01apostila Microrenagem Uel

8/19/2019 01apostila Microrenagem Uel

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Universidade Estadual de Londrina Notas de aula – Drenagem Urbana 1

DRENAGEM URBANA: MICRODRENAGEM

1 INTRODUÇÃO

O atual modelo de desenvolvimento urbano estimula o aumento da

impermeabilização nas bacias urbanas através da forma de uso e ocupação do solo.

Como conseqüência da substituição das matas naturais pelas edificações, calçadas,

vias, estacionamentos, entre outros, o ciclo hidrológico natural tem se modificado com

o aumento do escoamento superficial e a redução da infiltração e do escoamento

subterrâneo.

O sistema de drenagem tradicional tem a função de disciplinar o escoamento

superficial removendo seu excesso das vias públicas a partir das sarjetas. Atingido o

limite da capacidade das sarjetas, as bocas-de-lobo recolhem o volume excedente por

meio de tubulações subterrâneas, as galerias pluviais. Neste percurso desde o início

das galerias até o seu ponto de deságüe utilizam-se dispositivos como caixas de

ligação e poços de visita que, fundamentalmente, permitem as conexões entre tubos

provenientes de diferentes direções ou possibilitam ligações entre bocas-de-lobo e

galerias.

Denomina-se microdrenagem o sistema que drena uma bacia até seu ponto

de deságüe, normalmente um fundo de vale. A macrodrenagem compreende o sistema

formado por cursos de água naturais ou artificiais, para os quais afluem os sistemas de

galerias pluviais. Na Figura 1 a planta planialtimétrica indica o sentido do fluxo nas vias, a

localização das bocas-de-lobo e poços de visita, detalhados esquematicamente em

planta e corte na Figura 2. No exemplo da Figura 1, as bocas-de-lobo enviam o

excedente pluvial para os poços de visita que interligam as galerias até os fundos de

vale (Microdrenagem). A rede de canais esquematizada na Figura 1 complementa o

sistema de drenagem (Macrodrenagem).


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FIGURA 1: SISTEMA DE MICRO E MACRODRENAGEM

Canal

Canal

MACROCRENAGEM

MACROCRENAGEM

MACROCRENAGEM


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2 PARTES CONSTITUINTES

2.1 DISPOSITIVOS GERAIS

A Figura 2 apresenta em planta (a) e em corte (b), os principais componentes

de um sistema de microdrenagem.

(a) PLANTA

(b) CORTE

FIGURA 2: CRUZAMENTO TÍPICO

2.1.1 Vias

Além das suas funções relativas ao trânsito de veículos e pedestres as vias

desempenham um importante papel em relação à coleta e orientação do escoamento

superficial. Nas Figuras 3 e 4, complementadas pelas Tabelas 1 e 2 e Quadro 1,

apresentam-se características geométricas e hidráulicas relativas a um sistema de

escoamento de vias.

a – frente dos lotes;

b – guia e sarjeta;

c – boca-de-lobo;

d – conduto de ligação;


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FIGURA 3: CARACTERÍSTICAS DAS VIAS

TABELA 1: VIAS PÚBLICAS – VALORES DA FAIXA ELEMENTAR

Faixa elementar (m)Circulação de carros

Estacionamento Trânsito

Leves 2,50 3,00Caminhões e ônibus em velocidade controlada 3,00 3,50Caminhões e ônibus em velocidade controlada para tráfego intenso evelocidade livre

3,00 3,75

Fonte: Puppi (1981)

TABELA 2: DIMENSIONAMENTO DAS VIAS PÚBLICAS – SEÇÃO TRANSVERSAL

Revestimento Declividade Transversal (V: H)

Macadame comum 1:40 a 1:50Macadame betuminoso 1:50 a 1:70 Asfalto ou paralelepípedo 1:70 a 1:100Concreto 1:100 ou menos

Fonte: Puppi (1981)

QUADRO 1: CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DA VIA PÚBLICAClassificação da rua Inundação máxima

Secundária O escoamento pode atingir até a crista da rua

Principal O escoamento deve preservar, pelo menos uma faixa de trânsito livre

Avenida O escoamento dever preservar, pelo menos uma faixa de trânsito livre em cadadireção

Via expressa Nenhuma inundação é permitida em qualquer faixa de trânsito.

Fonte: Cetesb (1986, p.257)

faixa elementar (Tabela 1)

faixa inundada (Quadro 1)

Altura da Guia

Calçada

θy0

Sarjetadeclividade (Tabela 2)

eixo da via


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FIGURA 4: INUNDAÇÃO PARCIAL DA VIA PÚBLICA



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Cruzamento de vias

As Figuras 5 a 8 exemplificam que a continuidade do fluxo das sarjetas deve

ser analisada em todos os cruzamentos em função das sarjetas, do tipo e traçado das

vias e da localização das bocas-de-lobo.

FIGURA 5: EXEMPLO DE ESCOAMENTO EM UM CRUZAMENTO Fonte: Cetesb (1986, p.253)


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FIGURA 6: EXEMPLOS DE CONFIGURAÇÕES TÍPICAS EM CRUZAMENTOS EMSISTEMA DE DRENAGEM INICIAL


2.1.2 Sarjetas

São faixas de via pública, paralelas e vizinhas ao meio-fio que formam

canaletas condutoras de águas pluviais. A sarjeta torna-se receptora das águas pluviais

que incidem sobre terrenos adjacentes e que tenham declividade no sentido das vias

ou suas águas conduzidas por coletores prediais às sarjetas.


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As sarjetas podem assumir formas diversas, como triangulares, parabólicas

ou mistas. A Figura 3 esquematiza a seção transversal mais comum de sarjeta.

Uma sarjeta pode transportar determinada vazão que se traduz em inundação

parcial da via pública (Figura 4). Além dos aspectos de segurança e conforto, em

relação ao trânsito de pedestres, devem ser analisadas as implicações de uma

inundação completa do pavimento às residências e ao comércio.

