raphael martins page manejo de Águas pluviais …
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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E MEIO AMBIENTE
PROJETO FINAL EM ENGENHARIA DE RECURSOS HÍDRICOS E DO MEIO AMBIENTE I
RAPHAEL MARTINS PAGE
MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS – RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO E CONSIDERAÇÕES NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO
MONJOLO, ZONA OESTE DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO/RJ.
Niteroi, RJ
1º/2018
i
RAPHAEL MARTINS PAGE
MANEJO DE ÁGUAS PLUVIAIS URBANAS – RESERVATÓRIO DE DETENÇÃO E
CONSIDERAÇÕES NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO MONJOLO, ZONA
OESTE DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO/RJ.
Projeto Final II apresentado ao Curso
de Graduação em Engenharia de
Recursos Hídricos e do Meio Ambiente
da Universidade Federal Fluminense
como requisito parcial para obtenção
do Grau de Bacharel. Área de
Concentração: Engenharia Ambiental.
Orientador:
Prof. Paulo Luiz da Fonseca, D.Sc.
Niterói
2018
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus.
Aos meus pais, Catarina e Messias por terem dedicado suas vidas para formar meu
caráter, educação e tudo que sou hoje. Sou eternamente grato.
À minha irmã por sempre estar comigo.
À minha namorada Anne Eyer que esteve ao meu lado quando eu mais precisei.
Aos engenheiros e amigos, Moisés Couto e Rodrigo Pinto por seus ensinamentos que
ajudaram na minha formação como profissional.
Ao professor e orientador Paulo Luiz da Fonseca, por todos seus ensinamentos e
disponibilidade.
A professora Mônica da Hora, pela disponibilidade e ajuda.
Ao engenheiro e amigo Fábio Gomes Coelho, pela sua disponibilidade e amizade.
iv
RESUMO
Este trabalho propõe uma abordagem referente ao manejo de águas pluviais na bacia
hidrográfica do Rio Monjolo, zona oeste do Rio de Janeiro/RJ, tendo em vista tratar-
se de área vulnerável a cheias, bem como minimizar os impactos advindos de eventos
de precipitação na bacia do rio Guerenguê, já bastante consolidada. Elaborou-se
estudo hidráulico da calha do rio Monjolo, entre o reservatório proposto e o desague
no rio Guerenguê, considerando movimento permanente gradualmente variado, bem
como o anteprojeto de um reservatório de detenção off-line aberto, com 14.000 m² de
área total e 2,5 m de profundidade, com esgotamento por gravidade, para controle de
enchentes na bacia, atenuando os picos de vazão em áreas a jusante, na bacia do rio
Guerenguê. O hidrograma de projeto foi determinado pelo método do Soil
Conservation Service (SCS), para o tempo de recorrência de 25 anos com duração
crítica equivalente ao tempo de concentração da bacia. A vazão de pico obtida, para
o tempo de recorrência avaliado, foi de 25.57 m³/s. O routing do reservatório, obtido
através do Método Modificado de Puls, resultou no amortecimento do pico de vazão
em 73.6% para um tempo de recorrência de 25 anos. Estas medidas estruturais foram
projetadas com objetivo de controlar o deflúvio à jusante do reservatório, de modo a
beneficiar a bacia do Rio Guerenguê.
Palavras-chave: Bacia de Detenção. Método Modificado de Puls. Routing de
Reservatório.
v
ABSTRACT
This study aims to show an approach regarding to the pluvial water management of
Monjolo River hydrographic basin, in the west zone of Rio de Janeiro/RJ, due to the
vulnerability of this area to flood, looking for minimalize the precipitation impacts at
Guerenguê basin, an issue plenty consolidated already an hydraulic study of the
Monjolo River channel was elaborated between the proposed reservoir and the
Guerenguê River drain, considering the permanent movement gradually varied and
also the open off-line detention reservoir project, weth a 14.000 m² total area and a 2.5
m depth, with breakdown by gravity, to control the floods at this basin, weakening the
outflow peaks in the low tide areas at the Guerenguê River basin. The hydrograph
project was determined by the Soil Conservation Service (SCS) method, using the
recurrence time of 25 years with critical duration equal to the concentration time of the
basin. The outflow peak obtained, to the evaluated recurrence time was 25.57 m³/s.
The reservoir routing, obtained by the Puls Modificated Method, resulted in the
deadening of the outflow peak in 73.6% for a recurrence time of 25 years. These
structural measures were projected with the goal of controlling the reservoir low tide
flowing, aiming to benefit the Guerenguê River Basin.
Key-words: Detention reservoir, Puls Modificated Method, Reservoir Routing
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Representação do amortecimento de cheias em reservatórios. Fonte:
Canholi, 2005. ........................................................................................................... 15
Figura 2: Hidrograma típico de águas pluviais que será bombeada. Fonte: Tomaz,
2010. ......................................................................................................................... 22
Figura 3: Curva de massa de entrada muito utilizada nos cálculos de bombeamento
de águas. Fonte: Tomaz, 2010. ................................................................................. 22
Figura 4: Hidrograma de entrada e de saída. Fonte: Tomaz, 2010. .......................... 23
Figura 5: Esquema típico de uma estação elevatória observando a área de
armazenamento. Fonte: Tomaz, 2010. ..................................................................... 23
Figura 6: Localização da bacia do Guerenguê/Arroio Pavuna no município do Rio de
Janeiro. Fonte: HIDROSTUDIO, 2013. ..................................................................... 24
Figura 7: Áreas de Estudo na Bacia do rio Guerenguê/Arroio Pavuna. Fonte:
HIDROSTUDIO, 2013. .............................................................................................. 25
Figura 8: Área de Estudo Fonte: HIDROSTUDIO, 2013. .......................................... 26
Figura 9: Localização do rio Monjolo Fonte: HIDROSTUDIO, 2013. ......................... 26
Figura 10: Topologia da bacia para simulação hidrológica Fonte: Adaptado de
HIDROSTUDIO, 2013. .............................................................................................. 27
Figura 11: Detalhamento das sub-bacias que contribuem para o rio Monjolo. Fonte:
Adaptado de HIDROSTUDIO, 2013. ......................................................................... 27
Figura 12: Resultados – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. .................. 30
Figura 13: Gráfico - Precipitação excedente. Fonte: Autoria Própria. ....................... 31
Figura 14: Gráfico – Hidrograma unitário. Fonte: Autoria Própria. ............................ 31
Figura 15: Gráfico – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. ........................ 31
Figura 16: Resultados – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. ................. 34
Figura 17: Gráfico - Precipitação excedente. Fonte: Autoria Própria. ...................... 35
Figura 18: Gráfico – Hidrograma unitário. Fonte: Autoria Própria. ............................ 35
Figura 19: Gráfico – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. ....................... 35
Figura 20: Resultados – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. ................. 37
Figura 21: Gráfico - Precipitação excedente. Fonte: Autoria Própria. ....................... 38
Figura 22: Gráfico – Hidrograma unitário. Fonte: Autoria Própria. ............................ 38
Figura 23: Gráfico – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria. ........................ 38
Figura 24: Vista isométrica do reservatório proposto. Fonte: Autoria Própria. .......... 39
vii
Figura 25: Localização do reservatório proposto e estaqueamento do Rio Monjolo.
Fonte: Autoria Própria. .............................................................................................. 40
Figura 26: Gráfico – Curva cota x volume. Fonte: Autoria Própria. .......................... 41
Figura 27: Gráfico – Curva cota x vazão de descarga. ............................................. 41
Figura 28: Gráfico – Routing do reservatório proposto. Fonte: Fonte: Autoria Própria.
.................................................................................................................................. 42
Figura 29: Gráfico – Hidrograma de projeto da Bacia Hidrográfica à jusante do
reservatório proposto. Fonte: Autoria própria. ........................................................ 43
Figura 30: Gráfico – Hidrograma do routing do reservatório. Fonte: Autoria própria.
.................................................................................................................................. 43
Figura 31: Gráfico – Resultado da convolução dos Hidrogramas. Fonte: Autoria
própria. ...................................................................................................................... 43
Figura 32: Tabela - Dimensionamento da calha existente. Fonte: Autoria Própria. ... 44
Figura 33: Tabela - Dimensionamento da calha projetada. Fonte: Autoria Própria. .. 47
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Vantagens e desvantagens das bacias de detenção. Fonte: adaptado de
WOODS-BALLARD et al (2007). ............................................................................... 14
Tabela 2: Coeficientes de vazão para estimativas preliminares para vertedores
laterais. Fonte: Dominguez (1974) apud Canholi (2005). ......................................... 18
Tabela 3: Coeficientes de vazão - parede delgada. Fonte: Bureau (1987) apud Canholi
(2005). ....................................................................................................................... 20
Tabela 4: Coeficientes de vazão - soleira espessa. Fonte: Canholi (2005). .............. 20
Tabela 5: Parâmetros das sub-bacias para simulação hidrológica. Fonte: Adaptado do
(PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013. ........................................................... 29
Tabela 6: Verificação hidráulica da macrodrenagem na bacia hidrográfica do rio
Guerenguê/Arroio Pavuna. Fonte: Adaptado do (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro,
2013. ......................................................................................................................... 32
Tabela 7: Estudo das linhas d'água - Situação Existente. Fonte: Adaptado do (PDMAP)
da cidade do Rio de Janeiro, 2013. ........................................................................... 45
Tabela 8: Estudo das linhas d'água - Situação Projetada. Fonte: Adaptado do
(PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013. ........................................................... 46
ix
SUMÁRIO
1) INTRODUÇÃO .................................................................................................... 10
1.1) Objetivos .............................................................................................................. 11
1.2) Justificativa .......................................................................................................... 11
1.3) Organização do Trabalho .................................................................................... 12
2) REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 13
2.1) BACIAS DE DETENÇÃO EM MANEJO DE ÀGUAS PLUVIAIS ........................... 13
2.2) Tipos de reservatórios ........................................................................................ 14
2.3) Dimensionamento ................................................................................................ 15
2.4) Estrutura de Entrada ........................................................................................... 17
2.5) Estruturas de saída ............................................................................................. 18
2.6) Operação e manutenção ..................................................................................... 21
2.7) Estação de bombeamento de águas pluviais .................................................... 21
3) MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................. 24
3.1) Caracterização da Área de Estudo ..................................................................... 24
3.2) Metodologia de Cálculo ....................................................................................... 28
4) RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 28
4.1) Hidrograma de projeto sem reservação, na seção de deságue no rio Guerenguê ...................................................................................................................... 29
4.2) Hidrograma de projeto na seção de entrada do reservatório proposto........... 32
4.3) Hidrograma de projeto da bacia incremental à jusante do reservatório.......... 36
4.4) Routing do reservatório ...................................................................................... 39
4.5) Convolução dos hidrogramas ............................................................................ 42
5) CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................. 48
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 49
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1) INTRODUÇÃO
Devido à urbanização, o ciclo hidrológico é afetado, e este processo promove
a remoção de cobertura vegetal e a impermeabilização do solo, aumentando a
velocidade e o volume do escoamento das águas pluviais e, consequentemente, o
risco de enchentes. (SEMADENI-DAVIES et al. 2008).
