Macrodrenagem

1MacrodrenagemPHA 2537 guas em Ambientes Urbanos

Universidade Amazonas do Estado doEscola Tecnologia de Superior

Planejamento de Obras de MacrodrenagemDimensionamento Hidrolgico

Obras de Afastamento e de ContenoDimensionamento Hidrulico de Canais e Galerias

Prof Dr Joecila Silva da Santos 2014

Definio: o conjunto de aes estruturaise no estruturais destinadas a controlarcheias para evitar inundaes e suasconsequncias.

Objetivos: minimizar riscos e prejuzos emreas de extenso significativa causadospor cheias com perodos de retornorelativamente grandes (tipicamente T= 25 a100 anos)

Macrodrenagem - Conceitos

2Estruturais:Tipos: Obras de afastamento de cheias

Micro e Macro-drenagem Reverso de Bacias Diques de conteno

Obras de conteno de cheias Soleiras Reservatrios

Foco da aula de hoje

Medidas Estruturais e No-Estruturais

Afastamento rpido dos excessos de gua Melhorias e retificaes no canal Canalizaes

Diretrizes de Projeto

Foco da aula de

hoje

3 Amortecimento dos hidrogramas de cheia Bacias de deteno ou de reteno (piscines)


Amortecimento dos hidrogramas de cheia Reteno no canal com soleiras


4Extenso da Macrodrenagem no Brasil

Fonte: IBGE, Atlas de Saneamento, Distribuio espacial e nvel de abrangncia das redes de sanemento, Micro e Macrodrenagem 2000.

Necessidade de um Plano de Ao de curto e longoprazo PLANO DIRETOR DE DRENAGEM.

Previso da ocupao do solo. Programas de implantao sincronizados com obras de

microdrenagem. Cronograma fsico e financeiro para a execuo das

obras. Avaliao de necessidades de desapropriaes

No basta indenizar. preciso mitigar os impactos dasmudanas das pessoas.

Planejamento da Macrodrenagem

5 Coordenao com a implantao de outras obrasde infra-estrutura urbana.

Programa de implantao paralela de medidas no-estruturais.

Necessidade de avaliao de impactos ambientais. Aprovao das obras e medidas junto populao

e aos rgos competentes. Considerao da melhoria da qualidade das guas

pluviais.


Avaliar a possibilidade de medidas preventivas, que

diminuam a necessidade de obras (manuteno de

vrzeas de inundao naturais).

Prever sistemas de fiscalizao da ocupao do solo.

Conscientizar sobre a importncia da manuteno

adequada das obras futuras.


6 Preliminar Dados existentes e visitas ao local Registro fotogrfico Contatos com entidades

envolvidas Interferncias Traados tentativos

Projeto de Macrodrenagem : fases

Bsico Alternativas restantes Levantamentos topogrficos e sondagens Escolha da melhor alternativa Documentao para concorrncia (formulao de preos)

Executivo Desenhos para execuo Interferncias

Planimetria, topografia,

batimetria, geologia, cadastramento de

estruturas, .....

Prefeituras, ONGs, representantes da

sociedade civil, outros

Caracterizao urbanstica da

cidade e da bacia

Caracterizao Scio-Econmica

Definio das Diretrizes do

Projeto

Caractersticas fisiogrficas das

bacias e sub-bacias

Restries ambientais e legais

Anlises estatsticas de chuvas intensas e

NA

Identificao das interferncias

Diagnstico da situao atual da macro-

drenagem da bacia

Simulao das condies atuais da

macro-drenagem

7Disponibilidade de materiais de construo,

caracterizao geotcnica e

geolgica da rea

Definio do horizonte de projeto

Estudos sedimentolgicos

Condies futuras sem a implantao

do projeto

Projeo urbanstica da bacia e da cidade, uso e ocupao do solo e da cobertura

vegetal

Alternativas urbansticas para a

bacia

Plano de reassentamento

Alternativas de engenharia

Simulao das condies futuras

Anlise econmica e

ambiental

Escolha da alternativa de engenharia

Levantamentos topogrficos Aerofotogramtricos (etapa preliminar) Arruamentos - curvas de nvel 1 m (etapa preliminar) Nivelamento de preciso (projeto bsico) Sees transversais (projeto bsico)

