sistemas de drenagem de Águas pluviais bacias ducp...• à entrada da bacia de retenção ... •...

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

� BACIAS DE RETENÇÃO

Bacias

�Vantagens

• Custo• Flexibilidade de ampliação

�Objectivos – ART. 176º

• redução dos riscos de inundação

DU - 42

• criação de zonas de lazer (para a pesca e canoagem…)• criação de reservas de água (agricultura, combate a incêndios, indústria, limpezas

municipais - arruamentos e parques…)• protecção do meio ambiente (redução de SST e matéria orgânica)

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS Bacias

• quanto à implantação - bacias a céu aberto a secocom nível de água permanente

�Tipos – ART. 177º

• quanto à localização - bacias em série (“online” e “offline”)- bacias em paralelo

(relativamente ao colector ou vala de acesso)

DU - 43

com nível de água permanente

- bacias enterradas (reservatórios)

A seco ou não? Opção em função de:

• objectivos (qualidade da água, recreio,…)• nível e flutuações sazonais do aquífero subjacente• permeabilidade• disponibilidades financeiras

Bacias a seco ⇒⇒⇒⇒ menores exigências em termos construtivos financeirosnão requerem níveis freáticos elevados (“alimentação constante”)


�Constituição – ART. 178º

• Corpo da bacia fundo e bermas de terra

taludes revestidos com cobertura vegetal (integração paisagística)

• Dispositivos de descarga descarga de fundoobra de entrada e de saídacolector

• Dispositivos de segurança descarregador de superfície

DU - 44

� Implantação da bacia de detenção

• aproveitar zona com depressão natural (aprofundar!)

• à entrada da bacia de retenção ⇒⇒⇒⇒ construir uma câmara em betão (evitar odescalçamento da conduta e/ou a sua obstrução com terra e outros sedimentos)

• traçar perfis transversais e longitudinais para construir a curva de volumesarmazenados (calcular volume de água armazenado para diversas alturas de água)

• verificar para que altura de água se assegura o volume de dimensionamento


�Aspectos construtivos – ART. 180º

Bacia a seco

DU - 45

• inclinação do fundo ≥≥≥≥ 5/100 (evitar a formação de zonas alagadas);

• inclinações máximas dos taludes das bermas de 1/6 ou 1/2

(respectivamente para os casos de acesso público ou não).


Bacia com nível de água permanente:

DU - 46

• altura de água mínima de 1,5 m (evitar um excessivo desenvolvimento de plantas aquáticas e de assegurar eventual vida piscícola)

• garantir um tratamento conveniente das bermas (taludes relvados, etc…)


�Qualidade da água

Melhoria da qualidade das águas afluentes

Ocorrem transformações de natureza física, química e microbiológica

• sedimentação dos sólidos em suspensão ⇒⇒⇒⇒ redução da turvação da água

⇒⇒⇒⇒

Efeitos típicos:

DU - 47

• variação do OD da massa líquida ⇒⇒⇒⇒ balanço entre os “inputs” (rearejamento efotossíntese) e o consumo

• variação da concentração de nutrientes (N, P) ⇒⇒⇒⇒ efeito das plantas

• redução de microrganismos ⇒⇒⇒⇒ radiação solar, competição biológica,temperatura e sedimentação


�Dimensionamento hidráulico – ART. 179º

• Objectivo: determinar o volume de armazenamento necessário para que orespectivo caudal efluente seja semelhante ao que ocorreria nabacia natural (AI = 0 %).

• T = 10 a 50 anos (usualmente)

DU - 48

Método simplificado (ABREU, 1983) ou método holandês

• Baseia-se no conhecimento das curvas IDF da precipitação na zona em estudo

• Permite calcular o volume necessário para armazenar o caudal afluente resultante daprecipitação crítica, de período de retorno T, para garantir um caudal constante q, correspondente à capacidade máxima de vazão da estrutura de drenagem a jusante.

• Método expedido ⇒ adequado ao pré-dimensionamento da bacia de retenção.