Segundo Gomes (2005), as inundações são processos naturais. Entretanto, a
interação com o homem transforma estes fenômenos naturais em desastres ditos
naturais. Diante desta problemática, a gestão da drenagem urbana, associada à
urbanização dos municípios e a uma demanda ambiental crescente, torna-se cada
vez mais completa.
Segundo Canholi (2005), a drenagem urbana das grandes metrópoles foi
abordada de maneira acessória, de modo que somente em algumas áreas urbanas a
drenagem foi considerada um fator importante no planejamento da sua expansão. O
aumento das áreas impermeabilizadas sucedeu devido ao crescimento urbano, que
ocorreu próximo às várzeas dos rios ou à beira mar, em direção às colinas e morros,
diante da enorme necessidade da interação da população com os corpos hídricos,
que além de via de transporte é fonte de alimento e dessedentação.
De acordo com Tucci (2009), a drenagem urbana é um conjunto de medidas
que minimizam os riscos relacionados a enchentes e também tem como objetivo
diminuir os prejuízos causados por elas e possibilitam o desenvolvimento urbano de
uma forma sustentável, articulada e harmônica.
Entretanto, a realidade da drenagem urbana é outra. O crescimento ocorre de
forma desordenada e sem acompanhamento dos sistemas de infraestrutura.
(MARQUES, 2006).
Fontes e Barbassa (2003) concordam que a urbanização traz profundas
modificações no uso de solo, que causam mudanças permanentes nas respostas
hidrológicas, com efeito mais notável no aumento do escoamento superficial e na
diminuição da infiltração.
Inserido neste contexto, este trabalho procura mostrar a importância desta
visão integrada, apresentando soluções à atenuação e ao retardo do pico de vazões
durante eventos pluviométricos de maior importância.
11
1.1) Objetivos
Este trabalho tem por objetivo o manejo adequado de águas pluviais na bacia
hidrográfica do rio Monjolo, com consequente minimização dos impactos à jusante, na
bacia do Rio Guerenguê.
Por objetivos específicos, destacam-se:
− Determinar um hidrograma de projeto em duas seções distintas do Rio Monjolo com
a utilização de planilhas eletrônicas;
− Elaborar estudo prevendo-se um reservatório de amortecimento de cheias em uma
seção especifica do rio monjolo, de forma a obter um retardo do tempo de pico e
consequente amortecimento de vazões;
− Determinar o hidrograma de projeto no deságue do rio monjolo utilizando Planilha
eletrônica e considerando o amortecimento de vazões devido ao reservatório
estudado; e
− Dimensionar seções para a calha de projeto do Rio Monjolo, entre o reservatório
projetado e o desague correspondente no rio Guerenguê.
1.2) Justificativa
Para minimizar os impactos de inundações na bacia do rio Guerenguê, foi
elaborado estudo na bacia do rio Monjolo, afluente ao rio Guerenguê, constituído por
um conjunto de obras e medidas estruturais cujo principal objetivo é a minimização
dos prejuízos causados pelos alagamentos ao longo das áreas adjacentes ao rio,
possibilitando melhorias nas condições de desenvolvimento urbano e ambiental da
região.
12
1.3) Organização do Trabalho
Capítulo 1 – Introdução referente aos objetivos, justificativa e organização do
trabalho.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica referente ao manejo de aguas pluviais
urbanas, apresentando os principais aspectos e considerações na bacia hidrográfica
do rio Monjolo.
Capítulo 3 - Materiais e métodos utilizados para determinação do hidrograma
de projeto.
Capítulo 4 - É apresentado o resultado dos hidrogramas de projetos,
dimensionamento do reservatório de detenção e calha do rio Monjolo.
Capítulos 5 - São apresentadas as conclusões e recomendação do trabalho.
Capítulo 6 – São apresentadas na Referências Bibliográficas as publicações
e banco de dados consultados para o desenvolvimento da pesquisa.
13
2) REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Devido à carência de dados fluviométricos que poderiam contribuir nas
análises de cheias voltadas a drenagem urbana, são utilizados modelos matemáticos
do tipo chuva x vazão para definição dos hidrogramas de projeto. Para tanto, os dados
necessários compreendem levantamentos de informações sobre a bacia hidrográfica,
principalmente sobre as características hidráulicas, geomorfológicas, condições de
uso e ocupação do solo e tempo de concentração.
Em relação aos dados pluviométricos, estão disponíveis para as principais
cidades do país as relações IDF (intensidade-duração-frequência). Todavia, o grande
problema do hidrólogo para determinação dos hietogramas é a desagregação das
precipitações, já que, para cada distribuição temporal das chuvas, têm-se hidrogramas
diferentes (CANHOLI, 2005).
Segundo Porto (1995), um hidrograma representa as vazões geradas ao
longo do tempo, enquanto que um hietrograma é a representação gráfica da
intensidade de chuva ao longo de sua duração.
2.1) BACIAS DE DETENÇÃO EM MANEJO DE ÀGUAS PLUVIAIS
Conforme Tucci (1995), Com o aumento da urbanização o armazenamento
natural do solo se reduz, devido ao aumento do grau de impermeabilização da bacia,
exigindo ações que compensem esta redução de capacidade de armazenamento,
como é o caso das bacias de detenção.
A detenção dos escoamentos utilizando reservatórios ou outros dispositivos
existentes tem a finalidade principal de promover a redução do pico das enchentes,
por meio do amortecimento conveniente das ondas de cheia, obtida pelo
armazenamento de parte do volume escoado. (CANHOLI, 2005).
A tabela 1 mostra algumas vantagens e desvantagens desta tecnologia.
14
Tabela 1: Vantagens e desvantagens das bacias de detenção. Fonte: adaptado de WOODS-BALLARD et al (2007).
2.2) Tipos de reservatórios
As denominações dos reservatórios podem causar certa confusão como no
caso de “detenção” e “retenção” onde diferentes autores as classificam da seguinte
maneira como Walesh (1989), Urbonas e Stahre (1990), Lazaro (1990), ASCE (1992)
e Canholi (2005).
As bacias de detenção são reservatórios ―” secos” que permanecem vazios
na maior parte do tempo. Durante a chuva eles recebem o escoamento e o
armazenam temporariamente. Dependendo do seu tamanho, a água pode ser
estocada durante toda a duração da chuva ou senão, o reservatório pode manter uma
vazão de saída que não represente risco para a região a jusante.
As bacias de retenção possuem uma lâmina d’água permanente, formando
uma espécie de lago. Este tipo de bacia pode ainda, ter funções complementares
como tratamento da água, infiltração, irrigação, combate a incêndios, paisagismo,
recreação e lazer por exemplo.
Os reservatórios de águas pluviais podem ainda, serem diferenciados de
acordo com a sua disposição em relação ao curso d’água, podendo ser “on-line” ou
“off-line”.
Segundo Canholi (2005) os reservatórios on-line são implantados na linha
principal do sistema, recebendo o escoamento total gerado a montante e restituindo-
se de forma retardada e atenuada ao sistema de drenagem, normalmente por
gravidade, já os reservatórios off-line estes recebem a água através de canais ou
vertedores que redirecionam o fluxo quando há uma vazão excedente pré-
determinada no curso d’água. Após o término da chuva e passados os picos de vazão,
a água é restituída ao sistema por bombeamento ou por válvulas controladas.
15
2.3) Dimensionamento
Conforme Tomaz (2002), o termo routing pode ser definido como sendo o
processo que determina espacialmente e no tempo, as variações de vazões ao longo
de um curso d’água. Para o dimensionamento de reservatórios de detenção,
recomenda-se utilizar os modelos de routing hidrológico, em que se obtêm a
hidrógrafa de saída a partir de uma de entrada. O mais indicado método de
armazenamento é o chamado Método Modificado de Puls.
É necessário determinar a hidrógrafa de cheia, com tempo de recorrência
recomendado, para a bacia do reservatório a ser dimensionado, através de modelos
chuva-vazão como o do Soil Conservation Service – SCS.
Assim, será possível obter as vazões afluentes ao reservatório e assim
verificar o amortecimento gerado, ao se calcular as vazões defluentes ao mesmo.
O volume armazenado no reservatório pode ser descrito pela Equação 1.
�−�=∆�⁄∆� (1)
I = vazão afluente (m³/s);
Q = vazão efluente (m³/s);
S = volume armazenado (m³).