Um sistema de galerias normalmente deve iniciar-se no ponto onde for

atingida a capacidade admissível de escoamento na rua ou ocorrer velocidade

excessiva no escoamento da sarjeta. A capacidade admissível deve ser estabelecida

com base na tipologia da rua e características da geométricas e hidráulicas da sarjeta.

2.1.3 Sarjetões

São formados pela própria pavimentação nos cruzamentos das vias públicas,

constituindo calhas que orientam o fluxo das águas provenientes das sarjetas.

Quando a sarjeta ainda tem capacidade, o escoamento de montante pode ser

transportado para jusante através de canaleta conhecida como sarjetão, dispensando-

se nesta caso o uso de bocas-de-lobo e galerias. Observa-se que os sarjetões em

hipótese alguma devem cortar vias preferenciais de tráfego. A Figura 7 apresenta um

exemplo de seção transversal composta (triangular + retangular) de um sarjetão.

FIGURA 7: EXEMPLO DE SEÇÃO TRANSVERSAL DE UM SARJETÃO


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FIGURA 8: EXEMPLO COM ORIENTAÇÕES DOS FLUXOS NOS CRUZAMENTOS

Fonte: Cetesb (1986, p. 269)

Para se calcular a capacidade da sarjeta no ponto 2 (Figura 8c) recomenda-seutilizar a declividade obtida pela média dos pontos, partindo-se do ponto de

intersecção. No caso do exemplo, a média das declividades nos pontos 0m, 7,5m e

15m a montante da interação entre as duas sarjetas. Para os cálculos de bocas-de-lobo

em greides contínuos (Figura 8d) recomenda-se utilizar a declividade média, partindo-

se do centro da boca-de-lobo. No caso do exemplo, a média das declividades nos

pontos 0m, 7,5m e 15m a montante do centro da boca-de-lobo.

(a) PLANTA

(b) CORTE A-A: Cruzamento onde o escoamento continua através de sarjetão

(c) CORTE B-B: Cruzamento onde o escoamento deve mudar de direção

(d) CORTE C-C: Cruzamento em boca-de-lobo com greide contínuo


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2.1.4 Bocas-de-lobo

Localizadas nas sarjetas, geralmente próximas aos cruzamentos das ruasestas caixas de concreto ou alvenaria promovem o afluxo de águas pluviais para o

interior das galerias. Em

princípio devem haver

bocas-de-lobo para limitar

a altura da lâmina d’água

pluvial da sarjeta, recolher

águas paradas ou em

excesso de velocidade.

A Figura 9

apresenta tipos de boca-de-

lobo usuais em

microdrenagem. Quanto à

sua localização apresentam-

se nas Figuras 10 e 11

esquemas orientativos.FIGUR A 9:TIPOS DE BOCAS-DE-LOBO Fonte: Ramos (1999, p.225)

FIGURA 10: LOCALIZAÇÃO DE BOCAS-DE-LOBO

Faixa dePedestres

Boca deLobo

lâmina d'água na sarjeta

lâmina d'água na sarjeta

Boca deLobo


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FIGURA 11: GALERIAS NAS VIAS OU CALÇADAS

Fonte: Ramos (1999, p.225)

Recomenda-se que as de bocas-de-lobo sejam locadas:

em ambos os lados da rua quando a vazão máxima admissível da sarjetafor atingida ou quando a capacidade de engolimento da boca-de-lobo forultrapassada;

em pontos baixos das quadras; com espaçamento máximo de 60 m entre elas caso não seja possível

calcular a vazão máxima admissível da sarjeta; em pontos a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres,

junto às esquinas (Figura 10)o não é aconselhável a sua localização junto ao vértice do ângulo deinterseção das sarjetas de duas ruas convergentes (Figura 11b) já queos pedestres, para cruzarem uma rua, teriam que saltar a torrente numtrecho de máxima vazão superficial. Além disto, as torrentesconvergentes pelas diferentes sarjetas teriam como resultante umescoamento de velocidade contrária à da afluência para o interior da

boca-de-lobo.

(a) (b)

(c)


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2.1.5 Caixas de ligação

Normalmente executadas em concreto ou alvenaria (Figuras 12 e 13) para

ligar os condutos de ligação de bocas-de-lobo intermediárias à galeria em dimensões

de seção retangular de 1,00 x 1,00 m ou em dimensões maiores, conforme a

profundidade e diâmetro da galeria. Por não serem visitáveis, dificultando a

manutenção, sua utilização deve ser sempre cautelosa, analisando-se sempre a

viabilidade custo/benefício em relação ao emprego de poço de visita intermediário.

Quando imprescindível sua localização deve ser devidamente cotada em projeto e

aferida na obra.

FIGURA 12: EXEMPLO DE CAIXA DE LIGAÇÃO

FIGURA 13: LOCAÇÃO DE CAIXA DE LIGAÇÃO

Fonte: Ramos (1999. p.220)


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2.1.6 Poços de visita (PVs)

São câmaras de acesso às galerias (Figura 14) que possibilitam inspeção,

limpeza ou reparos no sistema que devem ser instalados nas galerias em: mudança de direção; junções; mudanças de seção; extremidades de montante; trechos longos, de modo que a distância entre dois poços de visita

sucessivos não exceda cerca de 120 metros.o Quando a velocidade de escoamento for suficientemente elevada e

a galeria for visitável (grande diâmetro), o intervalo entre PVs poderá ser de até 150 metros (Tabela 3)

FIGURA 14: POÇO DE VISITA

Fonte: Garcias (1999)

i=2%

e D

e

74

7

7

60

110 (mín) 10 10

130

PLANTA

concreto simples≤250kg/m

3 -

80

20

B=D+0,20m(mín.=1,10m)variável

mín.=1,10m(balão)

concreto estrutural10

12

≥1,00m(chaminé)

Tubo pré-moldado Armado

anel de abertura excêntricaconcreto estrutural

concreto estrutural

CORTE

degraus de ferro

Detalhe do degrau

10

20


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TABELA 3 – ESPAÇAMENTO ENTRE POÇOS DE VISITA

Diâmetro do conduto(mm)

Espaçamento(m)

300-600700 – 900

1000 ou mais

90120150

Fonte : Cetesb (1980)

2.1.7 Condutos de ligação

Normalmente executados em concreto centrifugado estes tubos têm o

objetivo de ligar bocas-de-lobo entre si ou a poços de visita ou caixas de ligação. Esta

possibilidade de se unir duas bocas-de-lobo por um conduto de ligação permite uma

economia no traçado das galerias. Um conduto de ligação qualquer deve possuir os

seguintes requisitos:

ser retilíneo;

possuir declividade mínima de 0,01 m/m;

apresentar diâmetro mínimo de 300 mm;

possuir o traçado de menor desenvolvimento.

