Projeto de Reservatórios de Retenção

José Rodolfo S Martins

Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica

Projeto de Canais e Reservatórios para Projeto de Canais e Reservatórios para Controle de EnchentesControle de Enchentes

Aula 4

Tópicos abordados

• Finalidades, Efeitos, Vantagens e desvantagens

• Tipos de Reservatórios

• Estudo de Aplicação e Tomada de Decisão

• Arranjo Geral

• Dimensionamento das Estruturas

• Simulação Operacional

Finalidades

• Amortecer o pico da cheia afluente

• Reduzir custos e interferências da canalização trocando uma obra linear por outra localizada

• solução de drenagem sustentável, com manutenção menos custosa

• recuperação de áreas degradadas

Vantagens

• Canteiro de obras único

• Pouca interferência urbana

• Manutenção concentrada num ponto

• Áreas e reservatórios podem ter usos múltiplos

• Reduzem os custos da canalização a jusante

Dificuldades

• Nem sempre a área disponível está no local apropriado

• Ainda exige intervenção na calha a jusante

• Exige operação e manutencão contínuas

• Aumenta as conseqüências para a bacia no caso de falhas

Efeitos da impermeabilização…..Bacia Urbana de 1.5km²

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

Q (

m³/

s)

T (h)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

Q (

m³/

s)

T (h)

Antes da impermeabilização

Área Imperm. = 25%

Tc = 3 h

Depois da Impermeabilização

Área imperm. = 65%

Tc = 2 h

… e do Reservatório de Retenção

740

742

744

746

748

750

0 50000 100000 150000 200000

Co

ta

Volume m³

0102030405060708090

100110120130

0 1 2 3 4 5

740

741

742

743

744

745

746

747

748

749

750

Qaf (m³/s)

Qefl

NA Can

NA res

Tipos de Reservatórios

• Em Série (in line) : quando o curso d’água atravessa o reservatório

• Em paralelo (off line): quando o curso d’agua corre paralelo ao reservatório

Atua em maior ou Atua em maior ou menor grau para todas menor grau para todas as vazões afluentesas vazões afluentes

Atua somente para as vazões projetadas

Geralmente o esgotamento é por gravidade

Esgotamento por Esgotamento por gravidade ou recalquegravidade ou recalque

Reservatórios In Line

Reservatório de Mauá, DAEE, 1998Reservatório de Mauá, DAEE, 1998

Reservatórios In Line

Reservatório Jardim Faculdade, Itú, 1996

Reservatórios In Line

Reservatório Vila Gatti, Itu, 1996

Reservatórios Off Line

AC-1, Rib. Couros, DAEE, 1998AC-1, Rib. Couros, DAEE, 1998

Reservatórios Off Line

Reservatórios Off Line

Futuro Reservatório TPO-4, DAEE, Ribeirão Poá

Tomada de Decisão

Critérios ObjetivosCritérios Objetivos

•Custo da obra de canalização a jusante para uma vazão de projeto com um risco adequado

•Custo de Implantação do Reservatório

Custo de Canalização (Abr/2001)

C(R$/m) = 7,10 Q + 386,37 (R$)

0

200

400

600

800

1000

1200

0 20 40 60 80 100 120Q m³/s

R$/

m

Custo de Implantação do Reservatório

C(R$/m³) = 20.345 -7E-06 V (m³)

15

16

17

18

19

20

21

22

0 100000 200000 300000 400000 500000

Volume

Cu

sto

s

Metodologia• Estimar o custo de implantação do

reservatório de retenção para diferentes volumes

• Estimar o amortecimento da vazão de projeto para diferentes volumes

• Computar o custo do relativo do reservatório e do canal, tomados em relação ao custo máximo do canal (sem reservatório) e ao custo máximo do reservatório (amortecer toda a cheia)

Exemplo práticoQ

af(

m3

/s)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

0 2 4 6 8 10Tempo (h)

10 100 150 200 220Reservatório R$4 778 741.13 0.0432 0.4191 0.6177 0.8090 0.8835Canal R$/m 237.60 0.8569 0.3777 0.2192 0.0903 0.0500Custo Total 0.9001 0.7969 0.8370 0.8993 0.9335