Esta metodologia consiste em calcular a variação do volume do reservatório
mediante a Equação 1 para cada passo de tempo do hidrograma de projeto, utilizado
como a vazão afluente. Desse modo, conseguimos determinar um novo hidrograma
com duas curvas, ilustrado na figura 1.
Onde o volume do reservatório será determinado entre a diferença da curva
da vazão de projeto e da vazão amortecida pelo reservatório. A equação 2 apresenta
o cálculo interativo aplicado.
Figura 1: Representação do amortecimento de cheias em reservatórios. Fonte: Canholi, 2005.
16
(�1+�2) + (��
�� − �1) = (
���
�� + �2) (2)
∆t = variação do tempo (s);
I1 e I2 = vazão afluente no tempo 1 (tempo t) e no tempo 2 (tempo t+∆t) (m³/s);
S1 e S2 = volume armazenado no tempo 1 e no tempo 2 (m³);
Q1 e Q2 = vazão efluentes no tempo 1 e no tempo 2 (m³/s).
Segundo Canholi (2005), uma vez que os termos I1, I2, Q1 e S1 são
conhecidos para qualquer tempo, e deseja-se obter os valores de Q2, os valores de
S2 podem ser calculados a partir das relações das curvas cota x volume e cota x
vazão defluente.
Para isto, deve-se dimensionar as estruturas de controle do reservatório, o
vertedor e orifício, baseando-se nas características hidráulicas e dimensões do canal
do rio, para então determinar as vazões de descarga destes no tempo, e o volume
armazenado no reservatório ao longo do tempo.
Segundo Tucci et al. (2007) é de grande importância considerar no
dimensionamento eventos pluviométricos frequentes com o intuito de assegurar a
eficiência do reservatório para vazões de baixo período de retorno.
O procedimento de routing do Método Modificado de Puls é composto pelos
seguintes passos (AKAN, 1993 apud TOMAZ, 2002):
1. Obtêm-se a curva de armazenamento S em função da vazão de
descarga total;
2. Seleciona-se um tempo ∆t e elabora-se um gráfico com abscissa (2S/∆t
+ Q) e ordenada igual a vazão de descarga total;
3. Calcula-se (I1+I2) para qualquer intervalo de tempo e (2S1/∆t – Q1) da
condição inicial ou tempo anterior;
4. Calcula-se (2S2/∆t + Q2) através da soma de (I1+I2) com (2S1/∆t – Q1),
conforme Equação 2;
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5. Obtêm-se Q2 da relação feita na etapa 2, através de uma interpolação
linear com o valor calculado na etapa 4;
6. Calcula-se (2S2/∆t – Q2) subtraindo 2Q2 de (2S2/∆t + Q2), em seguida
retorna-se para a etapa 3. Vale lembrar que (2S2/∆t – Q2) em qualquer
tempo será (2S1/∆t – Q1) para o tempo seguinte.
7. Repete-se as etapas anteriores até completar o método, ou seja, até
gerar-se a hidrógrafa defluente do reservatório.
A interpolação linear necessária na etapa 5 do procedimento de routing do
Método Modificado de Puls, pode ser feita através de uma planilha de cálculos do
Microsoft Excel, seguindo a Equação 9 (TOMAZ, 2002).
� = (� − �2)(�1 − �2)
. �1 +(� − �1)(�2 − �1)
. �2
Sendo:
y = Q2;
x = (2S2/∆t + Q2), calculado na etapa 4;
x1 e x2 = (2S/∆t + Q), da etapa 2, no tempo 1 e no tempo 2;
y1 e y2 = vazões de descarga total, da etapa 2, no tempo 1 e no tempo 2.
2.4) Estrutura de Entrada
A entrada dos reservatórios geralmente utiliza vertedores frontais ou laterais,
sendo este último o mais comum. Os vertedores frontais são mais utilizados como
estruturas de saída.
O vertedor lateral é composto por uma abertura do canal que ao receber uma
vazão acima de uma capacidade determinada, tem o fluxo excedente direcionado
lateralmente para o reservatório.
De acordo com Canholi (2005) é importante considerar três aspectos para o
dimensionamento desta estrutura: a vazão específica da soleira ou o seu coeficiente
de descarga, as perturbações do escoamento nas extremidades do vertedor e o
18
regime hidráulico do canal que determinará as variações das cargas a montante da
soleira.
A vazão escoada por este tipo de vertedor pode ser calculada pela equação 3.
Q = ��.√�.�
��
�� .�ú� ! (3)
Onde:
Cv: coeficiente de vazão (ver Tabela 2);
g: aceleração da gravidade [9,81 m/s²];
h: carga sobre a soleira do vertedor [m];
Lútil: comprimento útil da soleira [m].
Se o comprimento da soleira for ">5ℎ, é possível admitir "ú�$%="−0,2.ℎ
considerando a contração lateral do escoamento.
Tabela 2: Coeficientes de vazão para estimativas preliminares para vertedores laterais. Fonte: Dominguez (1974) apud Canholi (2005).
2.5) Estruturas de saída
A vazão efluente da bacia de detenção depende diretamente do tipo e das
dimensões da sua estrutura de saída. Serão apresentados alguns tipos de estruturas
baseados no trabalho de Canholi (2005).
A escolha do tipo de estrutura de saída dependerá do hidrograma efluente
desejado durante a operação do reservatório, podendo ser adotada uma combinação
entre diferentes estruturas e sistemas de comportas manuais ou automatizadas. Para
assegurar o nível máximo de armazenamento, normalmente são utilizados vertedores
de soleira livre.
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a) Extravasores tipos de orifício: são considerados pequenos orifícios e
tubulações curtas cujo comprimento possa ser admitido como igual à zero e a
vazão pode ser calculada através da equação 4.
�&='&.(&.(2. ). ℎ)*,, (4) Sendo:
Qo = vazão de descarga do orifício (m³/s);
Ko = coeficiente de descarga do orifício;
Ao = área da seção transversal do orifício (m²);
g = aceleração da gravidade (m/s²);
h = altura d’água acima do eixo central do orifício (orifício livre) ou diferença de nível
d’água (orifício afogado). (m).
* Condição: h/D > 1,2 (D: altura do orifício)
b) Galeria de fundo com controle de entrada: O escoamento é limitado pelas
características hidráulicas da entrada da galeria, inferior a capacidade de vazão
do seu trecho jusante. Sendo assim, o escoamento na galeria é supercrítico,
podendo haver a formação de um ressalto hidráulico no seu interior.
c) Galeria de fundo com controle de saída: O escoamento é limitado pelas
características hidráulicas de saída da galeria onde o escoamento no seu
interior pode ocorrer a seção plena (afogado) ou parcialmente cheio (livre).
d) Extravasores de soleira livre: Podem ter paredes delgadas ou espessas e
seções com diferentes formatos (triangular, trapezoidal e retangular). Abaixo é
apresentada a equação 5 para os vertedores retangulares por serem os mais
utilizados e as tabelas para aplicação dos coeficientes em função do tipo de
parede.
Q = Cv. Lu. √2) . -.
�� (5)
Sendo:
Cv: coeficiente de vazão (ver Tabelas 3 e 4);
Lu: comprimento útil da soleira [m];
20
H: carga total acima da soleira ℎ + /2
2) [m].
Quando as paredes do vertedor não forem arredondadas, pode a adotar a
equação 6. No caso do extravasor com soleira espessa, a carga total deve ser
corrigida pela equação 7 para o cálculo da lâmina crítica. (CHOW, 1973 apud
CANHOLI, 2005).
Nas tabelas 3 e 4, “P” representa a altura entre o fundo do canal/reservatório
e a soleira do vertedor.
Lú�$%= L − 0,2. h (6)
hc = �
.- (7)
Tabela 3: Coeficientes de vazão - parede delgada. Fonte: Bureau (1987) apud Canholi (2005).
Tabela 4: Coeficientes de vazão - soleira espessa. Fonte: Canholi (2005).
e) Tomada vertical perfurada: tubo vertical perfurado com espaçamento uniforme entre as aberturas, o cálculo da vazão é realizado pela equação 8.
� = 12. �.34
..�4 . √2. ). ℎ
.�� (8)
21
Sendo:
Cs: coeficiente dos furos laterais (12=0,611);
As: área total dos furos [m²];
h: altura do trecho perfurado [m].
* Condição: h < hs (hs: Altura do trecho perfurado em relação ao fundo do reservatório).
2.6) Operação e manutenção
Além dos cuidados que se tem quando projeta um reservatório de águas
pluviais, deve incluir as preocupações com a economia e facilidade dos serviços de
operação e manutenção. Segundo ASCE (1992) são:
• Manutenção das funções complementares do reservatório como o lazer e
recreação;
• Segurança e conveniência para a visitação pública, principalmente em
relação a crianças;
• Manutenção do funcionamento hidráulico normal da estrutura durante toda a
sua vida útil;
• Prevenção da proliferação de insetos e outros vetores de doença;
• Preservação do aspecto visual agradável; e
• Custos de manutenção.
2.7) Estação de bombeamento de águas pluviais
O bombeamento de águas pluviais deve ser sempre evitado devido as
grandes vazões afluentes, ao custo das obras de elevatória, manutenção e operação
das bombas.
O grande problema no dimensionamento de uma estação elevatória de águas
pluviais são os critérios hidrológicos a serem adotados e, após isto, definido a escolha
da bomba, potência, construção são outros fatores já bastante conhecidos e fáceis de
serem achados. (TOMAZ, 2010).
Segundo Tomaz (2010), é de extrema importância verificar a elevatória para
a vazão obtida para período de retorno de 2 anos, sendo necessário fazer uma
avaliação, ao final do projeto, para a vazão de período de retorno de 100 anos.
22
a) Hidrograma
Para se dimensionar uma estação elevatória de águas pluviais é necessário
o hidrograma de vazões com o tempo, que pode ser obtida por diversos métodos como
Soil Conservation Service (SCS), TR 55, Santa Bárbara entre outros.
