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Análise de Bacias.

Introdução

O objetivo deste tutorial é explicar o funcionamento do programa Autodesk Storm and Sanitary

Analysis no dimensionamento de uma bacia de detenção, utilizando diferentes tempos de retorno.

Existem diferentes métodos de cálculos para o estudo de bacias, onde alguns estudos se

encaixam melhor em algum tipo de análise. O Método Racional é recomendado para pequenas bacias, e

permite o cálculo da vazão que irá influenciar o sistema projetado.

Outro método muito utilizado é o Método Racional Modificado, onde consiste basicamente no

método racional, porém com a vantagem de ser utilizada principalmente em áreas urbanas, e pode ser

utilizado para o projeto de volumes da bacia. É necessário que seja determinada a duração da chuva que

será analisada.

O método SCS TR-55 é utilizado para áreas de até 2000 hectares, e o SCS TR-20 pode ser

utilizado para áreas maiores do que 2000 hectares. O método EPA SWMM é mais utilizado para áreas de

drenagem urbana, onde os fatores que devem ser considerados incluem desde chuva contínua,

infiltração da água no solo, até o poluente da água.



Tutorial:

1. Abra o programa Autodesk Storm and Sanitary Analysis, e a bra o arquivo “H&H - Pipes – Advanced02.spf”.

2. Na “ Plan View ” , na “Data Tree” clique em “ Project Options ” . Na janela que se abrirá,devemos definir as configurações de projeto.

3. Na aba “ General ” , verifique se “Unit S ystem ” está definido como “ Metric Units ” .Em “Hydrology M ethod ” selecione “ Modified Rational ” .Em “Time of C oncentration (TOC) Method ” , selecione “ Kirpich ” .Em “ Minimum Allowable TOC ” , digite 10 mim.Em “Modified Rational Method Storm Duration ” digite 360 mim.Em “Link Routing M ethod ” , selecione “ Hydrodynamic ” .Em “Minimum Conduit S lope ” , deixe como 0%.Clique OK para fechar a janela.

Figura 1

4. Em “Data Tree”, clique no item “ IDF Curves ” e, na janela que se abrirá, clique em “ Load ” ,e abra o arquivo “ IDF-Aparecida-Costa&Prado_2003.idfdb ”. Clique em Close para fechar a janela.

5. Verifique onde está localizada a bacia, e clique com o botão direito no outfall dentro da bacia. Selecione “ Convert to – Junction ” , assim podemos colocar uma saída do mesmo para a bacia.

6. Clique no botão “ Add Storage Node ” , para configurarmos a bacia. Selecione mais ou menos o centro da bacia para adicionar o “ Storage Node ” .



Figura 2

7. Clique duas vezes no item para abrir a janela “ Storage Nodes ” .8. Na janela que se abrirá, em “ Physical Properties ” , devemos indicar as cotas de fundo

(Invert Elevation – 230.2002) e de Topo (Maximum Elevation – 231.343).

9. Na aba “ Storage Shape ” , em “ Type ” , selecione “ Storage Curve ” . Em “ Storage Curve ” ,

clique em para definirmos a curva da bacia.

10. Na janela que abrirá, clique em “ Add ” para adicionar uma nova curva. Digite os valores para profundidade e área de acordo com a Tabela abaixo:

Figura 3

NOTA: é possível carregar estes dados retirados do AutoCAD Civil 3D. Para isso, ao invés de escrever

todos os dados, clique em Load e selecione o arquivo do tipo Stage Storage Table (*.AeccSST) que foi

salvo no Civil 3D.

11. Depois de criar a curva, clique em Close para fechar as duas janelas.

12. Deve-se ligar o fim da tubulação com a bacia. Para isso, clique em “ Add Conveyance

Link ” e clique do fim da tubulação até o “ storage node ” .



Figura 4

13. Clique duas vezes no link que você criou e na janela que se abrirá, em “ shape ” ,selecione “ Direct ” . Clique em close para fechar a janela.

14. Crie uma junção do lado de fora da bacia, clicando no botão “ Add Junction ” .

Figura 5

15. Clique duas vezes na junction criada para abrir a janela de configurações.16. Em “ Invert Elevation ” , digite 230. Em “ Max/rim elev ” , digite 232 e clique em close para

fechar a janela.

17. Clique em “ Add Outfall ” para adicionar um ponto de queda, fora do desenho, onde será descarregada a bacia. Clique duas vezes no “ outfall ” para configurá-lo.