2.1.8 Galerias

São condutos que transportam, normalmente por ação da gravidade, as águas

pluviais coletadas de uma bacia de drenagem para o destino final.

Localizam-se em planta, geralmente, a um terço da largura da rua ou no

eixo da rua. Sua profundidade deve permitir o recobrimento mínimo apropriado da

tubulação (1 metro para tubo sem armadura, em via de tráfego normal) e que

possibilite união dos condutos de ligação (recobrimento mínimo de 60 cm) com

declividade condizente com a capacidade necessária ao escoamento.

Geralmente são adotadas galerias de seção circular nos diâmetro 400, 500,

600, 700, 800, 900, 1200 e 1500 mm. Para seções maiores que 1500 mm, em geral são

usadas células construídas em concreto armado moldadas no local, normalmente em

seção retangular.


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2.2 DISPOSITIVOS ESPECIAIS

Muitas vezes, os sistemas de galerias precisam de dispositivos específicos

tais como sifões invertidos, estações elevatórias, estruturas de dissipação de energia,

estruturas de junção de galerias, entre outros. A seguir caracterizam-se, sumariamente,

alguns deles.

2.2.1 Sifões invertidos

Trechos de galeria em que o conduto assume uma forma deprimida

longitudinal, a fim de passar por baixo de estruturas existentes como canalizações,

túneis, entre outros.

2.2.2 Estações elevatórias:

Conjuntos destinados ao recalque das águas coletadas quando as condições

físicas locais impossibilitarem o escoamento por gravidade (por exemplo na

transposição de bacias ou presença de obstáculos).

2.2.3 Estruturas de dissipação de energia

Possibilitam a diminuição das velocidades do fluxo para evitar efeitos

danosos nas estruturas.

2.2.4 Estruturas de junção de galerias

Quando duas ou mais galerias se unem, dependendo do seu porte pode haver

necessidade de uma estrutura especial para que a turbulência seja a menor possível.


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3 PROJETO

Para desenvolvimento do projeto de microdrenagem há a necessidade

primordial de conhecimento das características hidrológicas da bacia hidrográfica edas definições geométricas de traçado das vias além das características de ocupação do

solo em estudo. Com base nas informações do momento e projeções futuras de

desenvolvimento podem-se definir os parâmetros hidrológicos do projeto que

possibilitarão o dimensionamento hidráulico dos dispositivos de drenagem.

3.1 INFORMAÇÕES BÁSICAS

3.1.1 Representações Gráficas

Para caracterização da unidade hidrológica de estudo recomenda-se a

obtenção seguintes informações:

a) Planta da localização estadual da bacia; b) Planta da bacia em escala 1:5.000 ou 1:10.000;c) Planta altimétrica da bacia em escala 1:1.000 ou 1:2.000, constando as cotas das

esquinas e outros pontos importantes.

Plantas da bacia em escala de 1:1.000 até 1:5.000 normalmente atendem às

necessidades de projeto de um sistema de drenagem urbana, em sua fase preliminar.

As curvas de nível devem ter eqüidistância tal que permitam a identificação dos

divisores das diversas sub-bacias do sistema. Admite-se um erro máximo de três

centímetros na determinação das cotas do terreno nos cruzamentos das ruas e nas

rupturas de declividade entre os cruzamentos.

Deve-se fazer um levantamento topográfico de todas as esquinas, mudançasde greides das vias públicas e mudanças de direção. Deve-se, também, dispor de um

cadastro geral das redes públicas de água, eletricidade, gás, esgoto e águas pluviais

existentes que possam interferir no projeto.

Para o projeto definitivo serão necessárias plantas mais minuciosas das áreas

onde o sistema será construído. As plantas devem indicar com precisão os edifícios, as

ferrovias, as rodovias, os canais, as redes de gás, água, esgoto, telefone, eletricidade,enfim quaisquer estruturas que possam interferir com o traçado proposto.


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3.1.2 Urbanização

Há a necessidade de se dispor de dados sobre o tipo de ocupação das áreas, a

porcentagem de ocupação dos lotes e a ocupação do solo nas áreas não-urbanizadas

pertencentes à bacia, tanto na situação atual como nas previstas pelo plano diretor.

Para que se possa escolher o traçado definitivo com um mínimo de escavação em

rocha, o perfil geológico obtido por meio de sondagens, ao longo do traçado projetado

para a tubulação, fornecerá informações complementares em caso de suspeita da

ocorrência de rochas subsuperficiais.

3.1.3 Curso receptor

Há a necessidade de se conhecer a topografia e de se dispor de informações

sobre os níveis máximos do curso de água no qual será efetuado o lançamento final de

águas pluviais.

3.1.4 Elementos para definições de traçado da rede

Desenvolver o traçado de um sistema de galerias a partir de um estudo

detalhado do escoamento superficial pelas ruas e áreas de contribuição implica

também analisar em planta topográfica da cidade ou loteamento as obras necessárias

para a coleta, transporte e disposição final das águas pluviais.

Este estudo deve ser feito em planta topográfica planialtimétrica, em escala

1:1000 ou 1:2000, observando-se o caimento do terreno e indicando-se o sentido do

escoamento nas sarjetas, de maneira a se delimitar a área de contribuição de um ponto

em uma rua qualquer.