Na figura 2, vemos um hidrograma típico de chegada das águas pluviais a
uma estação elevatória, observando um crescimento, um pico de vazão e uma queda
em determinado tempo, a escolha da duração da chuva deverá estar próxima do
tempo de concentração tratando-se, portanto, de chuva de pouca duração. (TOMAZ,
2010).
Figura 2: Hidrograma típico de águas pluviais que será bombeada. Fonte: Tomaz, 2010.
Na figura 3 e 4, respectivamente, é mostrado o hidrograma do tempo com o
volume acumulado e os hidrogramas de entrada e saída obtidos com o bombeamento.
Figura 3: Curva de massa de entrada muito utilizada nos cálculos de bombeamento de águas. Fonte: Tomaz, 2010.
23
Figura 4: Hidrograma de entrada e de saída. Fonte: Tomaz, 2010.
b) Armazenamento das Águas Pluviais
De acordo com Tomaz (2010), o bombeamento de águas pluviais exige a
construção de reservatório, canal ou obra que possibilite o armazenamento da água
a ser bombeada.
O conceito do reservatório para armazenamento é semelhante a aquele usado
para os chamados reservatórios de detenção, ou seja, o volume armazenado é
aproximadamente a diferença entre o que entra e o que é bombeado em um
determinado tempo. Na prática, o volume de armazenamento aumenta quando a
vazão bombeada é pequena e vice-versa.
Na figura 5 vemos um esquema típico de uma estação elevatória onde se
observa o armazenamento de água, o local onde ficam as bombas e a descarga na
linha.
Figura 5: Esquema típico de uma estação elevatória observando a área de armazenamento. Fonte: Tomaz, 2010.
24
3) MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo será apresentada a caracterização da área de estudo
correspondente à bacia hidrográfica do Rio Monjolo, além dos dados e metodologia
utilizados nos cálculos.
3.1) Caracterização da Área de Estudo
Conforme Page (2017), o Plano Diretor de Manejo de Águas Pluviais
(PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, elaborado pela empresa HIDROSTUDIO, a
bacia de estudo encontra-se localizada na zona oeste do estado do Rio de Janeiro,
sendo tributária da lagoa de Jacarepaguá como mostrado na figura 6.
Figura 6: Localização da bacia do Guerenguê/Arroio Pavuna no município do Rio de Janeiro. Fonte: HIDROSTUDIO, 2013.
Segundo HIDROSTUDIO (2013), a bacia é composta pelo rio Guerenguê e o
Arroio Pavuna que constituem o mesmo curso d’água, com área de drenagem de 22
km², o trecho denominado Rio Guerenguê tem extensão de 3.500 metros, desde a
confluência dos rios Areal e Engenho Novo, até a Estrada dos Bandeirantes, a partir
de onde passa a ser denominado Arroio Pavuna, com extensão de 2.700 metros, até
desaguar na Lagoa de Jacarepaguá.
A área de drenagem do trecho do rio Guerenguê é de 17,55 km² que abrange
parcialmente os bairros de Jacarepaguá, Taquara e Curicica. Já o trecho do Arroio
Pavuna, tem área de 4,35 km², totalmente inserida no bairro de Jacarepaguá
(HIDROSTUDIO, 2013).
25
A figura 7 apresenta a bacia do rio Guerenguê, com hidrografia, topografia e
sistema viário principal.
Figura 7: Áreas de Estudo na Bacia do rio Guerenguê/Arroio Pavuna. Fonte: HIDROSTUDIO, 2013.
O Rio Engenho Novo, possui, 5.600 metros de talvegue, com nascente na
cota 640 metros, e o rio Areal tem talvegue de 5.200 metros, com nascente na cota
280 metros. Da junção destes dois cursos d´água, aproximadamente na cota 10
metros, nasce o rio Guerenguê. O principal afluente do rio Guerenguê é o rio Monjolo,
que conflui à sua margem esquerda cerca de 700 metros a jusante da confluência dos
rios Areal e Engenho Novo, na travessia sob a Estrada do Guerenguê. Em um trecho
de aproximadamente 800 metros, entre a formação do rio Guerenguê, na confluência
dos Rios Areal e Engenho Novo, e a travessia sob a Estrada do Guerenguê, o curso
d’água escoa em seção aberta e leito natural e no trecho de 200 metros entre a
26
Estrada do Guerenguê e a Rua André Rocha, o rio Guerenguê permanece em seção
natural, escoando entre lotes industriais.
As figuras 8 e 9 representam a área e o rio de estudo, denominado rio Monjolo
e mostra o percurso do rio Monjolo na cor azul.
Figura 8: Área de Estudo Fonte: HIDROSTUDIO, 2013.
Figura 9: Localização do rio Monjolo
Fonte: HIDROSTUDIO, 2013.
27
Neste estudo, a bacia do Rio Guerenguê foi dividida em sub-bacias menores,
figuras 10 e 11. Esta ação visa particionar a área onde ocorrem os fenômenos de
precipitação e que contribuem para o extravasamento do leito do rio, simplificando o
modelo.
Figura 10: Topologia da bacia para simulação hidrológica Fonte: Adaptado de HIDROSTUDIO, 2013.
Figura 11: Detalhamento das sub-bacias que contribuem para o rio Monjolo.
Fonte: Adaptado de HIDROSTUDIO, 2013.
28
3.2) Metodologia de Cálculo
Os cálculos do presente estudo foram baseados nos dados do Plano Diretor
de Manejo de Águas Pluviais (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro para a Bacia do
Rio Monjolo (HIDROSTUDIO-FCTH, 2013). O software AutoCad 2016 foi utilizado
para análise, além de planilhas do Microsoft Excel desenvolvidas pela Rio Águas
seguindo metodologias recomendadas.
Conforme Page (2017), a bacia do Rio Monjolo de 2,74 km², para uma chuva
de 25 anos de recorrência teria um volume de escoamento superficial de 61.979 m³,
com vazão máxima de 30,6 m³/s. A avaliação hidráulica expedita dos trechos dos rios
da bacia, feita neste estudo, mostrou que o sistema de drenagem seria incapaz de
amortecer este escoamento, sendo necessárias medidas de controle de enchente
para a região.
Tendo em vista a extensão da referida bacia, teve como objetivo dimensionar
um reservatório de detenção e abordar medidas adicionais para um controle de
enchentes completo, considerando aspectos técnicos, financeiros, e socioambientais.
Possíveis locais para construção do reservatório foram procurados a
montante da confluência do Rio Guerenguê com seu afluente, o Rio Monjolo, uma vez
que o volume de água transportado é maior à jusante, o reservatório controla
enchentes à jusante de sua bacia (FCTH, 2012c).
A fim de realizar os cálculos referentes ao routing de reservatórios, é
necessário inicialmente, dimensionar o hidrograma de projeto para a bacia do
reservatório em questão. Seguindo as recomendações do plano diretor, para os
cálculos foram considerados um tempo de recorrência de 25 anos e duração crítica
equivalente ao tempo de concentração. As respectivas metodologias serão descritas
a seguir.
4) RESULTADOS E DISCUSSÕES
O presente capítulo apresentará os resultados obtidos nos cálculos descritos
anteriormente, assim como a análise dos mesmos. Serão ainda discutidas medidas
adicionais necessárias ao controle de enchentes na Bacia do Rio Monjolo.
29
4.1) Hidrograma de projeto sem reservação, na seção de deságue no rio
Guerenguê
O hidrograma de projeto foi definido para um tempo recorrência de 25 anos e
duração crítica, correspondente ao tempo de concentração de 31 minutos.
Através das características da ocupação do solo desta bacia R1, de
aproximadamente 2,74 km², foi calculado o CN ponderado equivalente a 78, enquanto
que o tempo de concentração acumulado foi estimado em torno de 0,52 horas, ou 31
minutos, conforme apresentada na tabela 5, extraídos do HIDROSTUDIO (2013).
Tabela 5: Parâmetros das sub-bacias para simulação hidrológica.
Fonte: Adaptado do (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013.
Posteriormente, como ilustra a figura 12, foi determinada a precipitação
excedente, o hidrograma triangular, e por fim o hidrograma de projeto da bacia,
resultando nos gráficos de precipitação x precipitação excedente, Figura 13,
hidrograma Unitário Triangular, Figura 14, e hidrograma de Projeto, figura 15.
26 Eletrobrás Rio Monjolo 0,480 107,1 138,81 77 19,4 19,4 20,0
27 Eletrobrás 0,622 11,8 1103,91 78 18,1 18,1 27,6
28 Eletrobrás 0,474 36,6 1313,13 78 20,6 20,6 31,0
tc acum. (min)
PARÂMETROS HIDROLÓGICOS
CENÁRIO ATUAL
GUERENGUÊ / ARROIO PAVUNA - PARÂMETROS DAS SUB - BACIAS
PARÂMETROS FÍSICOS
CN tc cinem. (min)
tc (min)Área (Km²)
∆H (m) Compr. Talv. L (m)
SUB BACIAS
POSTO PLUV. IDF
CURSO D'ÁGUA
30
Figura 12: Resultados – Hidrograma de projeto.
Fonte: Autoria Própria.
