sdru aguas parasitas

Águas parasitas* em Redes de

Drenagem. Origem. Deteção.

Influência. Problemas. Quantificação

* Também designadas por águas infiltradas, caudais de infiltração, águas ou afluências indevidas

SDRU Ano Letivo 2013/2014 José Carlos Tentúgal Valente 1

ORIGEM E PROBLEMA

A existência de volumes de águas parasitas – entendidos

como volumes adicionais e supervenientes aos efluentes

domésticos e industriais e que são recolhidos pelas Redes

de Drenagem do tipo separativo, são um fator negativo

na exploração das mesmas com consequências de vária

ordem (hidráulica, sanitária, ambiental, social e

económica).

Nas Redes de Drenagem do tipo unitário, ainda

existentes em muitas áreas dos aglomerados e embora a

sua afluência constitua um transtorno, têm de ser aceites.


CAUSAS

Como causas principais para a ocorrência deste tipo de

problemas há a considerar os seguintes fatores, aspetos ou

conjunto de situações:

• Pluviosidade elevada

• Existência de ligações pluviais às redes de

drenagem domésticas (indevidas)

• Proximidade do nível freático

• Estado de conservação da rede • Existência de redes unitárias em áreas de montante


CAUSAS

Pode então resumir-se que nas ocorrências indevidas ou

indesejáveis em sistemas separativos domésticos de águas

residuais, incluem-se designadamente as seguintes:

• águas pluviais (escoamento direto);

• águas de infiltração (escoamento indireto);

• efluentes comerciais ou industriais, de unidades não

licenciadas.


CAUSAS (cont)

Destas ocorrências indevidas, as duas primeiras apresentam origem e distribuição temporal e espacial diversas, e são: • Em termos de volumes afluente ao sistema, são, em regra

relevantes, a infiltração e as afluências pluviais; • Em termos de carga poluente estas afluências são, em

regra, pouco significativas.

A detecção de descargas de águas residuais de unidades industriais não licenciadas, por ação negligente ou intencional, corresponde a uma situação controlável por ação de fiscalização direta e, portanto, mais simples de resolver.


DISPOSIÇÕES REGULAMENTARES DO DR 23/95

No seu Artigo 126º, o DR 23/95 aponta alguns valores de caudais

a considerar no dimensionamento hidráulico de coletores mas e

só e apenas na perspetiva de dimensionamento. São indicações

muito vagas e sem grande ligação à efetiva realidade dos casos

práticos.

E para efeitos de faturação o preceituado não tem implicações.


Artigo 126.º Caudais de infiltração

1 – Os caudais de infiltração provêm da água existente no

solo e devem ser cuidadosamente ponderados no projecto de

novos sistemas de drenagem

2 – O valor dos caudais de infiltração é função das

características hidrogeológicas do solo e do tipo e estado de

conservação do material dos colectores e das juntas

3 – Nos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas e

industriais deve ser minimizada a sua afluência à rede

através de procedimentos adequados de projecto, selecção

de materiais e juntas disposições construtivas.


Artigo 126.º Caudais de infiltração

4 – Desde que não se disponha de dados experimentais locais ou de

informações similares, o valor do caudal de infiltração pode considerar-

se:

a) Igual ao caudal médio anual, nas redes de pequenos aglomerados com

colectores a jusante até 300 mm;

b) Proporcional ao comprimento e diâmetro dos colectores, nas

redes de médios e grandes aglomerados; neste último caso, quando

se trate de colectores recentes ou a construir, podem estimar-se

valores de caudais de infiltração da ordem de 0,500 m3/dia, por

centímetro de diâmetro e por quilómetro de comprimento da rede

pública, podendo atingir-se valores de 4 m3/dia, por centímetro e por

quilómetro, em colectores de precária construção e conservação.

c) Os valores referidos nas alíneas a) e b) podem ser inferiores

sempre que estiver assegurada uma melhor estanquidade da rede,

nomeadamente no que respeita aos colectores, juntas e câmaras de

visita.


Económico/Financeiro

Social

Ambiental Saúde Pública

Impacto da afluência de volumes parasitas

Técnico / Hidráulico

IMPACTOS

Que impactos tem a existência e a afluência deste tipo de volumes na

exploração das infraestruturas de drenagem, elevação, interceção e

tratamento dos sistemas públicos?