Volume do Reservatório x 1000 m³Custo Mäximo

Comparação

0

0.5

1

0 50 100 150 200 250

Cus

to R

elat

ivo

(%)

Volume x 1.000 m³

Arranjo Geral

Arranjo Geral das Estruturas

• Reservatório In Line– Estrutura de controle e vertimento– Reservatório– Vertedouro de emergência– Dissipação de energia

Estrutura de Controle e Vertimento

Estrutura de Controle e Vertedor

Estrutura de Controle

Estrutura de Controle

Reservatório

Reservatórios Off Line

• Vertedouro de Controle

• Vertedouro de Engolimento

• Reservatório

• Dissipador de energia

• Casa de bombas

• Vertedouro de Emergência

Lay-out Geral

Arranjo Geral

Canais de Aproximação e Restituição

Casa de Bombas

Estrutura de Controle e Dissipador

Arr

anjo

Ger

al

Vertedouro Labirinto

Arranjo Geral

Vertedouro

Sol

eira

Lat

eral

Critérios de Projeto TABELA 1- Descrição das Condições de Projeto

CondiçãoOperacional

Período deRecorrência

(anos)

Nível d'águaMáximo

Situação Admitida

NORMAL 10 MáximoNormal

QUALQUER NÍVEL D’ÁGUA ABAIXO DOMÁXIMO OPERACIONAL, SEMEXTRAVASAMENTO DE NENHUM TIPO

LIMITE DEPROJETO

50 MáximoNormal

NÍVEL D’ÁGUA ATINGE O MÁXIMOOPERACIONAL, SEM INVADIR A BORDA LIVREDE SEGURANÇA NEM EXTRAVASAR

EXCEPCIONAL 100 MáximoMaximorum

NÍVEL D’ÁGUA ATINGE O MÁXIMOEXCEPCIONAL, INCLUINDO A BORDA LIVREDE SEGURANÇA, SEM ENTRETANTOEXTRAVASAR OS TALUDES MARGINAIS NOCASO DE CANAIS NEM O TOPO DASESTRUTURAS HIDRÁULICAS NO CASO DOSRESERVATÓRIOS

Vertedouros de Controle

5,12 CCCe HgBCQ WES Coef. Descarga Vertedores

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05C/Cd

He

/Hd

0.20.33

0.6711.33

h/Hd

Correção do Paramento de Montante

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4h/Hd

C/C

d

11.53

Vertedouros - Afogamento por jusante

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1Hj/Hc

Qc/Q

t

Tomada em soleira lateral

Soleira Lateral

5,1)(2 WHgLQL

5,11 )(2 whgLQL

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 0.5 1

0.2 0.4 0.6 1

Froude

m (h1-W )/L

Simulação da Operação

)()()()(

),(),(1

11111

111

111

111

rtemr

tem

tef

tef

tr

ttw

tr

ttw

taf

taf

NAQNAQNAQNAQ

NANAQNANAQQQ

Eq 1

onde:

t Instante de tempo onde os dados são conhecidost+1 Instante de tempo a ser calculadoQaf1

Vazão afluente (hidrograma afluente - Q af)Qef1

Vazão restante no canal (vertendo pela soleira partidora Qef)Qw1

Vazão engolida pela soleira lateralQem

Vazão pela soleira de emergênciaNA1

Nível d’água a montante da soleira partidora e de engolimentoNAr

Nível d’água no interior do reservatório

Reservatórios In LineTr 100 anos

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Tempo (h)

Vaz

ão m

³/s

559

560

561

562

563

564

NA

(m

)

Qafl (m³/s)

Qefl (m³/s)

NA (m)

Qmax Afl=21.66Qmax Efl=6.87NAmax=562.47

Reservatórios Off Line

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 1 2 3 4 5 6 7Tempo (horas)

Vaz

ão (

m³/

s)

740

745

750

755 Nív

el (

m)

Qaf1 (m³/s)

Qw 1 (m³/s)

Qef1 (m³/s)

Qem(m³/s)

NA1 (m)

Nar (m)

Eficiência 59%50 anos