Interferncias Cadastramento Projetos de demolies, relocaes, etc Reassentamentos Custos

Sondagens Percusso (mais usuais) Amarrao topogrfica

Projeto de Macrodrenagem: elementos para elaborao

8Projeto de Macrodrenagem: Interferncias (Ex. Manaus)

Hidrolgico

Hidrulico

Geotcnico

Estrutural

Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento

9 Mtodos Clssicos Mtodo racional (AD < 3 km2) Mtodos baseados na teoria do hidrograma

unitrio (SCS, Ven Te Chow, etc) Mtodos Estatsticos (raramente)

Chuvas de Projeto Durao ( tempo de concentrao) Recorrncia (25 a 100 anos)

Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento Hidrolgico

Intervalo mdio, em anos, em que se esperaque uma vazo com o perodo de retornodefinido seja igualada ou superada.

OBSERVAO IMPORTANTE: um conceitoprobabilstico (no significa periodicidade!)

Perodo de Retorno (ou Intervalo de Recorrncia (T)

10

Se uma vazo Q tem um perodo de recorrncia de 50anos isto significa que, em mdia(!), esta vazo igualada ou excedida a cada 50 anos.

Em outros termos:

A vazo Q tem uma probabilidade P= 1/T = 0.02 (ou2%) de ser igualada ou excedida, em um ano qualquer.

Conceito de Perodo de Retorno

RISCO DE VIVER

casamento terminar em divrciomorrer fazendo roleta russa

morte por cncerter o carro roubado/furtado em So Paulo

morrer de infartomorrer assasinado

morrer em acidente de carroincndio em casa (de qualquer proporo)

ter a casa roubada/furtadamorrer atropelado

ser assaltado bater carro(dia de chuva)

bater carro(dia sem chuva) acidente domstico (escada)

acidente domstico (garrafa)acidente domstico (brinquedo)

acidente domstico (copo)acid.dom. (ferramenta eltrica)

escorregar em tapetemorte por acidente dom

ser atingido por um raioganhar na lot esportivamorte acid. areoacidente areo

supersenaser atingido por av io

Escolha do Perodo de Retorno

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Risco a probabilidade de uma obra falhar, pelo menos uma vez, durante sua vida til, N. Pode ser deduzido:

R = 1 - (1 - 1/T)N

Exemplo: Qual o risco que a canalizao de um rio tem defalhar, pelo menos uma vez, durante sua vida til, estimada em50 anos? A obra foi projetada para T = 100 anos.

Conceito de Risco

0

20

40

60

80

100

Ris

co

(%)

0 10 20 30 40 50 Vida til (anos)

T = 5 anosT = 10 anos

T = 50 anos

T = 100 anos

T = 500 anos

Conceito de Risco

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EXEMPLO SIMPLIFICADO: Anlise de controle dasinundaes do Rio Lambari, que extravasa a partir da vazoQ= 50 m3/s. Cada extravasamento causa, em mdia, umprejuzo de R$1.000.000,00.

Risco: Aplicao em Projetos de Macrodrenagem

Admitindo-se que o problema possa ser resolvido pela construo de uma canalizao cuja vida til seja de 50 anos, so relevantes as seguintes questes:

1-) Qual o Periodo de retorno da capacidade de vazo atual de 50m3/s?Se, por exemplo, for T = 2 anos, teremos um valoresperado de 25 inundaes durante a vida til da obra e,portanto, um prejuzo esperado de R$ 25.000.000.


13

2-) Qual o critrio de projeto?

Se, por exemplo, o critrio for T = 100 anos, teremos umvalor esperado de 0.5 inundaes em 50 anos, ou seja, umprejuzo esperado de R$ 500.000,00.