• Dados: A, C da bacia drenadaparâmetros da curva IDF

caudal efluente q (constante) ⇒ procedimento não conservativo


DU - 49


Método de PULS

• Baseia-se na resolução numérica da equação da conservação dos volumes ou equação de continuidade aplicada à bacia de retenção

• Permite resolver as situações mais complexas (ex.: não constância do caudal descarregado)

• Dados: hidrograma de escoamento de entrada ou afluentelei de descarga do caudal efluentelei de armazenamento

DU - 50

∆⋅

+−

∆⋅

+=∀−∀⇔∀−∀=∀∆ ++

+ tQQ

tQQ ididiaia

ihihse 221,,1,,

,1,

( ) 1,1,,,1,, 22 +++ ∀⋅+=∀⋅+∆⋅−+ ihidihidiaia QtQQQ

logo ⇒⇒⇒⇒

⇒⇒⇒⇒

Termos conhecidos Função de h(i+1), a única incógnita

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

� CÂMARAS DRENANTES

�Finalidade

• armazenamento e infiltração das águas pluviais;

� solução económica e eficaz, adequada a zonas de solo permeável;

�Tipos

DU - 51

SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS Câm. Drenantes

�Capacidade (factores de que depende)

• dimensão da bacia a drenar;

• características pluviométricas da zona em estudo;

• grau de impermeabilização do solo;

• declive médio da bacia drenada;

• condutividade hidráulica dos solos.

DU - 52

�Desvantagens

• não se adequa a solos argilosos, siltosos ou areno-siltosos

• risco de contaminação dos aquíferos provocado por mistura das águas residuaiscom águas pluviais

• elevados encargos associados à manutenção e exploração (limpeza periódica)

• elevada dificuldade de reabilitação

� caudais percolados aumentam com o incremento de carga de água no interiordas câmaras (na ausência de colmatações).


�Constituição

• anéis pré-fabricados

• construídas cuidadosamente� percolações pelo fundo� infiltrações pelas juntas, entre anéis

• devem ser visitáveis

DU - 53

� localizadas em zonas decotas de terreno ≈≈≈≈ iguais

� ramais de ligação

� inclinação mínima de 1/D(assegurar auto-limpeza)

� colocados a cotas que garantam amobilização da capacidade total dascâmaras drenantes


�Dimensionamento hidráulico

Hipóteses admitidas

• linearidade entre a carga hidráulica no fundo da câmara e o caudal percolado

• aplicação do método racional generalizado para determinação do máximo caudal(para um dado T)

• constância no caudal afluente a cada câmara durante a precipitação crítica e narespectiva intensidade de precipitação

• enchimento total da câmara, no caso da ocorrência da precipitação crítica

DU - 54

• enchimento total da câmara, no caso da ocorrência da precipitação crítica

Expressões de cálculo (ESCRITT, 1947)


Metodologia de cálculo

DU - 55

MODELAÇÃO DE SISTEMAS DE SANEAMENTO

DU - 56

MODELAÇÃO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE SISTEMAS DE SANEAMENTO

�Tipos de modelos

• Modelos determinísticos (formulados segundo regras de causalidade, que pressupõemum total conhecimento do sistema) vs probabilísticos (baseados em amostrasaleatórias ou em correlações observadas em determinadas séries temporais).

• Modelos teóricos (ou fisicamente baseados) vs modelos conceptuais ou empíricos

� CLASSIFICAÇÃO DE MODELOS E ETAPAS DO PROCESSO DE MODELAÇÃO

DU - 57

• Modelos teóricos (ou fisicamente baseados) vs modelos conceptuais ou empíricos(que recorrem à representação simplificada dos processos físicos, com base emresultados obtidos experimentalmente).

• Modelos de regime permanente (em que todas as variáveis e parâmetros sãoindependentes do tempo) vs modelos dinâmicos (analisam a evolução temporal dasdiferentes variáveis).

• Modelos analíticos (recorrem a instrumentos de matemática clássicos e permitem amodelação contínua, obtendo-se soluções em qualquer ponto do domínio) vs modelosnuméricos (que conduzem a modelos discretos no espaço e/ou no tempo ⇒ apenas seobtêm soluções em pontos pré-determinados).

• Modelos distribuídos (em que os parâmetros variam espacialmente) vs modelosagregados.


► “Black box model” - modelos empíricos, simplificados, que reproduzem a resposta do sistema.

► “White box model” - modelos determinísticos que representam os processos mais relevantes através de equações diferenciais.

► “Grey box model” - modelos intermédios, baseados em simplificações das leis físicas.