Impactos Técnico/Hidráulico pois conduzem:

• à redução da capacidade de transporte disponível (promovendo o aumento da probabilidade de entrada em carga do colector, da ocorrência de inundações e de descargas); • a agravamento do risco de ocorrência de velocidades de escoamento excessivas (e consequente deterioração das infra-estruturas de drenagem); • à entrada de sedimentos nos colectores (aumentando o fluxo de material sólido e potenciando a danificação das infra- estruturas de drenagem); • à redução da eficiência das infraestruturas de tratamento (nomeadamente, redução do rendimento da decantação primária e secundária, e dificuldades de gestão de produção de lamas).

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Impacto Social e Ambiental

• ao nível da descarga de “excedentes” não tratados para o meio recetor (contaminação de massas de água); • por ocorrência de extravasamento de águas residuais para as vias públicas, através de câmaras de visita e ramais de ligação (podendo causar danos materiais e pessoais); • presença e odores indesejados associados a ligações indevidas de sarjetas de passeio e sumidouros não sifonados.


Impacto Económico

• Por deterioração das infra-estruturas de drenagem e

consequente diminuição do respectivo período de vida útil, e pelo agravamento global de custos de operação e de manutenção de infra-estruturas (aumento dos custos com reagentes e com energia);

• Por acréscimos de custos relativos a faturação entre entidades gestoras quando existe separação das mesmas (alta e baixa) gerando dificuldades na responsabilidade da sua atribuição;

• Por acréscimo de custos de exploração.

Saúde Pública, em resultado dos efeitos ambientais com

eventuais contaminações pontuais dos solos e das reservas

aquíferas.


Exemplo 1


Exemplo 2


Exemplo 3 e 4


Exemplo 5


Exemplo 6


EVOLUÇÃO TEMPORAL

As afluências indevidas tendem a agravar-se com:

• a idade das infra-estruturas;

• com o aumento de solicitações, em termos de acréscimo

da área de atendimento e do número de ligações.

Frequentemente, essas situações tornam-se críticas a médio e

longo prazo, aos níveis técnico-construtivos, económicos e

sociais.


AFLUÊNCIA INDEVIDA DE INFILTRAÇÃO

Define-se como infiltração a entrada de afluências com origem subterrânea. Tem lugar, quando, cumulativamente ou não:

• os níveis freáticos são elevados (acima da soleira dos colectores) • o estado de construção e/ou operação das infra-estruturas é deficiente.

Depende e acontece quando:

• da ocorrência de eventos de precipitação e/ou da variação de marés, uma vez que destas podem depender os níveis freáticos; • pode ocorrer durante todo o ano, em função das flutuações dos níveis freáticos.


AFLUÊNCIA INDEVIDA DE INFILTRAÇÃO (cont.)

A magnitude da infiltração apresenta variação tipicamente

sazonal, embora possam ter tendência clara a aumentar após

precipitações de duração prolongada, e a reduzir em períodos

prolongados de estiagem.

A ocorrência de infiltração pode verificar-se quer ao nível do

sistema em “baixa”, nas ligações domésticas ao colector, ao longo

dos colectores ou nas câmaras de visita, quer ao nível do sistema

em “alta”.

Pensa-se poder ser mais relevante a ocorrência de infiltração nos

sistemas em “alta”, pelo facto dos colectores se encontrarem, em

geral, a cotas mais baixas, frequentemente próximo das linhas de

vale ou linhas de água.


AFLUÊNCIA INDEVIDA DE ORIGEM PLUVIAL

Define-se afluência pluvial indevida à entrada de afluências com origem

na ocorrência de precipitação e resultantes do escoamento directo.

Em situações, não comuns, a rede de drenagem doméstica separativa

é concebida para recolher parte das águas pluviais da área de

atendimento (por exemplo de logradouros interiores ou de pátios),

devido a condicionalismos de cotas ou de distâncias dos colectores

públicos pluviais - nesses casos, a rede é definida como pseudo-

separativa, e a contribuição pluvial não deve ser considerada como

indevida, embora possa ser considerada indesejável.

De referir que num sistema unitário, a entrada de caudais pluviais não

pode, por definição, ser considerada uma afluência indevida, uma vez

que as infra-estruturas devem ser dimensionadas para receber os

caudais pluviais.