O benefcio esperado da obra ser R$ 24.500.000 e estaser economicamente vivel se o seu custo for inferior a estevalor ou seja se (Benefcio - Custo) > 0.


A escolha da vazo de projeto (ou seu perodo deretorno) um dos problemas mais comuns (e importantes)em hidrologia, uma vez que envolve diretamente asdimenses da obra (e portanto, seu custo) e o risco queesta obra tem de falhar durante sua vida til.

Obras de microdrenagem 2 a 25

Obras de macro drenagem 25 a 500

Barragens 1000 a 10000

Valores Usuais de T (Anos)


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A escolha da vazo de projeto (ou seu perodo deretorno)Deve considerar outros custos, alm dos custos deconstruo, operao e manuteno, como:

? Custos de impactos ambientais;

? Custos de perdas de vidas humanas;

? Custos de impactos psicolgicos


Dados da Bacia AAD= 150 km2

Tc= 6 h CNA= 85

T= 100 anos

Avazo de pico

Projeto de Macrodrenagem: Dimensionamento Hidrolgico

Chuva de ProjetoD= 12 h T= 100 anos

Chuva ExcedenteCNA= 85

Hidrograma Unitrio

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Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6

Topologia da Rede de Macrodrenagem no ABC6

Parmetros do ABC6

Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6

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Entrada Dados da Bacia no ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6

Entrada Dados de Reservatrios no ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6

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Resultados do ABC6Uso de Modelos Chuva-Vazo Ex. ABC6

Tipos de Canalizao

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Seo Trapezoidal Revestida(no estrutural)

Detalhe do dreno

Seo Trapezoidal Revestida (no estrutural)

Tipos de Canalizao

Fonte: Yoshizane, Hiroshi Drenagem Urbana 2 GAP ST 306B- CESET Unicamp Limeira, 2006

Canal com Paredes Protegidas por Gabio

Concreto Moldado no local Rio Aricanduva

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Vista da galeria pr-moldada em clula dupla Lx A: 4,20m x 4,00m

Obra: Reforo da Canalizao do Crrego Jaguar e Pavimentao da Av. Escola Politcnica. Prefeitura do Municpio de So Paulo -GEPRO

Tipos de Canalizao

Detalhe do revestimento em concreto no interiorObra: Canalizao do Crrego Tiquatiraseo dupla de Tunnel Liner D= 3,80m. Prefeitura do Municpio de So Paulo

Concreto Pr - MoldadoTunnel Liner

Dimensionamento hidrolgicoVazo projeto = f(T, bacia, Caract. das Chuvas

Intensas)

Projeto de macrodrenagem: Dimensionamento Hidrulico

Canal do rio Aricanduva a montante da ponte da Rua Eli Lopes Meirelles

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Dimensionamento hidrulico

=

Velocidade = f(rugosidade, forma da seo,declividade, regime de escoamento).

Hiptese: Regime UniformeFrmula de Manning

V= (1/n) Rh2/3 i1/2

Projeto de macrodrenagem: Dimensionamento Hidrulico

Canal do Aricanduva a montante da ponte da Rua Tumucumaque

Fluvial (F < 1) Crtico (F = 1) Super crtico (F > 1) Dimensionamento: Regime Fluvial (sempre!)

F = Nmero de Froude

S = rea da seo molhada

L = largura da seo

g = acelerao da gravidade

Regimes de Escoamento

xgSxLQF 3

2=

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Regime uniforme (permanente) dy/dx = 0 Y= y0

Gradualmente variado (permanente) dy/dx 0 Y= f(x) (contnua)

Fundo do Canal

y0

yc

Regime Fluvial

Linhas dgua no Rio Tiet no Trecho entre as Barragens Mvel e Edgard de Souza Vazo de 1.100 m3/s na Barragem Mvel