18. Em “ Invert Elevation ” , digite 229,8. Em “ type ” , selecione “ Free ” . Clique em Close para fechar a janela.

19. Clique em “ Add conveyance link ” para ligar junction até o “ outfall ” , e defina-o como um tubo circular de 400mm de diâmetro.

Figura 6



20. Devemos criar duas saídas na bacia, um orifício e um vertedouro. Para criar o orifício,

clique em “ Add orifice ” . Clique primeiro no “ Storage node ” , e depois na “ junction ” fora da bacia.

21. Clique duas vezes no orifício para configurá-lo. Na janela que abrirá, na parte “ Properties ” , no item “ Type ” , selecione “ Side ” . No item “ Shape ” , selecione “ Circular ” , e em “ Diameter ” , digite 200mm. Em “ Crest Elev.” , digite 230,2002. Clique em Close para fechar a janela.

22. Será adicionado, agora um vertedouro. Para isso, clique em “ Add Weir ” e crie do storage node até a junction fora da bacia.

Figura 7

23. Clique duas vezes no “ Weir ” para editar as características.

24. Em “ Crest Invert Elev.” , digite 231.1992.Em “ Crest Lenght ” , digite 1.5m

Em “ Height ” , digite 0.15m

25. No item “ Type ” , selecione “ Rectangular ” ; em “ Contraction Type ” , selecione “ Both ends ” .Clique em Close para fechar a janela.

Devemos verificar agora se a bacia não transbordará durante a chuva de projeto e se o orifício e o

verteudouro projetados são adequados para o volume de projeto. Para isso, realizaremos uma análise.

Para uma chuva de 2 anos de tempo de retorno, por recomendações práticas, o vertedouro não deve

ser utilizado. Para uma chuva de 10 anos de tempo de retorno, recomendasse que a bacia deva esvaziar

em 24 horas.

26. Na Plan View, clique em “ Analysis Options ” . Na janela que se abrirá, na aba “ General ” ,marque para que a “ Analyis duration ” seja marcado como 1 dia.

27. Na aba “ Storm Selection ” , verifique se “ Single Storm Analysis ” está selecionado para ser configurado, e em “ Use return period ” selecione 10 anos.

28. Clique em Ok para fechar as janelas.

29. No menu “analysis ” , clique em “ Perform Analysis ” ou clique no atalho .



Figura 8

30. Depois de terminada a análise, iremos verificar graficamente a análise. Para isso, clique em “ Time series Plot ” .

a. Iremos verificar a profundidade do nível d’água na bacia e no vertedouro, e o

escoamento do vertedouro e do orifício. Para isso, expanda Nodes>Depth, e selecione Stor-01. Verifique o nível d’água na bacia.

b. Para verificar o nível d’água no vertedouro, expanda Links>Depth, e selecioneWeir- 01. Verifique o nível d’água no vertedouro.

31. Para o escoamento, expanda Links>Flow, e selecione Orifice-01 e Weir-01.

32. Os gráficos deverão estar parecidos com o da figura abaixo:

Figura 9

A partir da análise dos gráficos, verificamos que para um evento de chuva com tempo de retorno de 10

anos, o vertedouro chegou a operar. O vertedouro possui altura de 15cm, mas o nível d’água só chegou

a cerca de 9cm de altura, não havendo assim o transbordamento da bacia para este evento.



33. Serão realizadas as análises de 2, 10, 50 e 100 anos para verificar se o dimensionamento da bacia atende a estes tempos de retornos.

34. Para isso, clique em “ Analysis Options ” novamente, e na aba “ Storm Selection ” ,selecione “ Multiple Storm Analysis ” . Em SN 1, no item “ Return Period ” selecione 2. Em

“ Description ” , selecione “ 2 yr storm ” e em “ Output Filename ” clique em para selecionar onde será salva a análise.

35. Repita este procedimento no SN 2, 3 e 4 com 10, 50 e 100 anos.

Figura 10

36. Clique Ok para fechar a janela e depois em “ Perform Analysis ” .

37. Depois de realizada a análise, abra a aba “ Time series plot ” novamente. N o menu “ Time Series Plot ” , selecione “ Open Solution ” . Abra todas as análises de 2, 10, 50 e 100 anos.

38. Verifique os gráficos de “Node>Depth> Stor - 01” e “Link s>Flow> Orifice- 01” e “Weir - 01” para os diversos tempos de retorno e verifique se em alguma das situações há o transbordamento da bacia.

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