A partir da delimitação das áreas de contribuição será possível se estimar

a vazão relativa ao escoamento superficial pelo método racional.


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A rede terá início a partir da localização da primeira captação (boca-de-lobo)

cuja necessidade será estabelecida no caso da vazão de projeto for maior que a

capacidade admissível da sarjeta ou se a velocidade de escoamento superficial for

muito baixa ou muito elevada.

3.2 ESTIMATIVA DAS VAZÕES

O dimensionamento das galerias pluviais está relacionado às vazões captadas

nas ruas e que por sua vez dependem da quantidade de chuva precipitada e das

características das superfícies por onde escoa, tais como declividade, capacidade de

infiltração, grau de impermeabilidade entre outros.

Para pequenas bacias com dimensões de até 5 km2 o método racional tem

sido amplamente utilizado na estimativa de vazões pluviais em sistemas de

microdrenagem.

AiC Q ..=

onde:

Q: vazão pluvial, (L3/T);

C : coeficiente de escoamento superficial (adimensional);

i: intensidade média de precipitação (L/T);

A: área de drenagem à montante do ponto considerado (L2).

Para Q (m3/s), i (mm/h) e A (km2) tem-se:

6,3

.. AiC Q = [1a]

[1]


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3.2.1 Coeficiente de escoamento superficial

Pode ser estimado através de balanço hídrico, tabelas (por exemplo, Tabelas

4 e 5) ou por fórmulas empíricas que levam em conta os principais fatores que

influenciam no escoamento superficial, tais como a natureza do terreno, a capacidade

de infiltração do solo, a duração da chuva, entre outros. Uma das expressões mais

usadas é a de Horner:

onde:

t : duração da chuva (minuto);

p: relação entre a área impermeável e a área total (%)

TABELA 4 :COEFICIENTES DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM FUNÇÃO DO USO

Descrição da área Coeficiente de escoamento superficial

Área comercialcentral 0,70 a 0,95bairros 0,50 a 0,70

Área residencialresidências isoladas 0,35 a 0,50unidades múltiplas (separadas) 0,40 a 0,60unidades múltiplas (conjugadas) 0,60 a 0,75

lotes com 2.000 m2

ou mais 0,30 a 0,45 Área com prédios de apartamentos 0,50 a 0,70 Área industrial

indústrias leves 0,50 a 0,80indústrias pesadas 0,60 a 0,90

Parques, cemitérios 0,10 a 0,25“Playgrounds” 0,20 a 0,35Pátios de estradas de ferro 0,20 a 0,40 Áreas sem melhoramentos 0,10 a 0,30

TABELA 5: COEFICIENTES DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL EM FUNÇÃO DASCARACTERÍSTICAS DA SUPERFÍCIE

Características da superfície Coeficiente de escoamento superficialRuas

pavimentação asfáltica 0,70 a 0,95pavimentação de concreto 0,80 a 0,95

Passeios 0,75 a 0,85Telhados 0,75 a 0,95Terrenos relvados (solos arenosos)

pequena declividade (2%) 0,05 a 0,10declividade média (2 a 7%) 0,10 a 0,15forte declividade (7%) 0,15 a 0,20

Terrenos relvados (solos pesados)pequena declividade (2%) 0,15 a 0,20declividade média (2 a 7%) 0,20 a 0,25forte declividade (7%) 0,25 a 0,30

145,0.0042,0log364,0 −+= pt C [2]


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A estimativa do tempo de escoamento superficial pode ser feita por fórmulas

empíricas, que consideram fatores intervenientes no escoamento superficial como

declividade do terreno, características da superfície e extensão do percurso.

Uma das fórmulas empíricas utilizadas é a de Kerby:

onde:

t s: tempo de escoamento superficial (minutos);

L: distância (metros);

I : declividade média (m/m);n: coeficiente relativo à natureza do terreno (Tabela 6)

TABELA 6: COEFICIENTE RELATIVO À NATUREZADO TERRENO PARA A FÓRMULA DEKERBY.

Superfície n

Lisa e impermeável 0,02Dura e desnuda 0,10Pasto ralo 0,20Pasto médio 0,40

Mata e arbustos 0,60

3.3.2.2 Período de retorno

O período de retorno (tempo de retorno ou tempo de recorrência) utilizado na

microdrenagem varia de dois a dez anos. Para áreas pouco densas e residenciais

utilizam-se dois anos e para áreas comerciais onde as perdas podem ser maiores, pode-

se escolher até dez anos. O Quadro 3 apresenta, para sistemas microdrenagem urbana,

períodos de retorno para áreas com diferentes ocupações.

QUADRO 3: PERÍODOS DE RETORNO EM FUNÇÃO DO TIPO DE OCUPAÇÃO

Tipo de obra Tipo de ocupação da área Período de retorno

Residencial 2Comercial 5 Áreas com edifícios de serviço público 5 Aeroportos 2 – 5

Microdrenagem

Áreas comerciais e artérias de tráfego 5 – 10 Áreas comerciais e residenciais 50 – 100

Macrodrenagem Áreas de importâncias específicas 500

Fonte: Daae/Cetesb (1980) apud CARDOSO (1990)

45,0.

.44,1

=

I

Lnt s

[5]


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3.3 PROCEDIMENTOS DE CÁLCULO DE GALERIAS

Em geral há mais de uma alternativa possível para o traçado do sistema de

galerias. A escolha deverá ser baseada em uma análise conveniente dos fatores acima

relacionados. Para organização do trabalho de cálculo do sistema de galerias, os

procedimentos podem ser subdivididos em etapas (Quadro 4).