A (km²) = 2.74 CN = 78 SD = 71.82
tc (min) = 31 tc (h) = 0.52 Du (h) = 0.069
tp (h) = 0.34 tr (h) = 0.58 TB (h)= 0.921.655 30.60
a = 1660.34 b = 0.156
c = 14.79 d = 0.841
t (min) t ( h)i
(mm/h)P
(mm)∆P
(mm)P (mm)
Pacum (mm)
Pefacum (mm)
Pef desac. (mm)
4.12 0.07 231.48 15.91 15.91 3.76 3.76 0.00 0.008.25 0.14 196.11 26.95 11.04 5.27 9.03 0.05 0.0512.37 0.21 170.75 35.20 8.25 8.25 17.28 1.36 1.3116.49 0.27 151.61 41.67 6.47 15.91 33.18 7.46 6.1020.62 0.34 136.62 46.94 5.27 11.04 44.23 13.50 6.0424.74 0.41 124.53 51.34 4.40 6.47 50.70 17.51 4.0128.86 0.48 114.56 55.11 3.76 4.40 55.11 20.40 2.8932.98 0.55 106.19 58.38 3.27 3.27 58.38 22.63 2.22
22.63
t (h) HU Pef Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q FINAL
0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.07 0.33 0.05 0.00 0.00 0.000.14 0.66 1.31 0.00 0.02 0.00 0.020.21 0.99 6.10 0.00 0.03 0.43 0.00 0.470.27 1.32 6.04 0.00 0.05 0.87 2.01 0.00 2.930.34 1.65 4.01 0.00 0.07 1.30 4.03 1.99 0.00 7.390.41 1.46 2.89 0.00 0.08 1.73 6.04 3.99 1.33 0.00 13.170.48 1.26 2.22 0.00 0.07 2.17 8.05 5.98 2.65 0.96 0.00 19.880.55 1.06 0.00 0.00 0.06 1.92 10.07 7.98 3.98 1.91 0.73 26.640.62 0.87 0.00 0.00 0.05 1.66 8.90 9.97 5.30 2.87 1.47 30.220.69 0.67 0.00 0.00 0.04 1.40 7.69 8.81 6.63 3.82 2.20 30.600.76 0.47 0.00 0.00 0.03 1.14 6.49 7.62 5.86 4.78 2.93 28.850.82 0.27 0.00 0.00 0.02 0.88 5.28 6.42 5.07 4.22 3.67 25.560.89 0.08 0.00 0.00 0.01 0.62 4.08 5.23 4.27 3.65 3.24 21.100.96 0.00 0.36 2.87 4.04 3.48 3.08 2.80 16.631.03 0.10 1.66 2.84 2.68 2.51 2.36 12.161.10 0.46 1.65 1.89 1.93 1.92 7.851.17 0.45 1.10 1.36 1.49 4.401.24 0.30 0.79 1.05 2.141.31 0.22 0.61 0.821.37 0.17 0.17
30.60Q max (m³/s) =
Q máx( m³/s) = Qp (m³/s.mm) =
R
Coef. Thiessen
C.M =
S.L =
SUB-BACIA
POSTO PLUV.
Coef. Thiessen
TR ( anos) = 25
1
31
Figura 13: Gráfico - Precipitação excedente. Fonte: Autoria Própria.
Figura 14: Gráfico – Hidrograma unitário. Fonte: Autoria Própria.
Figura 15: Gráfico – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria.
32
Os resultados mostraram que a precipitação excedente total na bacia do
reservatório, para as características hidrológicas utilizadas, foi o equivalente a
22,62mm. Já a vazão máxima obtida para a bacia foi de 30,6 m³/s, resultando em um
volume escoado superficialmente de cerca de 61,979 m³.
O valor obtido da vazão máxima para bacia, através do Plano Diretor de
Manejos de Águas Pluviais (PDMAP), da cidade do Rio de Janeiro foi de 28,9 m³/s.
Na comparação entre os resultados, foi observado que a diferença percentual foi
apenas 5,6%, permitindo concluir que ambos os resultados são compatíveis.
Através desta vazão máxima obtida, foi verificado hidraulicamente que a
seção da calha existente do rio não é capaz de suportar esta vazão, de acordo com
(PDMAP) a condição existente da capacidade de amortecimento na bacia é
insuficiente, conforme apresentada na tabela 6.
Sendo assim, foi necessário propor um reservatório que venha a minimizar o
pico de vazão máxima e propor medidas adicionais, se assim for necessário.
Tabela 6: Verificação hidráulica da macrodrenagem na bacia hidrográfica do rio Guerenguê/Arroio Pavuna.
Fonte: Adaptado do (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013.
4.2) Hidrograma de projeto na seção de entrada do reservatório proposto
O hidrograma de projeto foi definido para um tempo recorrência de 25 anos e
duração crítica correspondente ao tempo de concentração 27,6 minutos.
Através das características da ocupação do solo desta bacia R2, de
aproximadamente 2,27 km², foi calculado um índice CN ponderado equivalente a
CENÁRIO ATUAL
TR - 25
Trecho entre a Rua A e a Estrada do Outeiro Santo EST.335+0.00 310,3 0,0047 Canal concreto 1,3 1,65 3,0 18,2
Trecho entre a Estrada do Outeiro Santo e a Rua 1 EST.330+0.00 259,4 0,0035 Canal concreto 6,0 1,65 10,6 18,2
Trecho entre a Rua 1 e a Rua Vila 509 EST.315+0.00 392,3 0,0025 Canal concreto 5,6 2,27 8,2 24,5
Trecho entre a Rua Vila 509 e Rua Clodomir EST.305+0.00 337,2 0,0069 Canal concreto 12,0 2,27 23,6 24,5
Trecho entre a Rua Clodomir e a Rua Frei Rodovalho EST.290+0.00 280,1 0,0034 Canal concreto 15,6 2,74 34,3 28,9
Trecho entre a Rua Frei Rodovalho e a Estrada do Guerenguê EST.280+0.00 205,1 0,0092 Canal concreto 21,9 2,74 55,6 28,9
Capacidade suficiente
Capacidade insuficiente
Legenda
RIO
MO
NJO
LO
CURSO D'ÁGUA
DESCRIÇÃOIntervalos
SeçõesL TRECHO
(m)
CONDIÇÃO EXISTENTE DE CAPACIDADE E AMORTECIMENTO NA BACIA
VERIFICAÇÃO HIDRÁULICA DA MACRODRENAGEM NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO GUERENGUÊ/ARROIO PAVUNA
Área de
Dren. (km²)
Capacidade
Hidráulica Existente
(m³/s)
TRECHO VER IF IC A ÇÃ O D A S VA Z ÕES D E P R OJET O P A R A
SIT UA ÇÃ O EXIST EN T E
(m³/ s)
GEOMETRICA DA SEÇÃO
Decliv. (m/m)
TipologiaÁrea da
seção (m²)
33
aproximadamente 78. Já o tempo de concentração da bacia foi estimado em cerca de
0,46 horas, ou 27,6 minutos, conforme apresentada anteriormente na Tabela 5.
Em seguida, como ilustra a figura 16, foi determinada a precipitação
excedente, o hidrograma triangular e o hidrograma de projeto da bacia, resultando nos
gráficos de precipitação x precipitação excedente, figura 17, Hidrograma Unitário
Triangular, Figura 18, e Hidrograma de Projeto, figura 19.
34
Figura 16: Resultados – Hidrograma de projeto.
Fonte: Autoria Própria.
A (km²) = 2.27 CN = 78 SD = 71.82
tc (min) = 27.6 tc (h) = 0.46 Du (h) = 0.061
tp (h) = 0.31 tr (h) = 0.51 TB (h)= 0.821.540 0.12
a = 1660.34 b = 0.156
c = 14.79 d = 0.841
t (min) t ( h)i
(mm/h)P
(mm)∆P
(mm)P (mm)
Pacum
(mm)Pefacum
(mm)
Pef desac.
(mm)
3.67 0.06 236.24 14.45 14.45 3.74 3.74 0.00 0.007.34 0.12 202.82 24.82 10.36 5.17 8.91 0.02 0.0211.01 0.18 178.27 32.72 7.90 7.90 16.81 1.03 1.0114.68 0.24 159.40 39.01 6.29 14.45 31.26 5.90 4.8718.35 0.31 144.42 44.18 5.17 10.36 41.63 11.03 5.1322.02 0.37 132.21 48.53 4.35 6.29 47.92 14.62 3.5925.70 0.43 122.05 52.27 3.74 4.35 52.27 17.28 2.6629.37 0.49 113.46 55.53 3.26 3.26 55.53 19.36 2.0833.04 0.55 106.09 58.48 2.95 2.95 58.48 21.25 1.89
21.25
t (h) HU Pef Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q FINAL
0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.06 0.31 0.02 0.00 0.00 0.000.12 0.62 1.01 0.00 0.01 0.00 0.010.18 0.92 4.87 0.00 0.01 0.31 0.00 0.320.25 1.23 5.13 0.00 0.02 0.62 1.50 0.00 2.140.31 1.54 3.59 0.00 0.02 0.93 3.00 1.58 0.00 5.530.37 1.36 2.66 0.00 0.03 1.24 4.49 3.16 1.10 0.00 10.030.43 1.17 2.08 0.00 0.03 1.56 5.99 4.73 2.21 0.82 0.00 15.340.49 0.99 1.89 0.00 0.02 1.37 7.50 6.31 3.31 1.64 0.64 0.00 20.800.55 0.80 0.00 0.00 0.02 1.18 6.61 7.90 4.42 2.46 1.28 0.58 24.450.61 0.62 0.00 0.00 0.02 1.00 5.71 6.96 5.53 3.27 1.92 1.16 25.570.67 0.43 0.00 0.00 0.01 0.81 4.81 6.01 4.87 4.10 2.56 1.74 24.920.74 0.25 0.00 0.00 0.01 0.62 3.91 5.07 4.21 3.61 3.20 2.33 22.960.80 0.07 0.00 0.00 0.00 0.44 3.01 4.12 3.55 3.12 2.82 2.91 19.970.86 0.00 0.25 2.11 3.17 2.88 2.63 2.44 2.56 16.050.92 0.07 1.22 2.23 2.22 2.14 2.05 2.22 12.140.98 0.32 1.28 1.56 1.65 1.67 1.87 8.341.04 0.34 0.90 1.16 1.29 1.52 5.191.10 0.23 0.66 0.90 1.17 2.971.17 0.17 0.52 0.82 1.511.23 0.14 0.47 0.611.29 0.12 0.12
25.57Q max (m³/s) =
Q máx( m³/s) = Qp (m³/s.mm) =
R
Coef. Thiessen
C.M =
S.L =
SUB-BACIA
POSTO PLUV.