AFLUÊNCIA INDEVIDA DE ORIGEM PLUVIAL (cont)

A afluência pluvial indevida ocorre quando:

• existem ligações erróneas ou trocadas entre ramais

de sumidouros da rede pública e das redes prediais ao

sistema separativo doméstico;

• mistura de caudais pluviais com domésticos na rede

predial (parcial ou totalmente);

• ligações erróneas ou trocadas entre colectores pluviais e

colectores domésticos;

• através das tampas de câmaras de visita dos colectores domésticos.


AFLUÊNCIA INDEVIDA DE ORIGEM PLUVIAL (cont)

A entrada indevida de caudais pluviais ocorre, em regra, mais

significativamente nas redes de drenagem doméstica dos

sistemas em “baixa” atendendo à:

• maior concentração de câmaras de visita;

• maior extensão de colectores;

• ocorrência frequente de ligações ilegais de ramais

pluviais domiciliários e sumidouros à rede “separativa”

doméstica.


COMO CONCLUSÃO E COMO OBJETIVOS PRINCIPAIS

A minimização de afluências indevidas deverá, deste

modo, constituir uma preocupação relevante e

constante no âmbito da gestão dos sistemas de

drenagem e de tratamento de águas residuais, dados os

benefícios que podem resultar em termos de redução

de custos de exploração, melhoria da eficiência dos

serviços prestados e rentabilização das infra-estruturas

existentes, redução de riscos ambientais e sociais.


MÉTODOLOGIA PARA ESTIMAR CAUDAIS DE INFILTRAÇÃO Não há métodos ou fórmulas – mais ou menos de índole experimental, que permitam a quantificação, mesmo que aproximada, dos valores de volumes infiltrados num determinado período de tempo. São múltiplos os fatores e as variáveis intervenientes. O melhor “caminho” é o experimental. Como regras básicas podem adotar-se as seguintes:

• Para cada caso concreto realizar medições e observar/fiscalizar localmente; • Período de observação no mínimo de 15 dias em período seco; • Quantificação da infiltração base através do caudal mínimo registado no período nocturno (que, em regra, ocorre entre as 0:00 e as 6:00 horas).


MÉTODOLOGIA PARA ESTIMAR CAUDAIS DE INFILTRAÇÃO

(cont)

Efectivamente, devem ser adoptados períodos de tempo

alargados, uma vez que os impactos da infiltração que

ocorrem nos sistemas de drenagem de águas residuais são, a

maioria das vezes, lentos e retardados.

BERTRAND e KRAJEWSKI et al. (2004) referem, num estudo

sobre avaliação de infiltração em colectores, um período

mínimo de avaliação de 6 a 10 dias de tempo seco.



(cont)

Como notas há a referir que:

• nos casos de bacias de pequena dimensão, o caudal de

afluência doméstica nocturno poderá ser nulo e, assim, o caudal

de infiltração ser, assim, igual ao caudal mínimo registado no

período nocturno;

• Em redes de maior extensão, a utilização deste método

pode sobrestimar o valor de infiltração, na medida em que

poderá ocorrer um efeito de atenuação do padrão diário, de

montante para jusante, devido principalmente ao desfasamento

entre o padrão diário do escoamento no colector principal e o

dos coletores afluentes.



(cont)

• A magnitude da infiltração apresenta variação tipicamente

sazonal, em função das flutuações do nível freático. Deste

modo, o período de medição pode não ser representativo da

infiltração que realmente ocorre durante todo o ano.

Como nota final, Cohen, 1998 (citado em Cardoso et. al.,2002),

refere que o caudal nocturno é em média, cerca de 8 a 12% do

caudal médio diário de tempo seco para bacias urbanas, embora esta

proporção possa ser superior por efeitos de caudais industriais ou

outras afluências com alguma constância no tempo.


METODOLOGIA PARA ESTIMAR AS AFLUÊNCIAS

INDEVIDAS DE ORIGEM PLUVIAL

A quantificação da afluência pluvial (Vp), que aflui

indevidamente ao sistema de drenagem de águas residuais

domésticas será efectuada por subtração do volume médio de

tempo seco (Vmts) ao “volume total afluente ao colector” por

ocorrência de determinado evento de precipitação (Vtc), como

ilustra a figura exemplificativa.