QUADRO 4 SISTEMA DE GALERIAS – PROCEDIMENTOS DE CÁLCULO

Identificação da baciadivisor de água, numerações das ruas ecruzamentos

Divisão em sub-bacias

identificação e numeração das áreas de

contribuições, estabelecimento dos sentidosde escoamento nas sarjetas

Capacidades das sarjetascálculo das capacidades admissíveis etempos de percurso

Análise do escoamento superficialanálise do escoamento ao longo do sistemaviário, composições de escoamentos

Pontos críticos pontos baixos, necessidades de galerias

Rede de galerias alternativas de traçado

Dimensionamento

cálculo das vazões de projeto, verificaçãodas capacidades das sarjetas,dimensionamento das galerias, cálculo decotas dos P.V.s

Figuras plantas, cortes, P.V.s, detalhes

Fonte: Pompêo (2001, p.44)

3.3.1 Delimitação das áreas de contribuição

Após a indicação do sentido de escoamento na rua deve-se delimitar as áreas

de contribuição. A água que cai no interior das quadras escoa através dos lotes para as

ruas. A experiência do projetista indica a forma mais adequada de subdivisão para

considerar as contribuições do escoamento superficial ao ponto de análise. Algumas

formas usualmente empregadas são apresentadas na Figura 15.


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FIGURA 15. SUBDIVISÃO DE QUARTEIRÕES EM ÁREAS CONTRIBUINTES

Fonte: Pompêo (2001, p.20)

3.3.2 Capacidade Admissível das Sarjetas

Para determinação da capacidade admissível das sarjetas devem ser levados

em consideração: as características dimensionais de sarjetas (Tabela 7), a largura da

faixa elementar (Tabela 1), declividade transversal da sarjeta (em geral, próxima a

10%) e da via (Tabela 2), a classificação da rua (Quadro 1) e coeficiente relacionado à

rugosidade do material (Tabela 8).

A Tabela 9 apresenta ainda fatores redução da capacidade de escoamento das

sarjetas em função da declividade das mesmas. De forma semelhante o Quadro 5

mostra fatores de redução para bocas-de-lobo.

TABELA 7: DIMENSÕES PADRÃO PARA SARJETAS

Profundidade máxima H = 15 cmLâmina d'água máxima maximorum y = 15 cmLâmina d'água máxima para evitartransbordamento y

0= 13 cm

Largura W = 60 cmDeclividade mínima I = 0,004 m/mVelocidade mínima do escoamento v min = 0,75 m/sVelocidade máxima do escoamento v max = 3,50 m/s

Fonte: Pompêo (2001)


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TABELA 8: COEFICIENTE DE RUGOSIDADE DE MANNING PARA SARJETAS

tipo de superfície n sarjeta de concreto, bom acabamento 0,012pavimento de asfaltotextura lisa 0,013textura áspera 0,016sarjeta de concreto com pavimento de asfaltotextura lisa 0,013textura áspera 0,015pavimento de concretoacabamento com espalhadeira 0,014acabamento manual alisado 0,016acabamento manual áspero 0,020

Fonte: Wilken (1978)

TABELA 9: FATOR DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE SARJETASEM FUNÇÃO DA DECLIVIDADE

Declividade da sarjeta (%) Fator de redução

0,4 0,501,0 a 3,0 0,80

5,0 0,506,0 0,408,0 0,2710,0 0,20

QUADRO 5: FATOR DE REDUÇÃO DO ESCOAMENTO PARA BOCAS-DE-LOBO

Localização na sarjeta Tipo de boca-de-lobo% permitida sobre

o valor teórico

Ponto baixoSimples (entrada pela guia)

Com grelhaCombinada

805065

Ponto intermediário

SimplesCom grelha longitudinal

Com grelha transversal ou longitudinal com barras transversaisCombinada

806050

110% dos valoresindicados para a

grelha

correspondente.


3.4 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE MICRODRENAGEM

O projeto de um sistema de microdrenagem é composto por três conjuntos de

cálculos: capacidade admissível das sarjetas, bocas de lobo e sistema de galerias

pluviais. Nestes cálculos são utilizados simultaneamente conceitos e formulações de

processos hidrológicos - para a estimativa de vazões de projeto - e relativos ao

escoamento à superfície livre - para o projeto hidráulico dos condutos.


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A determinação da capacidade admissível das sarjetas está intimamente

ligada à escolha do traçado da rede de galerias pluviais, visto que esta rede inicia-se

quando uma sarjeta não é capaz de conter o escoamento sem transbordamento. O

cálculo das bocas de lobo pode ser realizado posteriormente, conhecendo-se os pontos

de localização das mesmas.

3.4.1 Capacidade Admissível das Sarjetas

O cálculo das capacidades admissíveis das sarjetas permite o

estabelecimento dos pontos de captação das descargas por intermédio de bocas delobo. A capacidade de descarga das sarjetas depende de sua declividade, rugosidade e

forma.

De acordo com os requisitos de projeto, pode-se calcular a capacidade de

condução das ruas e sarjetas sob duas hipóteses:

• Água escoando por toda a calha da rua. Admite-se uma lâmina d’água máximaentre 13 e 15 cm ou

• Água escoando somente pelas sarjetas. Neste caso devem ser observadas asrecomendações específicas quanto ao tipo de via e máxima inundação

admissível.

Os cálculos devem prover informação acerca da capacidade de escoamento

das sarjetas, velocidades e os tempos de percurso dos escoamentos. Estas informações

serão posteriormente utilizadas para o cálculo do sistema de galerias.

W 0 = y0 tgθ0

z = tgθ0θ 0 y0

1

FIGURA 16. CORTE LATERAL DE UMA SARJETA


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Para os cálculos de capacidade admissível, supõe-se que o escoamento na

sarjeta seja uniforme. Deve-se observar, todavia, que as tensões de cisalhamento junto

às paredes da sarjeta são irregulares, devido à profundidade transversalmente variável,

o que ocasiona um escoamento não-uniforme, mesmo quando em regime permanente.

Se a água da sarjeta se acumula em torno da boca-de-lobo, as características da boca-

de-lobo serão mais determinantes na altura do escoamento que a sarjeta.

De posse de dados sobre declividade, rugosidade e comprimento de uma

sarjeta, calcula-se a vazão máxima que a mesma pode transportar para esta lâmina.

Este cálculo pode ser feito com a fórmula de Izzard que é uma adaptação da fórmula

de Manning para sarjetas:

Q y z

n I 0 0

8 30375=

.

