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M O D EL AÇÃO H ID R OLÓG ICA E H ID R ÁU L ICA D E U M S IS TEM A D E D R EN AG EM D E U M A
ZO N A U R B AN A D E LUAN DA
CACUACO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
LOCALIZAÇÃO
REPÚBLICA DE ANGOLA
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
CACUACO
LOCALIZAÇÃO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
Cacuaco
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
LUANDA
REPÚBLICA
DE
ANGOLA
LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA DE CACUACO
O município de Cacuaco situa-se na província de
Luanda, em Angola.
Efetua fronteira com os municípios de Luanda e
Cazenga (a Oeste), Viana (a Sul), Icolo e Bengo (a
Sudeste) e com o rio Bengo (a Norte).
ICOLO E BENGO
QUIÇAMA
BELAS
VIANA
LUANDA
CAZENGA
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
ANTECEDENTES E ENQUADRAMENTO
Elevados riscos humanos (afogamento) e materiais em
causa.
Valas em terra muito degradadas e onde existe a
acumulação generalizada de lixo nas proximidades
das linhas de água.
Passagens hidráulicas subdimensionadas, obstruídas
e em mau estado de conservação.
Acentuado assoreamento e risco de inundação
alargada.
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
PROBLEMAS CRÍTICOS DE INUNDAÇÃO NA REGIÃO METROPOLITANA DE LUANDA
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
ESTRADA
COMANDANTE
KIMA KIENDA
LIMITES DE
PROPRIEDADE
EXISTENTES
ARRUAMENTOS E
PROPRIEDADES
EXISTENTES
261 ha
ÁREA DE INTERVENÇÃO
DE CACUACO
Zona com carácter
residencial e urbano.
Estrutura urbana com um
tipo de assentamento de
génese clandestina.
Inexistência de
planeamento.
Conflito com canais de
linhas de água existentes.
Presença de alguns
troços de coletores
unitários, que recolhem
uma pequena parte dos
esgotos e águas pluviais.
ANTECEDENTES E ENQUADRAMENTO
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
EIXO DE LINHA DE
ÁGUA
(LEITO QUITANGA)ANÁLISE DOS
RESULTADOS
EIXO DE LINHA DE ÁGUA
(EXISTINDO SOBREPOSIÇÕES DE
VEDAÇÕES E ARRUAMENTOS)
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
MIKE FLOOD
ANTECEDENTES E ENQUADRAMENTO
REPÚBLICA DE ANGOLA
COUPLED 1D-2D APPROACH
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
EFFECTIVE RAINFALL
MIKE 21
2D MODEL
MIKE URBAN
1D MODEL
DO
MA
IN
DO
MA
IN
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
GERAÇÃO DAS BACIAS E SUB-BACIAS
HIDROGRÁFICAS (CATCHMENT AREAS)
Área de intervenção inserida na vertente
atlântica, a sul do rio Bengo.
Zona dividida por uma cumeada e servida
por três linhas de água principais e ainda
alguns pequenos afluentes.
ESTUDO HIDROLÓGICO
REPÚBLICA DE ANGOLA
Bacia
hidrográfica
Área
(km2)
Declive
médio (%)
Tempo de
concentração (h)
Leito Lamassa 13,51 1,22 3,26
Leito Féu 6,98 1,25 2,16
Leito Quitanga 4,01 1,42 1,88
Afluente ao
Leito Féu0,65 1,48 0,68
Afluente ao
Leito Quitanga0,97 1,36 0,91
Leito
Quitanga
Leito Féu
Leito
Lamassa
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
ESTUDO HIDROLÓGICO
REPÚBLICA DE ANGOLA
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
2 - Curvas IDF
associadas a cada
período de retorno
3 - Construção de Hietogramas de
precipitação total de blocos alternados
com máximos centrados (D=TC)
1 - Seleção e
tratamento de dados
udométricos
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
4 - Modelação
Hidrológica
5 - Obtenção de séries de
escoamento para fronteiras com
entrada de escoamento e de
hietogramas de precipitação útil
(escoamento) para aplicação a
toda a superfície 2D (.dfs0)
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
MODELO DIGITAL DO TERRENO
REPÚBLICA DE ANGOLA
IMPORTÂNCIA DO MODELO DIGITAL DO TERRENO
A topografia determina a direção e velocidade do escoamento superficial.
Importância da resolução espacial da malha de cálculo computacional da superfície
de escoamento na delimitação das zonas inundáveis.
Compatibilização dos limites do modelo com as diferentes origens de água afluentes
e secções de saída do modelo.
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
MODELO DIGITAL DO TERRENO
REPÚBLICA DE ANGOLA
CONSTRUÇÃO DO MODELO DIGITAL DO TERRENO (SITUAÇÃO FUTURA)
Utilização do ArcGIS para análise espacial da hipsometria,
declividade e formas de relevo da área de intervenção.
Inserção de linhas de quebra como forma de controlo da
interpolação e triangulação dos pontos notáveis do terreno.