Coef. Thiessen
TR ( anos) = 25
2
35
Figura 17: Gráfico - Precipitação excedente.
Fonte: Autoria Própria.
Figura 18: Gráfico – Hidrograma unitário.
Fonte: Autoria Própria.
Figura 19: Gráfico – Hidrograma de projeto.
Fonte: Autoria Própria.
36
Os resultados mostraram que a precipitação excedente total na bacia do
reservatório, para as características hidrológicas utilizadas, foi equivalente a
21,25mm. Já a vazão máxima obtida para a bacia foi de 25,57 m³/s, resultando em
um volume escoado superficialmente de cerca de 51,791 m³.
O valor obtido da vazão máxima para bacia, através do Plano Diretor de
Manejos de Águas Pluviais (PDMAP), da cidade do Rio de Janeiro foi de 24,5 m³/s.
Na comparação entre os resultados, observa-se que a diferença percentual foi de
apenas 4,2%, permitindo concluir que ambos os resultados são compatíveis.
4.3) Hidrograma de projeto da bacia incremental à jusante do reservatório
O hidrograma de projeto foi definido para um tempo recorrência de 25 anos e
duração crítica correspondente ao tempo de concentração de 20,6 minutos.
Através das características da ocupação do solo desta bacia R3, de
aproximadamente 0,47 km², foi calculado um índice CN ponderado equivalente a
aproximadamente 78. Já o tempo de concentração da bacia foi estimado em cerca de
0,34 horas, ou 20,6 minutos, conforme apresentada anteriormente na Tabela 5.
Posteriormente, como ilustra a figura 20, foi determinada a precipitação
excedente, o hidrograma triangular, e por fim o hidrograma de projeto da bacia,
resultando nos gráficos de precipitação x precipitação excedente, figura 21,
Hidrograma Unitário Triangular, figura 22, e Hidrograma de Projeto, figura 23.
37
Figura 20: Resultados – Hidrograma de projeto.
Fonte: Autoria Própria.
A (km²) = 0.47 CN = 78 SD = 71.82
tc (min) = 20.6 tc (h) = 0.34 Du (h) = 0.046
tp (h) = 0.22883 tr (h) = 0.38 TB (h)= 0.610.42721 5.60
a = 1660.34 b = 0.156
c = 14.79 d = 0.841
t (min) t ( h)i
(mm/h)P
(mm)∆P
(mm)P (mm)
Pacum
(mm)Pefacum
(mm)
Pef desac.
(mm)
2.74 0.05 246.75 11.27 11.27 3.62 3.62 0.00 0.005.48 0.09 218.38 19.94 8.68 4.83 8.45 0.02 0.028.22 0.14 196.30 26.89 6.95 6.95 15.40 0.93 0.9010.96 0.18 178.58 32.62 5.73 11.27 26.66 4.51 3.5913.70 0.23 164.02 37.45 4.83 8.68 35.34 8.55 4.0316.44 0.27 151.83 41.60 4.15 5.73 41.07 11.65 3.1119.18 0.32 141.46 45.22 3.62 4.15 45.22 14.09 2.4421.92 0.37 132.53 48.41 3.20 3.20 48.41 16.06 1.97
16.06
t (h) HU Pef Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q FINAL
0.00 0.00 0.00 0.00 0.000.05 0.09 0.02 0.00 0.00 0.000.09 0.17 0.90 0.00 0.00 0.00 0.000.14 0.26 3.59 0.00 0.00 0.08 0.00 0.080.18 0.34 4.03 0.00 0.01 0.15 0.31 0.00 0.470.23 0.43 3.11 0.00 0.01 0.23 0.61 0.34 0.00 1.190.27 0.38 2.44 0.00 0.01 0.31 0.92 0.69 0.26 0.00 2.190.32 0.33 1.97 0.00 0.01 0.38 1.22 1.03 0.53 0.21 0.00 3.380.37 0.27 0.00 0.00 0.01 0.34 1.53 1.37 0.79 0.42 0.17 4.630.41 0.22 0.00 0.00 0.01 0.29 1.35 1.72 1.06 0.62 0.34 5.390.46 0.17 0.00 0.00 0.01 0.25 1.17 1.52 1.32 0.83 0.50 5.600.50 0.12 0.00 0.00 0.00 0.20 0.99 1.31 1.17 1.04 0.67 5.390.55 0.07 0.00 0.00 0.00 0.16 0.80 1.11 1.01 0.92 0.84 4.840.59 0.02 0.00 0.00 0.00 0.11 0.62 0.90 0.85 0.79 0.74 4.020.64 0.00 0.06 0.44 0.70 0.70 0.67 0.64 3.200.68 0.02 0.25 0.49 0.54 0.54 0.54 2.380.73 0.07 0.28 0.38 0.42 0.44 1.590.78 0.08 0.22 0.30 0.34 0.930.82 0.06 0.17 0.24 0.470.87 0.05 0.14 0.190.91 0.04 0.04
5.60Q max (m³/s) =
Q máx( m³/s) = Qp (m³/s.mm) =
R
Coef. Thiessen
C.M =
S.L =
SUB-BACIA
POSTO PLUV.
Coef. Thiessen
TR ( anos) = 25
3
38
Figura 21: Gráfico - Precipitação excedente. Fonte: Autoria Própria.
Figura 22: Gráfico – Hidrograma unitário. Fonte: Autoria Própria.
Figura 23: Gráfico – Hidrograma de projeto. Fonte: Autoria Própria.
39
4.4) Routing do reservatório
Considerando o reservatório proposto, foi considerado um reservatório com
volume de 35.000 m³, conforme ilustrado nas figuras 24 e 25 de 14.000 m² de área e
2,5 m de profundidade com altura total de 2,80m, esta área de 14000 m² foi definida
através da altura de profundidade, pois esta altura de 2,5m é a altura limitadora que
permite o esgotamento por gravidade, com vertedor retangular de 10 m por 0,30 m e
dois orifícios circulares com diâmetro de 0,40 m, foi possível determinar a curva cota
x volume e a curva cota x vazão de descarga do reservatório, apresentadas
respectivamente pelas figuras 26 e 27.
Figura 24: Vista isométrica do reservatório proposto. Fonte: Autoria Própria.
40
Figura 25: Localização do reservatório proposto e estaqueamento do Rio Monjolo.
Fonte: Autoria Própria.
41
Figura 26: Gráfico – Curva cota x volume.
Fonte: Autoria Própria.
Figura 27: Gráfico – Curva cota x vazão de descarga.
Fonte: Autoria Própria.
A partir do hidrograma de projeto obtido através das sub-bacias contribuintes
ao reservatório, conforme figura 16, seguindo os procedimentos de cálculo do Método
Modificado de Puls, resultou o hidrograma de saída do reservatório, conforme mostra
a figura 28, onde a vazão Inflow (entrada) é 25,57 m³/s e vazão de outflow (saída) é
6,75 m³/s.
42
Figura 28: Gráfico – Routing do reservatório proposto. Fonte: Fonte: Autoria Própria.
Os resultados mostraram uma redução na vazão máxima de 25,57 m³/s para
6,75 m³/s, cerca de 18,82 m³/s. Além dessa redução de 73,6% na vazão, o pico do
hidrograma também foi retardado em 0,307 horas, que equivale aproximadamente a
18 min. Considerando que o reservatório off-line proposto é aberto e possui uma
profundidade que permite seu enchimento e esvaziamento por gravidade (sem a
necessidade de um sistema de bombeamento).
4.5) Convolução dos hidrogramas
Conforme a vazão do hidrograma da bacia de área 0,47km² à jusante do
reservatório proposto, figura 29, mais o resultado do routing do reservatório, figura 30,
foi obtido através da convolução o hidrograma da figura 31.
É possível determinar, através de planilha de dimensionamento da
macrodrenagem, conforme ilustrado na figura 32, se a calha existente tem capacidade
hidráulica suficiente ou insuficiente para suportar a vazão obtida de 7,03 m³/s, que é
o resultado da convolução dos hidrogramas, figura 31.
43
Figura 29: Gráfico – Hidrograma de projeto da Bacia Hidrográfica à jusante do reservatório proposto.
Fonte: Autoria própria.
Figura 30: Gráfico – Hidrograma do routing do reservatório. Fonte: Autoria própria.
Figura 31: Gráfico – Resultado da convolução dos Hidrogramas. Fonte: Autoria própria.
44
Figura 32: Tabela - Dimensionamento da calha existente. Fonte: Autoria Própria.