�Etapas do processo de modelação

DU - 58

• Definição do problema: processos a modelar, variáveis respectivas, e objectivos do modelo

• Recolha de informação disponível

• Selecção do modelo: equações que traduzam os processos atendendo aos objectivos

• Definição de condições iniciais e de condições de fronteira para todas as variáveis dos processos

• Representação das equações diferenciais de forma discreta, através de métodos numéricos;

• Desenvolvimento do código e “debugging”

• Calibração e validação do modelo

• Aplicação do modelo


� MODELAÇÃO DE COMPORTAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM

�Modelos

• Incluem aspectos hidráulicos e hidrológicos.

• Permitem a simulação dinâmica de:

DU - 59

► escoamento superficial;► escoamento nos colectores (com superfície livre e em pressão);► qualidade da água e transporte de poluentes.

• Aplicação amplamente divulgada:

► dimensionando as infra-estruturas (i.e.: mitigação de inundações e controlo dedescargas directas de excedentes);

► estimar cargas poluentes;► avaliar a eficácia de soluções de controlo na origem.


� PRINCÍPIOS DE DESENVOLVIMENTO E FORMULAÇÃO DE MODELOS

�Escoamento superficial

• Curvas tempo-área

• Modelo de reservatório

• Modelo de reservatório não linear ou modelo cinemático

DU - 60

�Propagação do escoamento na rede de colectores

• Equações de Saint Venant

Lqt

A

x

Q=

∂

∂+

∂

∂

0=

∂

∂+

∂

∂⋅+⋅⋅+

−

∂

∂⋅⋅

x

QV

t

QJAi

x

hA

βργγ

Integração na vertical das equações:

da continuidade ⇒⇒⇒⇒

da quantidade de movimento ⇒⇒⇒⇒

ou modelo cinemático

• Modelo do hidrograma unitário (UHM)


�Propagação do escoamento na rede de colectores

• Equações de Saint Venant

Lqt

A

x

Q=

∂

∂+

∂

∂

0=

∂

∂+

∂

∂⋅+⋅⋅+

−

∂

∂⋅⋅

x

QV

t

QJAi

x

hA

βργγ

Integração na vertical das equações:

da continuidade ⇒⇒⇒⇒

da quantidade de movimento ⇒⇒⇒⇒

DU - 61

► Modelo reservatório: considera apenas a equação da continuidade

► Modelo cinemático: aplicável a escoamentos em regime rápido (fórmula deManning Strickler)

► Modelo difusivo: modela o atrito no perímetro molhado, as forças degravidade e ignora a inércia.

► Modelo dinâmico: considera todos os termos da eq. Saint Venant (permite asimulação de transientes hidráulicos).

Condutas sobre pressão �� conceito de Preissmann


�Qualidade da água e transporte de poluentes

• Acumulação de poluentes (nos colectores e à superfície).

• Efeito de lavagem (“washoff”).

• Transporte de poluentes: acumulados à superfície e no interior dos colectores emtempo seco

DU - 62

tempo seco

efluentes domésticos e industriais.

• Processos químicos e biológicos: o colector como reactor!


� APLICABILIDADE DE MÉTODOS DE CÁLCULO E DE SIMULAÇÃO

Domínio de Aplicação Métodossimples/ de onda de onda

empíricos cinemática dinâmica

Dimensionamento de pequenos sistemas S S NR

Critérios de escolha de modelos hidráulicos para aplicação em sistemas de drenagem urbana(adoptado de EN 752-4, 2001 – referente a dimensionamento hidráulico e considerações ambientais):

DU - 63

Dimensionamento de grandes sistemas _ S NR

Verificação de desempenho, em termos de inundações _ _ S*

Verificação do comportamento hidráulico e ambiental de sistemas existentes _ S* S*

Concepção e dimensionamento de emissários e descarregadores de tempestade _ S* S*

Avaliação de impactos sobre o meio receptor (qualidade) _ S S*

Avaliação de impactos sobre o meio receptor (quantidade) _ S NR

Controlo em tempo real _ S NR

LEGENDA: S - aspectos hidrológicos tratados de forma simplificada; S* - aspectos hidrológicos tratados de forma simplificada ou detalhada; NR - em regra, não recomendável.

