ligação entre a bacia N e o IN
M_SJT_05 Multisensor Localizado no IN
M_SJT_07 Multisensor Localizado no IN
M_SJT_09 Multisensor Localizado no IN
M_SJT_10 Multisensor Bacia K2 (IN)
M_SJT_11 NPP-150 Bacia K1 (IN)
M_SJT_12 Multisensor Bacia K (IN)
M_SJT_13 Multisensor Bacias J e K (IN)
M_SJT_14 Multisensor Localizado no IN
M_SJT_15 CPP-250 Bacia J1 (IN)
M_SJT_16 NPP-150 Bacia I (IN)
M_SJT_17 Sensor Bacia H (IN)
M_SJT_18 NPP-150 Bacia F2 (IN)
M_SJT_19 CPP-300 Bacia G (IN)
M_SJT_20 Sensor Bacias F1 e F2 (IN)
M_SJT_21 Sensor Final do IN, a montante da ligação com o IS
M_SJT_22 Sensor Final do IS, a montante da ligação com o IN
M_SJT_23 CPP-250 Bacia E (IS)
M_SJT_24 Sensor Localizado no IS
M_SJT_25 Sensor Bacia C (IS)
M_SJT_26 Sensor Localizado no IS
M_SJT_27 Sensor Bacia A (IS)
M_SJT_28 Sensor Bacia A1 (IS)
M_SJT_29 Multisensor Bacia N3 (IN)
M_SJT_30 CPP-350 Bacias N1 e N2 (IN)
93
Na Figura B.7, Figura B.8, Figura B.9 e Figura B.10 apresentam-se alguns exemplos de medidores de
caudal utilizados na campanha de monitorização (ENGIDRO/HIDRA, 2010a).
Figura B.7 - Exemplo de um equipamento multisensor utilizado - M_SJT_12
Figura B.8 - Exemplo de um equipamento CPP utilizado - M_SJT_15
Figura B.9 - Exemplo de um equipamento NPP utilizado - M_SJT_16
Figura B.10 - Exemplo de um equipamento do tipo "sensor" utilizado - M_SJT_17
As medições de caudal foram realizadas em pontos notáveis da rede, tal como fora referido
anteriormente, e permitiram a calibração de cada uma das bacias definidas. Relativamente às bacias
94
de cabeceira, os medidores de caudal foram dispostos no local mais a jusante das mesmas. Quanto às
restantes bacias, os dados de caudal correspondem à diferença entre as medições de caudal a jusante
e a montante da bacia em questão.
O Quadro B.6 e o Quadro B.7 apresentam os medidores associados às bacias correspondentes aos
udómetros U_SJT_01 e U_SJT_02, respetivamente.
Quadro B.6 - Medidores de caudal associados às bacias do udómetro U_SJT_01.
Bacia Medidor
A1 M_SJT_28
A2 M_SJT_27-M_SJT_28
B M_SJT_26-M_SJT_27
C M_SJT_25
D M_SJT_24 - (M_SJT_26+M_SJT_25)
E M_SJT_23
F M_SJT_18
G M_SJT_19
H M_SJT_17
I M_SJT_16
Quadro B.7 - Medidores de caudal associados às bacias do udómetro U_SJT_02.
Bacia Medidor
J1 M_SJT_15
J2+J3+J4 M_SJT_13 - (M_SJT_12+ M_SJT_15)
K1 M_SJT_11
K2 M_SJT_10
K3+K4+K5 M_SJT_12 - (M_SJT_10 + M_SJT_11)
L M_SJT_09- M_SJT_07
M M_SJT_07 - (M_SJT_29 + M_SJT_30 + M_SJT_05)
N1+N2 M_SJT_30
N3 M_SJT_29
O,P,Q M_SJT_05 - M_SJT_01
R M_SJT_01
Conforme se pode observar no Anexo C, a bacia A2 surge a jusante da bacia A1. Desta forma,
considerou-se que os dados de caudais referentes à bacia A2 correspondem à diferença entre os
valores registados nos medidores M_SJT_27 e M_SJT_28.
Relativamente à bacia B, os dados de caudais referentes a esta bacia correspondem à diferença entre
os valores registados pelos medidores M_SJT_26 e M_SJT_27.