706,0

707,0

708,0

709,0

710,0

711,0

712,0

713,0

714,0

715,0

716,0

717,0

718,0

719,0

720,0

10020030040050060070080090010001100Estacas de 20 m

NA (IG

G - m

)

Fundo 709,15 710,15 711,15 712,15 713,15 714,15 715,15 716,15 717,15

NA em Edgard de Souza (IGG)

Barr

age

m

Mv

el

Barr

age

m

Edga

rd de

Sou

za

Regime Fluvial

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Manuteno dos Canais

Acmulo de detritos no canal do Rio Aricanduva - SP

As Obras de Retificao do Rio Tiet na Dcada de 1970

Manuteno dos Canais

23

Obras de Aprofundamento na Dcada de 1980

Manuteno dos Canais

Obras de Aprofundamento na Dcada de 2000

Manuteno dos Canais

24

Obras de Desassoreamento - Trabalho Constante

Manuteno dos Canais

Dimensionadas como Conduto livre

Galerias Cobertas

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Galerias CobertasTunnel Liner

Obra: Canalizao do Crrego Tiquatira - seo dupla de Tunnel Liner dimetro 3,80m.

Cliente: Prefeitura do Municpio de So Paulo Fonte: http://www.telar.com.br/

Galerias Cobertas

Vista da galeria pr-moldada em clula dupla LxA: 4,20m x 4,00mObra: Galeria de Reforo da Canalizao do Crrego Jaguar e Pavimentao da Av. Escola Politcnica.

Cliente: Prefeitura do Municpio de So Paulo Fonte: http://www.telar.com.br/

Galerias Pr-Moldadas

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Fonte: Chu, H. C. K. Flood Prevention and Drainage Modelling in Hong Kong, Drainage Services Department, Hong Kong, Sept. 2005

Tneis - Sistema de Reverso da Bacia



Dimetro de 4 m

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Tnel de Kai Tak Hong Kong na poca da construo. Inaugurado em 2004



Tnel de Kai Tak Hong Kong Dimetro de 4 m. Inaugurado em 2004

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Fonte:Tucci, CEM Gesto da guas Pluviais, IPH, UFRGS, GWP South America

Galerias Cobertas - Cuidados

Interferncias causam obstruo do escoamento

Dimensionadas como Conduto livre ???


Dimensionadas como Conduto livre ???

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Regime Permanente Gradualmente Variado

Fundo do Canal

Linha de gua

Regime Uniforme

Teto da galeria


Controle de Jusante

Escoamento sob presso

Galerias Cobertas

Regime Uniforme

Regime Permanente Gradualmente

Variado

Escoamento sob presso

Foto: Adair Rodrigues/vc reprter

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Ao tentar afastar os excessos rapidamente(canalizaes), agravam a situao de jusante.

Atuam corretivamente e tendem a resolver problemasde forma localizada (no consideram o efeito na bacia).

No atacam a causa dos problemas e no atuam nafonte dos excessos de gua (uso e ocupao do solo).

Tendncia Atual Limitar velocidades no canal (imitar a natureza) Combinao com bacias de reteno e deteno

para diminuir as vazes de dimensionamento

Limitaes das Canalizaes

Canalizaes devem ser consideradas no elenco demedidas de controle de inundaes

Muitas vezes so inevitveis Canalizaes trapezoidais sem revestimento devem ser

consideradas em primeiro lugar Sempre que possvel, devem ser reservadas faixas

amplas de ambos os lados para permitir ampliaes Eventuais vias marginais devem ser recuadas A ocupao dos espaos no ocupados deve ser

planejada e regulamentada A bacia deve ser olhada como um todo

Recomendaes

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Os efeitos A jusante devem ser considerados Cuidados com os efeitos DE jusante Em caso de canalizaes cobertas, devem ser

tomados cuidados adicionais Considerar a limpeza e desobstruo durante a fase

de projeto Bordas livres mais "generosas" Evitar septos e outras possibilidades de obstruo Cuidados com a possibilidade de entrar em carga

Recomendaes

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