Para a verificação hidráulica recorre-se a modelos de simulação complexos,em que os input são hietogramas típicos e os output são hidrogramas decheia, alturas de escoamento e velocidades


� CARACTERIZAÇÃO SUMÁRIA DOS MODELOS EXISTENTES

Principais programas comerciais actualmente disponíveis:

►Flupol

►HydroWorks

►MOSQITO

►KOSIM

►HYDRA

DU - 64

►InfoWorks

►MOUSE

►SAMBA

►SWMM

►SIMPOL

(Descritos em detalhe no quadro seguinte)

►HYDRA

►SewerCAD

►XP-SWMM

►…


Processo Tipo de modelo Programa

Flu

pol

Hyd

roW

orks

/

Info

Wor

ks

MO

US

E

SA

MB

A

SW

MM

SIM

PO

L

Perdas hidrológicas perdas iniciais fixas S S S S S

perdas contínuas: coef. escoamento volumétrico S S S S S S

humedecimento do solo S

Modelos utilizados por programas de simulação de drenagem urbana :

DU - 65

humedecimento do solo S

retenção superficial S S

infiltração: fórmula de Horton S S S

fórmula de Green-Ampt S

evapotranspiração S

outras fórmulas de perdas contínuas S

Propagação do curvas tempo-área S

escoamento modelo do reservatório linear S S S

superficial modelo de reservatórios em cascata S

modelo cinemático/ modelo do reservatório não linear S S


Propagação do advecção S

escoamento na modelo de Muskinghum-Cunge S

rede de colectores modelo cinemático/ modelo do reservatório não linear S S

modelo difusivo S


Flu

pol

Hyd

roW

orks

/

Info

Wor

ks

MO

US

E

SA

MB

A

SW

MM

SIM

PO

L

DU - 66

equações completas de Saint Venant S S S

Poluentes no concentrações médias por evento (CME) S S S

escoamento distribuição lognormal das CME S

superficial acumulação: equação de potência S

equação de Michaelis-Menton S

equação exponencial (Alley e Smith, 1981) S S S S

arrastamento: exponencial (Sartor e Boyd; Jewell e Adrian) S S S

exponencial (Nakamura, 1990)

outras fórmulas S S

número de poluentes modelados 4 >10 >10 10 2modelação de poluentes com base em relações com os sedimentos S S S S


Propagação dos modelo do reservatório linear S

poluentes superficiais modelo do duplo reservatório linear S

Retenção de acumulação linear e diluição no volume da caixa de


Flu

pol

Hyd

roW

orks

/

Info

Wor

ks

MO

US

E

SA

MB

A

SW

MM

SIM

PO

L

DU - 67

Retenção de poluentes em sarjetas

acumulação linear e diluição no volume da caixa de retenção SN S

Transporte de eq. de transporte baseada: na lei de Shields S

poluentes nos no método de Ackers-White S

colectores no método de Vélikanov S

noutros métodos S

transformação/decaimento de poluentes N S S

equação de advecção S S S S

equação de advecção-dispersão S

- consideração de estruturas de sedimentação/tratamento S

SWMM

BENEFICIAÇÃO DE SISTEMAS UNITÁRIOS

DU - 68

BENEFICIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM UNITÁRIOS

� FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM UNITÁRIOS E PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ÁGUA

Sistema unitário típico:

Composto por:colectores unitáriosemissáriosdescarregadores

DU - 69

descarregadoresETAR

• �� variação de caudais transportados (ocorrência de precipitações)

⇒⇒⇒⇒ dimensionamento hidráulico das ETAR é complexo

São dimensionadas para um caudal de 3 a 6 x Q médio tempo seco

CSO(Combined Sewer Overflows)descarregados directamente nos meios receptores


• períodos chuvosos ⇒⇒⇒⇒ �� dos caudais e cargas poluentes escoadas

sobrecarga das ETAR

• aumento dos caudais, resultante da ocorrência de precipitações

efluentes finais bastante poluídos

⇒⇒⇒⇒ arrasta e coloca em suspensão substâncias previamente sedimentadas nos colectores

DU - 70

acréscimo significativo da carga poluente descarregada para os meios receptores

Construção de reservatórios ou de bacias de regularizaçãoconstitui uma forma de beneficiação dos sistemas, reduzindo osimpactes negativos no meio receptor

(em vez de se ampliarem as estações de tratamento)


� TENDÊNCIAS ACTUAIS NA CONCEPÇÃO E BENEFICIAÇÃO DOS SISTEMAS UNITÁRIOS

a) quando o Qafl > Qdim ETAR ⇒⇒⇒⇒ a bacia de regularização entra em funcionamento, enchendo gradualmente até atingir a sua capacidade máxima

• Construção de reservatórios ou de bacias de regularização ⇒⇒⇒⇒ acumulamágua poluída durante a ocorrência das chuvadas e conduzem-na,posteriormente, para a ETAR:

DU - 71

enchendo gradualmente até atingir a sua capacidade máxima

b) quando a bacia de regularização está cheia ⇒⇒⇒⇒ o caudal excedente édescarregado directamente para o meio receptor


c) quando o Qafl > Qdim ETAR (fase descendente do hidrograma de cheia) ⇒⇒⇒⇒ a

bacia começa a esvaziar, drenando para a ETAR, que funcionará em pleno

DU - 72

EXEMPLOS:Na Alemanha, foram construídos nos últimos 15 anos, em sistemas unitários, cerca de10 000 bacias ou reservatórios de retenção e regularização, pretendendo-se, a médioprazo, construir mais 30 000 a 40 000.

Vários sistemas de drenagem de grandes dimensões, geridos com controlo em temporeal, encontram-se actualmente em operação:

– em Detroit, Seatle e Ohio, nos Estados Unidos da América– em Osaka, Tokyo e Okayoma, no Japão– em Seine-Saint-Denis, Marselha e Nancy, em França– no sector ocidental de Birmingham, no Reino Unido– em Amsterdão e Roterdão, na Holanda– …

DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO

desenvolvidos na Alemanha(resultantes de observações experimentais)

Método da precipitação crítica

• Métodos para dimensionar estruturas de armazenamento e descarregadores detempestade:

- método da precipitação crítica

- método simplificado

DU - 73

� Método da precipitação crítica

• KRAUTH� Estudou o sistema de drenagem unitário de Stuttgart-Busnau, na Alemanha

� Verificou:• acumulação de sedimentos durante os períodos “mortos” do dia, sendo

parcialmente arrastados durante os períodos de maior afluência de caudal;

• precipitações com Imédia > 10 l/(s.ha) produzem um efeito de “lavagem” dassubstâncias depositadas no interior dos colectores, verificando-se aocorrência de efeitos de “first flush”

As hipóteses de base, em termos de ocupação e de regime deprecipitações, foram verificadas para bacias típicas da Alemanha

� Objectivos

• Calcular volume reserva de modo a que, para a ocorrência de precipitações com umaintensidade média (Imédia) inferior a uma determinada intensidade crítica (Ic), nãoocorram descargas directas para o meio receptor (parte do caudal em excesso é retidonas estruturas armazenamento).

� Critérios de dimensionamento

• Determinar área da bacia hidrográfica servida pelo sistema de drenagem unitário a


DU - 74

• Determinar área da bacia hidrográfica servida pelo sistema de drenagem unitário amontante de cada estrutura tendo em conta que:

– as bacias localizadas a montante e servidas por outras estruturas de armazenamentoe descarga não devem ser incluídas na bacia de drenagem da estrutura

– as bacias localizadas a montante e servidas por estruturas de detenção semdescarregador de tempestade associado devem ser consideradas para efeitos decálculo da área da bacia tributária

– as bacias localizados a montante e servidas por descarregadores de tempestadesem estrutura de armazenamento associada devem ser consideradas, desde que osdescarregadores tenham sido dimensionados de forma a não entrarem emfuncionamento com a ocorrência de precipitações de I média < I crítica

– nos sistemas de drenagem mistos, a área servida pela rede separativa pluvial nãodeve contribuir para a área da bacia de drenagem

� Determinação dos volumes de armazenamento necessários

Intensidade de precipitação crítica e caudais de cálculo

• principal parâmetro de dimensionamento do sistema (as descargas directas para omeio receptor apenas ocorrem para precipitações com uma Imédia > Ic)

neccI ∀↑⇒↑

• estabelecido para cada região em função de:


DU - 75

• estabelecido para cada região em função de:

– duração das precipitações com intensidade média superior a Ic;

– condição de esvaziamento do volume de armazenamento no início da ocorrênciadessas precipitações;

– caudal de estiagem e os objectivos de qualidade do meio receptor;

– concentração de cargas poluentes nas águas residuais domésticas, noescoamento pluvial e nos efluentes das ETAR.