N A H A P A R ^2/ 3 v v2/2g Sf Sfmed hf ks hs hs+hf
Int. F ração P arcial A cum.
m3/ s m m m/ m m m H / V m m m2 m m/s m m/m m/m m m m
3.16 -2.690 0 0.00 7.03 0.00 0.00 0.0050 2.390 Trap 3.70 0.50 0.035 3.460 5.850 5.857 0.07 18.79 11.44 26.157 0.374 0.007 0.00009 0.000
3.20 -2.652 1 0.00 7.03 20.00 20.00 0.0050 2.490 Trap 4.00 0.50 0.035 3.362 5.852 5.859 0.07 19.10 11.52 26.758 0.368 0.007 0.00008 0.00009 0.002 0.00 0.000 0.002
4.10 -1.753 2 0.00 7.03 20.00 40.00 0.0050 2.590 Trap 4.00 0.50 0.035 3.263 5.853 5.861 0.08 18.38 11.30 25.419 0.383 0.007 0.00009 0.00009 0.002 0.00 0.000 0.002
4.20 -1.656 3 0.00 7.03 20.00 60.00 0.0050 2.690 Trap 4.50 0.50 0.035 3.166 5.856 5.862 0.07 19.26 11.58 27.029 0.365 0.007 0.00008 0.00009 0.002 0.00 0.000 0.002
4.33 -1.525 4 0.00 7.03 20.00 80.00 0.0050 2.790 Trap 4.80 0.50 0.035 3.067 5.857 5.864 0.07 19.43 11.66 27.307 0.362 0.007 0.00008 0.00008 0.002 0.00 0.000 0.002
4.43 -1.429 5 0.00 7.03 20.00 100.00 0.0050 2.890 Trap 5.10 0.50 0.035 2.969 5.859 5.866 0.07 19.55 11.74 27.468 0.360 0.007 0.00008 0.00008 0.002 0.00 0.000 0.002
4.52 -1.341 6 0.00 7.03 20.00 120.00 0.0050 2.990 Trap 5.30 0.50 0.035 2.871 5.861 5.867 0.08 19.33 11.72 26.995 0.364 0.007 0.00008 0.00008 0.002 0.00 0.000 0.002
4.64 -1.222 7 0.00 7.03 20.00 140.00 0.0050 3.090 Trap 5.60 0.50 0.035 2.772 5.862 5.869 0.08 19.37 11.80 26.950 0.363 0.007 0.00008 0.00008 0.002 0.00 0.000 0.002
4.71 -1.154 8 0.00 7.03 20.00 160.00 0.0050 3.190 Trap 5.90 0.50 0.035 2.674 5.864 5.871 0.08 19.35 11.88 26.791 0.363 0.007 0.00008 0.00008 0.002 0.00 0.000 0.002
4.80 -1.066 9 0.00 7.03 20.00 180.00 0.0050 3.290 Trap 6.20 0.50 0.035 2.576 5.866 5.872 0.08 19.29 11.96 26.520 0.365 0.007 0.00009 0.00009 0.002 0.00 0.000 0.002
4.91 -0.956 10 0.00 7.03 20.00 200.00 0.0050 3.390 Trap 6.00 0.50 0.035 2.476 5.866 5.874 0.09 17.92 11.54 24.045 0.392 0.008 0.00010 0.00010 0.002 0.00 0.000 0.002
5.00 -0.863 11 0.00 7.03 20.00 220.00 0.0050 3.490 Trap 4.40 0.50 0.035 2.373 5.863 5.878 0.12 13.26 9.71 16.322 0.530 0.014 0.00023 0.00017 0.003 0.00 0.000 0.003
5.11 -0.757 12 0.00 7.03 20.00 240.00 0.0050 3.590 Trap 4.50 0.50 0.035 2.277 5.867 5.882 0.13 12.84 9.59 15.594 0.548 0.015 0.00025 0.00024 0.005 0.00 0.000 0.005
5.21 -0.661 13 0.00 7.03 20.00 260.00 0.0050 3.690 Trap 4.50 0.50 0.035 2.181 5.871 5.888 0.14 12.19 9.38 14.523 0.577 0.017 0.00029 0.00027 0.005 0.00 0.000 0.005
5.31 -0.566 14 0.00 7.03 20.00 280.00 0.0050 3.790 Trap 4.60 0.50 0.035 2.086 5.876 5.894 0.14 11.77 9.26 13.804 0.597 0.018 0.00032 0.00030 0.006 0.00 0.000 0.006
5.41 -0.470 15 0.00 7.03 20.00 300.00 0.0050 3.890 Trap 4.60 0.50 0.035 1.990 5.880 5.901 0.16 11.14 9.05 12.787 0.631 0.020 0.00037 0.00034 0.007 0.00 0.000 0.007
5.51 -0.377 16 0.00 7.03 20.00 320.00 0.0050 3.990 Trap 4.70 0.50 0.035 1.897 5.887 5.908 0.16 10.71 8.94 12.084 0.656 0.022 0.00041 0.00039 0.008 0.00 0.000 0.008
5.61 -0.283 17 0.00 7.03 20.00 340.00 0.0050 4.090 Trap 4.70 0.50 0.035 1.803 5.893 5.918 0.18 10.10 8.73 11.127 0.696 0.025 0.00049 0.00045 0.009 0.00 0.000 0.009
5.71 -0.190 18 0.00 7.03 20.00 360.00 0.0050 4.190 Trap 4.70 0.50 0.035 1.710 5.900 5.928 0.19 9.50 8.52 10.213 0.740 0.028 0.00058 0.00053 0.011 0.00 0.000 0.011
5.99 0.081 19 0.00 7.03 20.00 380.00 0.0050 4.290 Trap 4.70 0.50 0.035 1.619 5.909 5.941 0.21 8.92 8.32 9.346 0.788 0.032 0.00069 0.00064 0.013 0.00 0.000 0.013
6.09 0.170 20 0.00 7.03 20.00 400.00 0.0050 4.390 Trap 4.70 0.50 0.035 1.530 5.920 5.956 0.23 8.36 8.12 8.527 0.841 0.036 0.00083 0.00076 0.015 0.00 0.000 0.015
6.19 0.255 21 0.00 7.03 20.00 420.00 0.0050 4.490 Trap 4.80 0.50 0.035 1.445 5.935 5.974 0.25 7.98 8.03 7.942 0.881 0.040 0.00096 0.00090 0.018 0.00 0.000 0.018
6.29 0.341 22 0.00 7.03 20.00 440.00 0.0050 4.590 Trap 4.75 0.50 0.035 1.359 5.949 5.996 0.28 7.38 7.79 7.121 0.952 0.046 0.00119 0.00108 0.022 0.00 0.000 0.022
6.39 0.421 23 0.00 7.03 20.00 460.00 0.0050 4.690 Trap 4.75 0.50 0.035 1.279 5.969 6.022 0.30 6.89 7.61 6.454 1.020 0.053 0.00145 0.00132 0.026 0.00 0.000 0.026
6.49 0.496 24 0.00 7.03 20.00 480.00 0.0050 4.790 Trap 4.80 0.50 0.035 1.204 5.994 6.054 0.33 6.51 7.49 5.922 1.080 0.059 0.00173 0.00159 0.032 0.00 0.000 0.032
6.59 0.615 25 0.00 7.03 20.00 500.00 0.0050 4.890 Trap 3.20 0.50 0.035 1.085 5.975 6.128 0.57 4.06 5.63 3.268 1.731 0.153 0.00567 0.00370 0.074 0.00 0.000 0.074
6.69 0.599 26 0.00 7.03 20.00 520.00 0.0050 4.990 Trap 3.20 0.50 0.035 1.101 6.091 6.239 0.55 4.13 5.66 3.345 1.703 0.148 0.00541 0.00554 0.111 0.00 0.000 0.111
6.79 0.589 27 0.00 7.03 20.00 540.00 0.0050 5.090 Trap 3.20 0.50 0.035 1.111 6.201 6.345 0.55 4.17 5.68 3.393 1.686 0.145 0.00526 0.00533 0.107 0.00 0.000 0.107
6.90 0.673 27 4.94 7.03 4.94 544.94 0.0050 5.115 Trap 3.20 0.50 0.035 1.112 6.227 6.371 0.55 4.18 5.69 3.401 1.683 0.144 0.00523 0.00525 0.026 0.00 0.000 0.026
C o ta das
M ar-gens
C T -C FVazão
EST A C A D IST Â N C IA D eclivi-dade
C o ta de
fundoSeção T rans-versa l
B aseT alu-des
n Lâmi-na
N º de F ro ud
e
45
O nível de água (NA) com valor de 5,85 metros para um tempo de retorno de
25 anos do Rio Guerenguê, foi obtido através do (PDMAP), de acordo com a tabela 7
e foi verificado que a calha existente tem capacidade insuficiente para suportar a
vazão de 7,03 m³/s, conforme figura 32. A coluna nomeada de cota de topo – cota de
fundo (CT-CF) demonstrou o transbordamento da calha existente, devido aos valores
negativos e ao fato de que o mesmo ocorre porque as cotas das margens são menores
que as cotas do nível de água (NA) ao longo do trecho estaqueado, conforme a figura
25.
Tabela 7: Estudo das linhas d'água - Situação Existente. Fonte: Adaptado do (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013.
Diante deste exposto, foi proposto estudo para o trecho considerado, a jusante
do reservatório até o desague no rio Guerenguê. Foi proposta seção em concreto com
base de 2,50 m e talude de 0,50 H/V, com uma declividade de 0,0025 m/m, assim
como elevar as cotas das margens para que a cota do nível de água (NA),
representado na figura 32, seja menor que a cota das margens ao longo do trecho
estaqueado, de acordo com a figura 25. Desta forma a calha proposta suportará a
vazão, conforme a figura 33. O nível de água 2,98 metros foi obtido através do
(PDMAP), conforme a tabela 8.
46
Tabela 8: Estudo das linhas d'água - Situação Projetada. Fonte: Adaptado do (PDMAP) da cidade do Rio de Janeiro, 2013.
47
Figura 33: Tabela - Dimensionamento da calha projetada. Fonte: Autoria Própria.