/

onde Q0 é a vazão descarregada em [m3/s], y

0 é a lâmina d'água em [m], I é

a declividade do trecho em [m/m], n é o coeficiente de rugosidade de Manning (Tabela

8) e z é a tangente do ângulo entre a sarjeta e a guia.

A capacidade da sarjeta a ser utilizada no projeto - capacidade admissível -

deve ser minorada por um fator de redução da capacidade teórica. De forma geral, os

fatores de redução da descarga consideram as imperfeições durante a construção de

sarjetas e assentamento de guias, baixa freqüência ou ausência de manutenção,

aumento do coeficiente de rugosidade em função da abrasão por sedimentos, defeitos

resultantes de aberturas e escavações com reparos mal elaborados, obstruções

temporárias ou permanentes. Além disso, duas situações típicas exigem a utilização de

fatores de redução da capacidade admissível:

• Em sarjetas com declividade longitudinal muito baixa limita-se a descarga paracontrolar o depósito de sedimentos, uma vez que a velocidade do escoamento

será muito reduzida,

• Em sarjetas com declividade longitudinal muito elevada, limita-se a descarga para reduzir as possibilidades de abrasão da sarjeta resultante do atrito do

transporte de sedimentos. Além disso, a descarga é também controlada parareduzir o risco de acidentes com pedestres.


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Devem ainda, de acordo com Fugita (1980), ser empregados fatores de

redução diferenciados em função do tipo de via pública. As Figuras 17 e 18 ,

apresentam as situações consideradas.

Estabelecida a capacidade da sarjeta, calcula-se o tempo de percurso do

escoamento, a partir de sua velocidade média.

FIGURA 17. FATORES DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DASARJETAS

Fonte: Fugita (1980)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Declividade da Sarje ta [%]

F a t o r d e R e d

u ç ã o ,

F R

Abaixo da declividademínima admissível dasarjeta

i = 0,6 %FR=0,8

i = 0,4 %FR=0,5

4/1

0

4/3

0

958.0

=

z

Q

n

I V


28/38


0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Declividade da Sarjeta [%]

F a t o r d e R e d u

ç ã o ,

F R

Abaixo da declividademínima admissível dasarjeta

i = 0,6 %FR=0,8

i = 0,4 %FR=0,5

FIGURA 17. FATORES DE REDUÇÃO DA CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DASARJETAS QUANDO ESTA SE APROXIMAR DE UMA AVENIDA

Fonte: Fugita (1980)

Para organizar os cálculos relativos ao escoamento em sarjetas, pode-se

utilizar uma planilha de cálculo baseada no roteiro apresentado a seguir.

I. Identificação e Características do Trecho

• nome da rua;• trecho: nome da rua a montante e nome da rua a jusante;• cotas de montante e de jusante [m] no trecho;

• diferença de cotas entre jusante e montante [m];


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• comprimento do trecho L [m];• declividade da sarjeta no trecho I [m/m];• declividade transversal da sarjeta z [m/m];

• declividade transversal do trecho, correspondente ao perfil da rua z' [m/m];• coeficiente de rugosidade de Manning para a sarjeta;• tipo de via pública;• largura da via pública B [m];• largura da sarjeta W [m];• lâmina d'água máxima na sarjeta y

0 [m].

II. Cálculo da Capacidade Admissível

• área da seção de escoamento na sarjeta A [m2], para a lâmina d’água calculada;• vazão máxima transportada pela sarjeta para esta lâmina, calculada diretamente

pela fórmula de Izzard. Para seções simples a vazão será

Q y z

n I 0 0

8 30375=

.

/

Para seções compostas, isto é, nos casos em que a água avança sobre a seção

transversal do pavimento, a vazão total é obtida pela soma algébrica das vazões nasseções parciais. Sendo z 0 = tg θ 0 e z 1 = tg θ 1 , tem-se W = z 0 (y0 –y1 ) e y1 = y0 – W/z 0

A vazão total será dada por Q0 = Q1 – Q2 + Q3, conforme a Figura 18.

FIGURA 18. CÁLCULO DE VAZÕES PARA SEÇÕES COMPOSTAS

• velocidade média do escoamento na sarjeta [m/s], correspondente à vazão

W

θ 0 y0

z 0 = tgθ0

1

z 1 = tgθ1

1

θ 0 y0

z 0 = tgθ0

1

θ 1

y1

z 0 = tgθ0

1θ 0

z 1 = tgθ1

1 y1 θ 1 Q3

Q2

Q1

Q0


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máxima obtida (a velocidade poderá ter valor máximo de 3,5 m/s, para nãocausar danos ao pavimento)

para seções simples

V I

n

Q

z 0

3 40

1 4

0958=

.

/ /

ou, para seções compostas

V Q A0 0= /

• tempo de percurso [min], correspondente à velocidade média obtida

tp L

V =

60 0.

onde L é o comprimento do trecho em metros,

• fator de redução da capacidade da sarjeta apresentado nas Figuras 5e 6.• capacidade admissível de descarga na sarjeta para projeto

Q FR Q projeto = . 0

Os cálculos acima descritos resultam na vazão para uma única sarjeta;

portanto quando se considera os dois lados da rua, o valor da vazão deverá dobrar.

Para sarjetões (Figura 19) , o valor de z deve ser calculado por, z T y= / 0

ou z tg tg T y tg tg = + = +θ θ θ θ 1 2 0 1 2, ( )

θ 2

T

y0

z 1 = tgθ1

1

z 2 = tgθ2

1 θ 1

FIGURA 19. ESQUEMA DE UM SARJETÃO

Recomenda-se que as velocidades de escoamento superficial nas sarjetas e

sarjetões estejam entre os limites de 0,75 a 3 m/s.