Estudos efectuados na Alemanha e em algumas regiões de França sugerem que um valor de

15 l/(s.ha) assegura, em média, o tratamento de cerca de 90% da carga poluente anual

usualmente descarregada para o meio receptor, em períodos chuvosos


DU - 76

(Exemplo de valores de referência na Alemanha)

Ic = 15 x 120/(tc +120) L/(s.ha) �� tc ≤120 min

Ic = 7,5 L/(s.ha) �� tc >120 min


DU - 77


DU - 78


DU - 79

• Volume específico de armazenamento Vr =

Cálculo dos volumes de armazenamento

volume por unidade de área reduzida dabacia de drenagem necessário paraarmazenar a parcela do escoamentopluvial crítico a reter)


DU - 80

• Volume total de armazenamento necessário V ⇒⇒⇒⇒ tredr

aA VV ××=


DU - 81

Parâmetro Unidade Valores

t c min 10 15 20 25 30 35 40 50 60 80 100 120 180

a t - 1.25 1.48 1.63 1.74 1.82 1.88 1.93 2.02 2.06 2.12 2.17 2.20 2.25

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0 30 60 90 120 150 180

tc [min]

at [

-]

Em bacias de drenagem com tempos de concentração reduzidos (< a 15 a 20 minutos),o principal objectivo das estruturas de armazenamento e descarga é reter os caudaisunitários iniciais, mais poluídos, atendendo ao efeito de first flush.

O volume remanescente dos hidrogramas de cheia é descarregado directamente parao meio receptor, a montante da estrutura de armazenamento.

Quanto maior for o tempo de concentração, maior é o tempo que o caudal unitárioinicial, proveniente de toda a bacia de drenagem, demora a atingir a estrutura de


DU - 82

inicial, proveniente de toda a bacia de drenagem, demora a atingir a estrutura dearmazenamento.

Assim, para deter o caudal unitário inicial proveniente das áreashidraulicamente mais afastadas da estrutura de armazenamento e descarga, énecessário deter igualmente o caudal remanescente proveniente das áreasmais próximas, resultando em volumes de armazenamento superiores.

À medida que o tempo de concentração aumenta (> 50 a 60 minutos), o efeitoda concentração poluente inicial torna-se pouco relevante (os caudaisprovenientes das áreas hidraulicamente mais afastadas misturam-se com oscaudais menos poluídos das sub-bacias mais próximas), pelo que o parâmetroat deixa de depender do tempo de concentração.

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE BACIAS DE ARMAZENAMENTO COMDESCARREGADOR DE TEMPESTADE INSTALADO NO COROAMENTO

A fim de garantir condições de tratamento por sedimentação, o caudal afluente àsbacias de armazenamento com descarregador de tempestade instalado no coroamentodeve ser limitado ao caudal unitário critico afluente (Qcrit), através de umdescarregador de tempestade adicional localizado a montante.


DU - 83

Este descarregador adicional pode ser dispensado (ATV-A128, 1992) se odescarregador no coroamento assegurar a descarga completa dos excedentes, semque as condições de tratamento sejam prejudicadas, ou caso se preveja que rarasvezes entre em funcionamento (menos de dez vezes por ano).

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE BACIAS DE ARMAZENAMENTO COMDESCARREGADOR DE TEMPESTADE INSTALADO NO COROAMENTO(Algumas Recomendações)Em bacias rectangulares com descarregador de tempestade instalado no coroamento, ounos compartimentos que a constituem, as seguintes relações e condições hidráulicasdevem ser verificadas (ATV-A128, 1992; MINISTÈRE DE L'AGRICULTURE, 1988):

• a largura da bacia deve ser igual ou superior à largura do descarregador;

• comprimento da bacia, medido na direcção preferencial de escoamento, deve ser


DU - 84

• comprimento da bacia, medido na direcção preferencial de escoamento, deve serigual ou superior ao dobro da largura;

• a altura média da bacia deve ser calculada por forma a garantir um volume dearmazenamento não inferior ao determinado pelo método;

• a carga hidráulica sobre a soleira do descarregador instalado no coroamento deve sersempre inferior a 0,10 m/h (para um descarregador de Bazin, a largura mínima dodescarregador será de b (m) = 17,857 ×Qcrit , com Qcrit (m3/s);

• a carga hidráulica na bacia (Hb) não deve exceder 10 m/h e depende da área dasecção horizontal da bacia (Ah) , expressa em m2:

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE BACIAS DE ARMAZENAMENTO COMDESCARREGADOR DE TEMPESTADE INSTALADO NO COROAMENTO(Algumas Recomendações)

• a velocidade máxima, na direcção preferencial do escoamento (Av é a área da secçãotransversal da bacia, em m2), deve ser inferior a 5 cm/s, ou seja:

• o tempo de retenção hidráulica na bacia (tret) não deve ser inferior aos valores que seapresentam, sendo de destacar que valores superiores a 20 minutos não trazem


DU - 85

apresentam, sendo de destacar que valores superiores a 20 minutos não trazembenefícios significativos à qualidade dos excedentes descarregados para o meio receptor:

• o tempo máximo de esvaziamento da bacia (te) não deve ser superior a 15 minutos.