N A H A P A R ^2/ 3 v v2/2g Sf Sfmed hf ks hs hs+hf
Int . F ração P arcia l A cum.
m3/ s m m m/ m m m H / V m m m2 m m/s m m/m m/m m m m
4.00 1.020 0 0.00 7.03 0.00 0.00 0.0025 1.990 Trap 2.50 0.50 0.013 0.990 2.980 3.267 0.82 2.97 4.71 2.177 2.371 0.287 0.00176 0.0004.10 1.114 1 0.00 7.03 20.00 20.00 0.0025 2.040 Trap 2.50 0.50 0.013 0.946 2.986 3.305 0.88 2.81 4.62 2.023 2.498 0.318 0.00204 0.00190 0.038 0.00 0.000 0.038
4.20 1.201 2 0.00 7.03 20.00 40.00 0.0025 2.090 Trap 2.50 0.50 0.013 0.909 2.999 3.348 0.94 2.69 4.53 1.894 2.618 0.349 0.00233 0.00218 0.044 0.00 0.000 0.044
4.30 1.272 3 0.00 7.03 20.00 60.00 0.0025 2.140 Trap 2.50 0.50 0.013 0.888 3.028 3.397 0.98 2.62 4.49 1.825 2.688 0.368 0.00251 0.00242 0.048 0.00 0.000 0.048
4.40 1.321 4 0.00 7.03 20.00 80.00 0.0025 2.190 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.079 3.447 0.97 2.62 4.49 1.829 2.684 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
4.50 1.371 5 0.00 7.03 20.00 100.00 0.0025 2.240 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.129 3.497 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.368 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
4.60 1.421 6 0.00 7.03 20.00 120.00 0.0025 2.290 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.179 3.547 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
4.70 1.471 7 0.00 7.03 20.00 140.00 0.0025 2.340 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.229 3.597 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
4.80 1.521 8 0.00 7.03 20.00 160.00 0.0025 2.390 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.279 3.647 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
4.90 1.571 9 0.00 7.03 20.00 180.00 0.0025 2.440 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.329 3.697 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.00 1.621 10 0.00 7.03 20.00 200.00 0.0025 2.490 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.379 3.747 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.10 1.671 11 0.00 7.03 20.00 220.00 0.0025 2.540 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.429 3.797 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.20 1.721 12 0.00 7.03 20.00 240.00 0.0025 2.590 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.479 3.847 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.30 1.771 13 0.00 7.03 20.00 260.00 0.0025 2.640 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.529 3.897 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.40 1.821 14 0.00 7.03 20.00 280.00 0.0025 2.690 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.579 3.947 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.50 1.871 15 0.00 7.03 20.00 300.00 0.0025 2.740 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.629 3.997 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.60 1.921 16 0.00 7.03 20.00 320.00 0.0025 2.790 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.679 4.047 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.70 1.971 17 0.00 7.03 20.00 340.00 0.0025 2.840 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.729 4.097 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.80 2.021 18 0.00 7.03 20.00 360.00 0.0025 2.890 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.779 4.147 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
5.90 2.071 19 0.00 7.03 20.00 380.00 0.0025 2.940 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.829 4.197 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.00 2.121 20 0.00 7.03 20.00 400.00 0.0025 2.990 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.879 4.247 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.10 2.171 21 0.00 7.03 20.00 420.00 0.0025 3.040 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.929 4.297 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.20 2.221 22 0.00 7.03 20.00 440.00 0.0025 3.090 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 3.979 4.347 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.30 2.271 23 0.00 7.03 20.00 460.00 0.0025 3.140 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 4.029 4.397 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.40 2.321 24 0.00 7.03 20.00 480.00 0.0025 3.190 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 4.079 4.447 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.50 2.371 25 0.00 7.03 20.00 500.00 0.0025 3.240 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 4.129 4.497 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.60 2.421 26 0.00 7.03 20.00 520.00 0.0025 3.290 Trap 2.50 0.50 0.013 0.889 4.179 4.547 0.98 2.62 4.49 1.828 2.685 0.367 0.00250 0.00250 0.050 0.00 0.000 0.050
6.70 2.485 27 0.00 7.03 20.00 540.00 0.0025 3.340 Trap 2.50 0.50 0.013 0.875 4.215 4.596 1.00 2.57 4.46 1.782 2.734 0.381 0.00263 0.00256 0.051 0.00 0.000 0.051
6.90 2.672 27 4.94 7.03 4.94 544.94 0.0025 3.352 Trap 2.50 0.50 0.013 0.875 4.228 4.609 1.00 2.57 4.46 1.782 2.734 0.381 0.00263 0.00263 0.013 0.00 0.000 0.013
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48
5) CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Este trabalho teve a proposta de estudar uma bacia de detenção para o
amortecimento de cheias, com tempo de recorrência de 25 anos e verificar a
capacidade hidráulica do Rio Monjolo, em trecho a jusante do reservatório proposto
até o desague no rio Guerenguê, de forma a minimizar os impactos advindos de
eventos de precipitação na bacia do rio Guerenguê. O reservatório off-line e aberto
proposto localiza-se próximo a estrada do Outeiro e deve possuir uma área total de
14.000 m² de área e 2,5 m de profundidade, sendo capaz de armazenar 35.000 m³. O
reservatório contaria ainda com vertedor retangular de 10 m por 0,30 m e dois orifícios
circulares com diâmetro de 0,40 m.
A profundidade do reservatório foi escolhida de modo a permitir seu
funcionamento por gravidade, sem a necessidade de bombeamento.
Há necessidade de manutenção constante do orifício de fundo, do vertedor e
demais elementos constitutivos do reservatório, de forma a preservar sua eficiência.
De acordo com os resultados, a bacia de 35.000 m³ dimensionada reduz em
cerca de 73,6% a vazão de pico do hidrograma de projeto, passando de
aproximadamente 25,57 m³/s para 6,75 m³/s, além de retardar o pico em
aproximadamente 18 minutos.
Além disso, foi necessário propor um canal projetado de concreto que
suportasse a vazão de 13,78 m³/s, que é o somatório da vazão de saída do routing do
reservatório mais a vazão da convolução dos hidrogramas.
Desta forma, estas soluções reduziriam os impactos das enchentes ao
entorno do Rio Monjolo e beneficiaria a bacia do Rio Guerenguê.
Por fim, recomenda-se a elaboração de estudos mais detalhados, para
avaliação da viabilidade técnica e econômica do reservatório proposto e de suas
alternativas, possibilitando determinar a opção mais adequada a ser implantada na
bacia estudada.
49
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS – ASCE. Design and construction of urban stormwater management systems. New York: 1992.
CANHOLI, A. P. Drenagem Urbana e Controle de Enchentes. 1ª. ed. São Paulo:Oficina de Textos, 2005.
CERTU – Centre d’Etudes sur les Réseaux, les Transports, l’Urbanisme et les Constructions Publiques. La ville et son assainissement. Principes, méthodes et outils pour une meilleure intégration dans le cycle de l’eau. França : CERTU, 2003. 503 p.
FCTH. Manual de Drenagem e Manejo de Águas Pluviais. Aspectos Tecnológicos: Diretrizes para projetos. Volume III. Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica (FCTH). Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano (SMDU). São Paulo, p. 128. 2012c.
FONTES, A.R.M. e BARBASSA, A.P. Diagnóstico e Prognóstico da Ocupação e da Impermeabilização Urbanas. RBRH - Revista Brasileira de Recursos Hídricos Volume 8 n.2 Abr/Jun 2003, 137–147.
GOMES, C. A. B. de M. Drenagem urbana – Análise e proposição de modelos de gestão e financiamento. Tese (Doutorado em Saneamento, Meio ambiente e Recursos Hídricos) – Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 290 f., 2005.
HIDROSTUDIO. Plano Diretor de Águas Pluviais da cidade do Rio de Janeiro -Síntese da Modelagem Preliminar da Rede de Macrodrenagem. Relatório Parcial 1. Hidrostudio Engenharia. Fundação Rio Águas - Prefeitura da cidade do Rio de Janeiro. 2013.
LAZARO, T.M. Urban hydrology: a multidisciplinary perspective. Lancaste, PA, Technomic Publishing Company, ed revis. 1990.
MARQUES, C.E.B. Proposta de método para a formulação de planos diretores de drenagem urbana. 2006, 168p. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos. Publicação MRARH.DM-092/06. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília.
PAGE, Raphael. M. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e do Meio Ambiente) – Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, Niterói, p.26-31, 2017.
50
PORTO, R. L. L. Escoamento Superficial Direto. In: TUCCI, C. E. M.; PORTO, R. L.L.; BARROS, M. T. Drenagem Urbana. Porto Alegre: Editora da UFRGS/ABRH, 1995. Cap. 4, p. 107-165.
PORTO, Rubem. Drenagem urbana. Hidrologia: ciência e aplicação, v. 2, p. 805-847, 1993.
RIO ÁGUAS. Instruções Técnicas para Elaboração de Estudos Hidrológicos e Dimensionamento Hidráulico de Sistemas de Drenagem Urbana. Subsecretaria de gestão de bacias hidrográficas – Rio Águas, Secretaria Municipal de Obras,Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro. 2010.
SCS. Urban hydrology for small watersheds. SCS - SOIL CONSERVATION SERVICE. U.S. Department of Agriculture.Washington, DC, p. 164. 1986. (Technical Release n. 55).
SEMADENI-DAVIES, A.; HERNEBRING, C. e SVENSSON, G. The impacts of climate change and urbanization on drainage in Helsingborg, Sweden: Suburban stormwater. In: Journal of Hydrology, n. 350, p. 114-125. 2008.
TUCCI, C.E.M. et al. Drenagem Urbana. ABRH. Porto Alegre: Editora da Universidade/UFRGS, 1ª ed., 1995, p. 428.
TUCCI, Carlos E. M. (Org.). Hidrologia: ciência e aplicação. 4. ed. Porto Alegre: UFRGS-Faculdade de Agronomia, 2009. 943 p. (Coleção ABRH de recursos hídricos; v. 4).
TOMAZ, Plínio. Cálculos hidrológicos e hidráulicos para obras municipais, 2010. Disponível em: www.pliniotomaz.com.br/. Acesso em 30 de set. 2017.
URBONAS, B.; STAHRE, P. Stormwater detention for drainage, water quality and CSO management. New Jersey, PTR – Practice Hall, Inc., 1990.
WALESH, S.G. Urban surface water management. New York, 1989.