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3.4.2 Cálculo das Galerias

O dimensionamento da rede de drenagem inicia-se pela determinação da

vazão de projeto a partir de montante e a verificação da capacidade da sarjeta no

trecho pelo qual esta vazão deverá escoar. O primeiro ponto de cálculo pode ser

considerado a entrada do sistema de drenagem. Neste ponto, o tempo de concentração

pode ser estimado pelos métodos anteriormente apresentados, ou ainda, arbitrado pelo

projetista entre 5 e 20 minutos, de acordo com a sua experiência.

No ponto final do primeiro trecho de sarjeta (ponto j), o tempo de

concentração será igual ao tempo de entrada no ponto i imediatamente a montante,acrescido do tempo de percurso no trecho de sarjeta i-j, caso não existam outras áreas

contribuindo a este ponto. Da mesma forma, quando houver uma galeria no trecho, o

tempo de concentração no ponto de jusante é o tempo de concentração de montante

acrescido do tempo de percurso na galeria. O tempo de percurso no trecho é obtido

considerando-se que a seção esteja operando cheia.

Os tempos de percurso utilizados nos cálculos acima podem não

corresponder aos tempos de percurso reais já que consideram escoamento à capacidade

admissível para a sarjetas e vazão à seção plena para as galerias, o que nem sempre

ocorre. Para um cálculo mais preciso, deveriam ser consideradas as vazões que

realmente escoam nos trechos de sarjeta ou galeria. Isto implicaria em considerar o

escoamento não-permanente e não uniforme, trazendo enormes dificuldades para o

projeto. Quando se considera o escoamento à seção plena, conforme acima descrito, os

cálculos resultam em velocidades menores que aquelas obtidas com as vazões de

projeto, implicando em tempos de percurso maiores e, conseqüentemente, reduzindo

as intensidades de precipitação utilizadas no projeto. Uma vez que o método racional

tende a superestimar as vazões de projeto, o procedimento adotado pode ajudar a

diminuir os erros introduzidos pelo método.


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O dimensionamento das galerias é feito através das equações de Chézy,

Manning e outras expressões adotadas para o escoamento da vazão de projeto em

regime permanente uniforme. O problema principal será a determinação das

declividades e dimensões mais econômicas.

Para organizar o trabalho, pode ser construída uma planilha de cálculo que

permita identificar rapidamente os dados e cálculos para qualquer trecho da rede.

I. Identificação

• nome da rua;

• trecho: nome da rua a montante e nome da rua a jusante;• cotas de montante e de jusante [m] no trecho;• diferença de cotas entre jusante e montante [m];• comprimento do trecho L [m];’• declividade da sarjeta no trecho I [m/m];• coeficiente de deflúvio C da sub-bacia contribuinte ao trecho;• área A [km2] da sub-bacia contribuinte ao trecho;

II. Cálculo das Vazões e Diâmetros

• produto área A x coeficiente de deflúvio C; • somatório dos produtos área x coeficiente de deflúvio;• tempo de concentração tc [min] até a extremidade de montante do trecho de

galeria;

• intensidade de precipitação i [mm/h] correspondente a tc, obtida a partir dacurva intensidade-duração para o local do projeto;

• vazão de projeto em [m3/s], pelo método racional,

QCiA

=3 6,

• o diâmetro da galeria será dado pela equação de Manning-Strickler.Considerando-se o conduto operando a plena seção, tem-se:

DnQ

I =

155

3 8

./

onde D é o diâmetro [m], Q é a vazão de projeto [m3/s], e I é a declividadeadotada para a galeria [m/m].


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• a velocidade do escoamento a seção plena será dada por

V Dn

plena = 0397 2 3. / I

onde Vplena é a velocidade a seção plena [m/s], I é a declividade da galeria

[m/m], e D é o diâmetro da galeria[m];

• o tempo de percurso no trecho será igual a

tp L

V plena=

60 .

onde tp é o tempo de percurso [min] e L é o comprimento do trecho [m]

• a vazão a seção plena será igual ao produto entre a área da seção de escoamentoe a velocidade plena.

3.5 TRAÇADO DE GALERIAS PLUVIAIS

3.5.1 Procedimento Sistemático

O traçado de galerias relaciona-se com o tempo de concentração de toda a

área analisada. Ao adotar uma alternativa que realize rapidamente a drenagem da área,

o tempo de concentração poderá reduzir-se muito, agravando as enchentes a jusante.

Em outro extremo, uma alternativa que eleve as possibilidades de armazenamento em

trânsito reduzirá os riscos de inundações a jusante com custos de implantação mais

elevados. Enfim, a forma como se estabelece o traçado da rede deve considerar estes e

outros elementos que sejam julgados importantes, como interferências com o tráfego,

facilidades construtivas, regimes de escoamento, manutenção e limpeza futuras, etc.

O procedimento descrito a seguir propõe uma análise do escoamento

superficial ao longo do sistema viário, como forma de auxiliar o traçado da rede. Suas

vantagens são a sistematização da análise e a possibilidade de identificar facilmente

alternativas de rede de galerias. A desvantagem é a simplificação adotada para a

orientação das descargas superficiais ao longo da rede viária.


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Esta desvantagem pode ser superada, acrescentando-se outras hipóteses e

automatizando a análise em programas computacionais.

O procedimento é baseado nas seguintes premissas e definições:

1. O escoamento nas superfícies, sarjetas e galerias que constituem a rede dedrenagem se dá exclusivamente pela ação da gravidade.

2. Um nó é definido como um ponto do sistema de drenagem escolhido paraanálise do escoamento nas sarjetas ou galerias.

3. Um nó pode receber contribuições de descargas provenientes de superfíciesadjacentes ou de outros nós situados a montante diretamente conectados a ele.

4. Um nó que recebe contribuições de montante e possui ligações com outros nósa jusante é denominado de nó de passagem.

5. Um nó situado próximo ao divisor de águas que não recebe qualquer descarga édenominado de nó inicial.

6. Um nó situado em ponto baixo do sistema viário é denominado nó cego quandonão oferece condição de saída para o escoamento superficial por gravidade.

7. Quando um nó de passagem possui várias ligações a nós de jusante, a suadescarga far-se-á pelo trecho de maior declividade. Em relação aos outros nós a

jusante a ele conectado, será considerado nó inicial.