Este método utiliza uma formulação baseada em caudais médios diários anuais e emconcentrações médias anuais da carga poluente, (CQO) e tem em conta a duração efrequência da ocorrência de descargas e o tipo e concentração de substânciaspoluentes descarregadas (ATV 128, 1992)

DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTOMétodo Simplificado

O método simplificado foi desenvolvido na Alemanha, com base num caso de referênciaadequado às características das bacias de drenagem e ao regime de precipitação naquele país, apresentando os valores médios anuais seguintes:

DU - 86

naquele país, apresentando os valores médios anuais seguintes:

• precipitação média anual (hpr) ................................................................ 800 mm• precipitação média útil anual (hpr,útil)........................................................ 560 mm• concentração em CQO do escoamento pluvial (cr) ................................. 107 mg/l• concentração em CQO do efluente das ETAR durante o tempochuvoso (cet) ............................................................................................... 70 mg/l• concentração em CQO do escoamento em tempo seco (cts).................. 600 mg/l

Critério de dimensionamento:Em ano médio e em sistemas de drenagem unitários, a carga poluente anualdescarregada para o meio receptor (em termos de CQO) (Chemical Oxygen Demand)deve ser inferior à carga em CQO anualmente transportada pelas águas pluviais para ointerior da rede de colectores (i.e., admitindo que a eficiência da ETAR não é afectadapela passagem da onda de cheia)


DU - 87

Critério de dimensionamento:As concentrações poluentes médias anuais, a utilizar na equação de balanço (relativasàs águas pluviais afluentes ao sistema de drenagem, ao efluente da ETAR em tempochuvoso e à massa líquida descarregada através dos descarregadores de tempestade)são avaliadas através do caso de referência.

Os desvios em relação ao caso de referência são considerados no método, pelo


DU - 88

Os desvios em relação ao caso de referência são considerados no método, peloacréscimo ou redução da taxa admissível de descarga de excedentes, através de umaformulação empírica, baseada em relações experimentais obtidas também naAlemanha.

Critério de dimensionamento:

Os desvios em relação ao caso de referência são considerados da seguinte forma:

• valores de precipitação média anual superiores/inferiores à situação de referênciaconduzem ao agravamento/redução da carga poluente descarregada para o meioreceptor, pelo que o método considera um acréscimo/redução do volume dearmazenamento;


DU - 89

• valores de concentração em CQO do escoamento de tempo seco inferiores ao valormínimo teórico utilizado pelo método (600 mg/l) não reduzem o volume dearmazenamento considerado necessário, embora valores de concentração superioresconduzam a um aumento do volume de armazenamento requerido;

• desvios em relação ao valor de referência relativo à concentração média em CQO doefluente das ETAR não têm influência na determinação do volume de armazenamentonecessário.


DU - 90

TAXA ADMISSÍVEL DE DESCARGA DE EXCEDENTES

Definindo por taxa admissível de descarga de excedentes (eo) o quociente entre ovolume médio anual de descargas directas para o meio receptor e o volume médioanual das águas pluviais afluentes ao sistema de drenagem, obtém-se:


DU - 91

A taxa admissível de descarga de excedentes é um parâmetro teórico que depende daconcentração média teórica em CQO das descargas de excedentes estabelecida paraa situação de referência (cco).

• concentração em CQO do escoamento pluvial (cr) • concentração em CQO do efluente das ETAR durante o tempo chuvoso (cet).....70 mg/L. concentração em CQO do escoamento pluvial (co)………………………………..107 mg/L


Para os valores de referência (concentração em CQO do escoamento pluvial de 107 mg/l;concentração em CQO do efluente das ETAR durante o tempo chuvoso de 70mg/l) obtém-se a expressão seguinte (%) que deve ser aplicada apenas se os meios receptoresapresentarem elevada capacidade de diluição (para valores de diluição inferiores a100 o método não é aplicável) :


DU - 92

Em ATV-A128 (1992), propõe-se que a expressão anterior seja válida em meiosreceptores que verifiquem a seguinte expressão de diluição:


Para meios receptores em que o caudal de estiagem seja significativamente superior acem vezes o caudal de ponta horário das águas residuais, a taxa admissível de descargade excedentes pode ser aumentada em 20 % (ATV-A128, 1992):


DU - 93

CONCENTRAÇÃO MÉDIA TEÓRICA EM CQO DAS DESCARGAS DE EXCEDENTESTendo em conta a composição da massa líquida descarregada, o valor de cco pode serdeterminado através da seguinte equação de ponderação de cargas:


DU - 94

O valor de Qro tem presente as características locais da bacia e do sistema de drenageme pode ser determinado, durante as descargas de excedentes, através da expressão


DU - 95

Os factores que influenciam a concentração de substâncias poluentes nos caudaisunitários são considerados através do parâmetro fictício cd.


DU - 96

O volume de armazenamento necessário aumenta com o valor deste parâmetro cd.

Para o caso de referência, os parâmetros da expressão assumem os seguintes valores:ap=1; ah=0 e aa=0. Os desvios de cada caso particular, em relação às condições dereferência, são considerados através dos parâmetros ap, ah e aa.

O parâmetro ap, que incluí o caudal médio de infiltração em tempo seco, depende daconcentração média anual em CQO do caudal em tempo seco (cts), expressa em mg/l:


DU - 97

O parâmetro ah varia com o valor da precipitação média anual, expressa em mm (hpr),

A deposição de sedimentos no interior da rede de colectores depende do declive doscolectores, dos caudais escoados e da área da bacia de drenagem.

Para a determinação do parâmetro aa, o método recorre aos ábacos:


DU - 98

CÁLCULO E DISTRIBUIÇÃO DOS VOLUMES DE ARMAZENAMENTO


DU - 99

O volumes de armazenamento em falta devem ser distribuídos pelas diversasestruturas de armazenamento e descarga, a construir.

Estes volumes são estimados com base na seguinte expressão:


DU - 100


Os volumes de armazenamento a considerar em cada sub-bacia de drenagem incluem osVolumes:- de armazenamento nas ETAR;- em colectores de armazenamento com descarregador; e- em trechos de colectores localizados imediatamente a montante de bacias de armazenamento e descarga, situados a cotas inferiores ao nível de descarga das bacias.

DU - 101

A contribuição dos volumes de armazenamento nos colectores deve ser reduzida deacordo com a seguinte expressão:


DU - 102

Os volumes de armazenamento de estruturas de detenção não associadas a umdescarregador de tempestade não devem ser considerados para aplicação do método.

A aplicação do método simplificado está limitada às situações em que, ao nível daconcepção global do sistema de drenagem, se verifique o seguinte:

a) o caudal específico pluvial que se admite passar para a ETAR (qr24) e para jusantedas estruturas de armazenamento e descarga (qr) seja inferior a 2 l/(s.ha);

b) o caudal específico pluvial que se admite passar para jusante das estruturas de


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b) o caudal específico pluvial que se admite passar para jusante das estruturas dearmazenamento e descarga (qr) não exceda “1,2” vezes o caudal especifico pluvialque se admite passar para a ETAR, ou para jusante de uma eventual estrutura dearmazenamento e descarga localizada a jusante;

c) o número de estruturas de armazenamento e descarga associadas em série nãoexceda 5, a fim de assegurar que a acumulação de erros ao longo do processo decálculo não seja demasiado elevada;

d) os caudais que se admitem passar para jusante de descarregadores de tempestadenão sejam inferiores aos obtidos de acordo com o método;

e) o número de descarregadores de tempestade instalados a montante de cada estruturade armazenamento e descarga seja, no máximo, de 5;

f) se na bacia de drenagem estiverem instaladas bacias de detenção não associadas aum descarregador de tempestade, o caudal pluvial específico que se admite passar


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um descarregador de tempestade, o caudal pluvial específico que se admite passarpara jusante de cada uma destas estruturas não deve ser inferior a 5 l/(s.ha); osrespectivos volumes de armazenamento não devem contribuir para assegurar asnecessidades de armazenamento determinadas de acordo com o método.

Na determinação dos volumes de armazenamento pelo método simplificado, os volumesespecíficos de armazenamento (Vs) não podem exceder 40 m3, por hectare de áreaimpermeável.

Fim

DU - 105

sistemas de drenagem de Águas pluviais bacias ducp...• à entrada da bacia de retenção ... •...

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