Adequação do modelo à drenagem urbana projetada, acordo com
o posicionamento e implantação da rede coletora pluvial
Integração da estrutura viária nas
simulações da situação futura e
outras modelações de terreno
previstas em obra
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
IMPORTAÇÃO DA
MESH CRIADA NO
MIKE 21
CONFIGURAÇÃO DO MODELO 1D – MIKE URBAN
MODELO HIDRÁULICO
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
LOCALIZAÇÃO
Implantação ao longo do eixo dos arruamentos, com declives variáveis na procura
de soluções com menor impacte na infraestruturas de drenagem.
Diâmetros dos coletores projetados entre 300 mm e 1800 mm.
Comprimento total de rede modelada: 40,8 km.
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
CONFIGURAÇÃO DO MODELO 2D – MIKE 21
Uso de uma malha de alta resolução (Batimetria) para
obter o melhor DEM possível.
Dada a dimensão da área de intervenção e tempo
disponível (reduzido), a área modelada foi separada em
dois modelos distintos.
REPÚBLICA DE ANGOLA
MODELO HIDRÁULICO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
PORMENORES DE MODELAÇÃO DA MESH – MIKE 21
REPÚBLICA DE ANGOLA
Ajustamento da malha triangular
irregular (Mesh), de modo a
representar melhor a forma e a
orografia do terreno conjugado
com as rasantes finais da rede
viária.
Passagens hidráulicas e valas de
drenagem integradas no modelo
bidimensional
MODELO HIDRÁULICO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
MODELO HIDRÁULICO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
CONDICÕES DE FRONTEIRA – MIKE 21
Configuração de entradas e saídas de caudal no
sistema modelado (.dsf0).
Hietograma de precipitação útil aplicado diretamente
na superfície de terreno (.dsf0).
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
COEFICIENTES DE RESISTÊNCIA AO ESCOAMENTO – MIKE 21
MODELO HIDRÁULICO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
Criação de informação Raster e importação para o MIKE 21 (.dsf2).
Variação ao longo do domínio da área de intervenção dos coeficientes de
resistência ao escoamento.
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
MODELO HIDRÁULICO
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
MODELO
HIDRÁULICO
LOCALIZAÇÃO
LIGAÇÃO DOS NÓS ENTRE OS MODELOS – MIKE FLOOD
Estabelecimento de ligações dos nós às células
superficiais da malha triangular que define o terreno.
Regulação do caudal máximo transferido entre os
modelos 1D e 2D consoante o número de sarjetas
implantadas nas vias.
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANÁLISE DOS RESULTADOS
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – MOUSE RESULTS (T=5 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
O dimensionamento dos coletores traduziu-se numa análise de modo iterativo dos
resultados da simulação (T=5 anos).
Eliminação das zonas de inundação e cumprimento dos critérios hidráulicos
estabelecidos para o dimensionamento.
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – PROFUNDIDADES DE ESCOAMENTO (T=5 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
Extensão da inundação na corrida com T = 5 anos. Alturas de escoamento (>0,10 m) com
alturas máximas acima de 1,8 m.
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – PROFUNDIDADES DE ESCOAMENTO (T=5 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
VIDEO DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – PROFUNDIDADES DE ESCOAMENTO (T=100 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – PROFUNDIDADES DE ESCOAMENTO (T=100 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
Extensão da inundação na corrida com T = 100 anos. Alturas de escoamento (>0,10 m) com
alturas máximas acima de 3,25 m.
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – PROFUNDIDADES DE ESCOAMENTO (T=100 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO HIDRÁULICA – VELOCIDADES DE ESCOAMENTO (T=100 ANOS)
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
Distribuição do campo de velocidades na corrida com T = 100 anos. Variação da velocidade
entre cerca de 0,5 m/s e 3,5 m/s ao longo da malha de terreno, sendo maior nas zonas mais
profundas dos leitos e nas zonas onde ocorrem estrangulamentos da secção de escoamento.
REPÚBLICA DE ANGOLA
ANTECEDENTES E
ENQUADRAMENTO
ESTUDO
HIDROLÓGICO
MODELO DIGITAL
DO TERRENO
LOCALIZAÇÃO
MODELO
HIDRÁULICO
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Metodologia inovadora na modelação de sistemas de drenagem urbana.
O benefício da utilização de modelos 1D-2D na interação do escoamento entre
os sistemas sob condições de cheias excecionais.
Informação detalhada e completa sobre o fluxo de escoamento nas diferentes
direções vetoriais e variáveis no espaço e no tempo.
A importância do mapeamento de risco na definição dos corredores de proteção
de linhas de água e dos usos das zonas marginais dos leitos das linhas de água.
Requerimento de significativa informação topográfica detalhada com resolução
adequada.
O tempo de simulação deve ser ponderado em função do detalhe pretendido da
malha de terreno bidimensional e dos resultados espectáveis da modelação.
Integração e validação destes tipo de modelos nos planos de gestão de risco e
minimização da repercussão das cheias excecionais em áreas urbanas.
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016
www.tpfplanege.com
Obrigado pela vossa atenção!
REPÚBLICA DE ANGOLA
Departamento de Hidráulica Urbana e Saneamento
SEMINÁRIO MIKE | DHI / LNEC | MARÇO 2016