Este volume depende de forma significativa das características

dos eventos de precipitação, nomeadamente intensidade,

duração do evento e tempo seco que precedeu cada evento.



INDEVIDAS DE ORIGEM PLUVIAL (cont)

Exemplo de registo de evento

Vp = Vtc – Vmts




Dificuldades:

• Caraterização de um evento. O que é em termos temporais? Até onde se consideram os seus efeitos?

• Disponibilidade de equipamento de medição de caudal e de pluviosidade, sobretudo em termos de número;

• Necessidade de registos temporais contínuos e prolongados;


MÉTODOLOGIA PARA ESTIMAR AS AFLUÊNCIAS



EXEMPLO DE RELATÓRIOS DE TRABALHO DE CAMPO AFLUÊNCIAS INDEVIDAS DE INFILTRAÇÃO

Coletores:

Anomalia 01 - Fissura (superficial), fenda ou fractura.

Anomalia 02 - Deformação. Alteração da forma original da secção do

colector, podendo distinguir-se deformações horizontais e deformações

verticais. Principalmente aplicado a colectores de materiais flexíveis.

Anomalia 03 - Colapso ou rotura.

Anomalia 04 - Desgaste originado por ataque químico (corrosão química ou

microbiológica) ou por acção física (abrasão, cavitação, etc.).

Anomalia 05 - Deslocamento de juntas. Quando se observam movimentos

relativos entre juntas de tubagens adjacentes. Em regra, apenas se

observam deslocamentos longitudinais superiores a

10 mm.

Anomalia 06 - “Intrusão” de raízes.


Com auxílio

de

visualização

EXEMPLO DE RELATÓRIOS DE TRABALHO DE CAMPO

AFLUÊNCIAS INDEVIDAS DE INFILTRAÇÃO (Cont.) Ramais de ligação de sistemas prediais:

Anomalia 09 - Ligação indevida de sistema de drenagem periférico

de água de infiltração, proveniente de caves e zonas baixas.

Anomalia 10 - Falta de estanquidade ao longo da tubagem do ramal doméstico

e/ou na ligação ao colector principal doméstico.

Câmaras de visita e de ramal:

Anomalia 11 - Falta de estanquidade nas juntas dos anéis pré-fabricados.

Anomalia 12 - Falta de estanquidade entre o cone e o corpo da câmara de

visita.

Anomalia 13 - Falta de estanquidade das juntas entre blocos de alvenaria ou

pedra.

Anomalia 14 - Falta de estanquidade entre o topo do cone e o aro da tampa.

Trata-se de um local muito vulnerável à degradação acelerada, dada as

diferenças de propriedades dos materiais e as intensas solicitações dinâmicas do tráfego.


EXEMPLO DE RELATÓRIOS DE TRABALHO DE CAMPO

(cont)

AFLUÊNCIAS INDEVIDAS DE ORIGEM PLUVIAL A afluência pluvial indevida ou indesejável num sistema de drenagem de

águas residuais também pode ter diversas causas, nomeadamente:

Colectores:

Anomalia 20 - Ligação indevida de coletor pluvial ao coletor “separativo”

doméstico.

Anomalia 21 - Ligação de coletor unitário ou pseudo-separativo ao coletor

“separativo” doméstico.


EXEMPLO DE RELATÓRIOS DE TRABALHO DE CAMPO (cont)

AFLUÊNCIAS INDEVIDAS DE ORIGEM PLUVIAL Ramais de ligação de sistemas prediais:

Anomalia 24 - Ligação indevida de ramal pluvial domiciliário ao coletor

“separativo” doméstico. Os ramais pluviais ligados indevidamente podem

corresponder a coletores de drenagem de pátios ou parques de

estacionamento, que não apresentam disponibilidade de ligação gravítica

ao coletor pluvial, implantado a cotas superiores ao colector doméstico.

Anomalia 25 - Ligação indevida de ramal unitário ao coletor “separativo”

doméstico.

Câmaras de visita e de ramal: Anomalia 27 - Tampa danificada.

Anomalia 28 - Tampa ventilada. Anomalia 29 - Tampa com encaixe defeituoso


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