95
Os dados de caudal respetivos à bacia D correspondem à diferença entre os valores registados pelo
medidor M_SJT_24 e a soma dos valores de M_SJT_26 e M_SJT_25.
As bacias J2, J3 e J4 foram estudadas em conjunto, uma vez que a disposição geográfica dos
medidores assim o permitia. Assim, considerou-se que os caudais J2+J3+J4 correspondem à diferença
entre os valores registados no medidor M_SJT_13 e a soma dos valores fornecidos pelos medidores
M_SJT_12 e M_SJT_15.
Analogamente ao que se referiu no parágrafo anterior, a análise das bacias K3, K4 e K5 também foi
realizada em simultâneo. Desta maneira, considerou-se que os caudais K3+K4+K5 correspondem à
diferença entre os valores registados no medidor M_SJT_12 e a soma dos valores fornecidos pelos
medidores M_SJT_10 e M_SJT_11.
Tendo por base o Anexo C, os dados de caudal referentes à bacia L correspondem à diferença entre
os valores registados nos medidores M_SJT_09 e M_SJT_07.
Os dados de caudal da bacia M foram determinados através da diferença entre os valores fornecidos
pelo medidor M_SJT_07 e a soma dos valores registados nos medidores M_SJT_29, M_SJT_30 e
M_SJT_05.
As bacias O, P e Q foram analisadas em conjunto. Os dados de caudal deste conjunto de bacias
corresponde à diferença entre os valores registados nos medidores M_SJT_05 e M_SJT_01.
96
ANEXO C – Esquema do Sistema de São João da Talha com a localização dos medidores de
caudal e de nível IS
0005.0
0
IS0045.0
0
IS0090.0
0
Dcs5
IS0165.0
0
Dcs7
IS0170.0
0
ETAR
IS0135.0
0
IN0400.0
0
Dcs13
Dcs12
IN0390.0
0
IN0380.0
0
IN0355.0
0
IN0335.0
0
IN0285.0
0
IN0265.0
0
Dcs14
IN0215.0
0
IN0155.0
0
IN0130.0
0
Dcs19
IN0115.0
0
IN0045.0
0 IN0005.0
0
A1
B
C
D E
A2F1 + F2
G
HI
J1K2
K1
N3 N1 + N2
O PQ
R
ML
J2 + J3
J4
K3 + K4
K5
Dcs18
Dcs16
M_SJT_28
M_SJT_27
M_S
JT
_23
M_S
JT
_26
M_S
JT
_25
M_S
JT
_24
M_S
JT
_22
M_S
JT
_21
M_SJT_20
M_S
JT
_19
M_S
JT
_17
M_S
JT
_16
M_SJT_15
M_S
JT
_14
M_S
JT
_12
M_SJT_13
M_S
JT
_10
M_SJT_11
M_S
JT
_09
M_S
JT
_07
M_S
JT
_04
M_S
JT
_05
M_S
JT
_01
M_SJT_30
M_SJT_29
M_SJT_03M_SJT_18
H_S
JT
_02
H_SJT_03
H_S
JT
_04
H_S
JT
_12
H_S
JT
_11
H_S
JT
_05
H_S
JT
_06
H_SJT_07
H_S
JT
_08
H_SJT_09
H_S
JT
_10
IN0270.0
0
C03
REDE DE DRENAGEM EM "ALTA"
REDE DE DRENAGEM EM "BAIXA"
EMISSÁRIO PRINCIPAL EM "BAIXA" (TROÇOS "REAIS",
BASEADO NO LEVANTAMENTO CADASTRAL)
EMISSÁRIO PRINCIPAL EM "BAIXA" (TROÇOS "FICTÍCIOS",
BASEADO NO CADASTRO DOS SMAS)
MEDIDOR DE ALTURA DE ESCOAMENTO
MEDIDOR DE CAUDAL
MEDIDOR DE CAUDAL (INSTALADO EM CÂMARA DE
VISITA DA REDE EM "ALTA", A MONITORIZAR BACIA DE
DRENAGEM DA "BAIXA")
ENTRADA DA BACIA DE DRENAGEM
DESCARREGADOR / "CARREGADOR"Dcs
LEGENDA:
97
98
ANEXO D – Esquema do Sistema de São João da Talha para o Modelo SWMM