8. Uma possível ligação entre dois nós é denominada caminho.

9. Um caminho completo parte de um nó inicial, prossegue por nós de passagematé um nó cego.

A análise do escoamento superficial consiste em definir os nós do sistema de

drenagem, estabelecer as respectivas ligações e a composição das contribuições do

escoamento aos nós. O resultado será uma “árvore lógica” com os nós iniciais, caminhos,nós cegos e as áreas contribuintes associadas a cada nó. A partir desta composição identifica-

se a alternativa básica mais adequada para o traçado da rede.


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3.5.2 Recomendações Práticas

As orientações complementares a seguir auxiliam no desenvolvimento do

projeto geométrico – desenho da galeria em planta e perfil, com todos os dados

necessários à sua construção – e dimensionamento econômico de um sistema de

microdrenagem:

• A galeria, em perfil, deve ser projetada tendo em vista os seguintes fatores:

o aproveitar ao máximo a declividade do terreno, com a velocidade dentro

da faixa de valores recomendados. A situação ideal mais favorável

corresponde à galeria traçada paralelamente ao perfil da rua e

garantindo-se um recobrimento mínimo da ordem de um metro;

o garantir condições adequadas de lançamento na confluência de galerias

ou na disposição final;

o limitar a profundidade em no máximo 4 metros em decorrência do custo

de escavação, escoramentos e procedimentos de segurança necessários;

• Em canais circulares, considera-se o escoamento à superfície livre em plena

seção e em galerias de seção retangular, adota-se uma borda livre mínima de 10cm;

• As velocidades admissíveis são estabelecidas em função da possibilidade de

sedimentação no interior da galeria e em função do material empregado. Para

galerias de concreto a faixa admissível de velocidades é 0,60 m/s ≤ V ≤ 5,0 m/s;

• Devem-se adotar condutos de diâmetro mínimo 0,30 m a fim de evitar

obstruções. Os diâmetros comerciais mais comuns são 0,40, 0,60, 0,80, 1,00,

1,20 e 1,50 m. Os trechos de galerias que exijam diâmetros superiores a 1,50 m

podem receber galerias em paralelo, ou podem ser substituídos por seções

quadradas ou seções retangulares;

• Quando houver mudanças de diâmetros, as geratrizes superiores das galerias

devem coincidir. Porém, isto não se aplica a junções de ramais secundários que

afluem em queda aos poços de visita;

• Nunca se deve diminuir uma seção à jusante, pois qualquer detrito que venha a

se alojar na tubulação deve ser conduzido até a descarga final;


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• Se possível, a declividade da galeria deve acompanhar a declividade da

superfície do terreno, de modo que se obtenham menores volumes de escavação

e, conseqüentemente, menores custos de escavação;

• Ao se empregar canalizações sem revestimento especial, o recobrimento

mínimo deve ser de 1,00 m. Se, por motivos topográficos, houver imposição de

um recobrimento menor, as tubulações deverão ser dimensionadas sob o ponto

de vista estrutural;

• O coeficiente de rugosidade de Manning deve ser de 0,011 para galerias

quadradas ou retangulares executadas in loco; para galerias circulares em

concreto, adota-se n = 0,013;

• O nível d’água de jusante deve ficar abaixo ou então concordar com o de

montante. O cálculo das altura das lâminas de água das tubulações permite

estudar a concordância da superfície de água na entrada e saída dos poços de

visitas.

FONTES DE CONSULTA

CARDOSO NETO, Antonio. Sistemas urbanos de drenagem. Notas de aula. EscolaPolitécnica (USP). 1990.

CETESB. Drenagem urbana: manual de projeto. 3 ed. São Paulo. 1986

FENDRICH, Roberto, FREITAS, Cíntia Obladen de Almendra. Chuvas Intensas noParaná. PUC-PR. ISAM – Instituto de Saneamento Ambiental, Curitiba, mar. 1992.

FUGITA, O. (coord.).Drenagem Urbana: Manual de Projeto. Companhia de Tecnologia deSaneamento Ambiental, São Paulo, SP.1980.

GARCIAS, Carlos Mello. Projeto de drenagem pluvial urbana (apostila). UFPR, Curitiba,PR. 1999.

LOPES, Deize Dias. Sistema de drenagem urbana (notas de aula). UEL, Londrina, 2004.

Texto baseado em notas de aula da Prof.ª Deize Dias Lopes (2004) da UEL, do Prof. Cesar AugustoPompêo (2001) da UFSC e complementado por outras fontes.

Prof. NELSON AMANTHEADepartamento de Construção Civil

Centro de Tecnologia e Urbanismo – UELSetembro/2006


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ORSINI, Eluísio de Queiroz; ALÉM SOBRINHO, Pedro. Apostila de drenagem urbana –Escola Politécnica USP.

POMPÊO, Cesar Augusto. Sistemas urbanos de microdrenagem (notas de aula). UFSC.Florianópolis. 2001.

PUPPI, I.C. Vias de Comunicação. In: Estruturação Sanitária das Cidades. Companhia deTecnologia de Saneamento Ambiental, São Paulo, SP. 1981.

RAMOS, Carlos L. et al. Diretrizes básicas para projetos de drenagem urbana nomunicípio de São Paulo. Prefeitura do Município de São Paulo. Fundação CentroTecnológico de Hidráulica. São Paulo. 1999.

TUCCI, C.E.M. Hidrologia: Ciência e Aplicação, Porto Alegre, Editora da Universidade –ABRH-EDUSP, 1993. (Coleção ABRH de recursos hídricos, v.4) ( 1 exemplar nabiblioteca)

TUCCI, C.E.M; Porto, R. La Laina; Barros, Mário T. Drenagem Urbana. Porto Alegre,Editora da Universidade/ ABRH/UFRGS . 1995.

WILKEN, P.S. Engenharia de Drenagem Superficial. Companhia de Tecnologia deSaneamento Ambiental, São Paulo, SP. 1978


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