21 - hidrologia_tucci (cap21)

7/26/2019 21 - Hidrologia_Tucci (Cap21)

http://slidepdf.com/reader/full/21-hidrologiatucci-cap21 1/21

804

lIl,

I

REFERÊNCIAS

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Groundwater

Englewood

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Publ ica t ions,

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7- W A LTO N , W C 1970 Groundwaterresource evaluation Sis«

Hill, 664p.

Capí tulo

21

DRENAGEM URBANA

Rubem Porto, Kamel Zahed F., Carlos Tuccí e Francisco Bidone

L I Conc ei tos

I lurante

m uito tem po o ob jetiv o principa l d a drena gem urb an a foi rem ov er

I I I I S pluvia is em excesso da form a m a is efic iente possív e l pa ra ev itar

II IIllI ilOS ,

pr ejuízos e riscos de inundações. A pa rtir de ta l en foque a s

I•

co n cent ra r am- se na execução de projeto s e ob ra s e na análise econôm ica

ltencffc ios e c us to s d es sa s m ed id as , d ita s e stru tu ra is .

M edid as estru tu ra is s ão n ec es sárias e m esm o essencia is pa ra a solução de

m ud e núme ro de p ro blem as de inun da çõ es urba na s. A experiência na ciona l e

I1I 1110lo na l most ra, entre tanto, que ta is m edida s, a lém de onerosa s, não

I'II

In

1

l ltl\m po r s i

só

solução efica z e sus tentáve l dos p roblem as m a is

1 III 'Iux os

de d ren ag em u rb an a.

íhore s soluções para esses problem as são a lcançada s a pa rtir de um a

1l Il 'l l l l\Il Sl lo m a is in teg rada do am biente urbano e da s re lações entre o s

I

'1 1 III IU I ue o co m põe m . D epen dem ta mb ém de u ma a tua ção m ais ab ra ng en te por

'1 1

dll~

res ponsáveis pelo setor que necessa riam ente deve env olv er a spectos

IIh

l

[nstlt ucio na is, tccnolõg íco s

e sociológicos. Em ou tra s pa la v ra s, o

11 1' 1 1 1 1 1 d o

que se en tende por dren ag em urb an a extra va sou o cam po restrito

da

• 1 I I I I I I In pa ra se tom ar u m p ro bl em a gerencial, com com ponentes po líticos e

I

dl'/l,lllos.

II ILI 1 110 dr enage m urbana é en tend ido aqui, no seu sentido m ais am plo ,

til

conjunt o de m edi das que tenham por objetiv o m inim iza r o s risco s a que

1'''I,,,h\~ 'ôos estão sujeitas, d im inuir o s p re juízos causados po r inundações e

,1111111111 de senv olvi m ento ur bano de form a harm ôn ica , a rticu lada e

1 1 \V ~ '1 .

dl ll'I'\(:S efi ca zes de drenag em urba na d ep en de m d os s eg uin te s fa to res:

pa ra

o

se tor que defin a obje t ivos

a

serem

ai s, in stituc ionais, técnic os e fina nceiros)

u p u ç ã o do solo urb ano dev id am ente

lp alm cntc no que se

,ulO, m~(1I0 o lons



8 0 6

Hidrollllll

prazos em toda a bacia, e integre as medidas de drenagem d

pluviais no complexo maior do ambiente urbano;

-exist êncla de entidade eficiente que domine as tecnologias ne

implante obras e medidas, desenvolva atividades de c omunicaç

promova a participação públ ica, estabeleça critérios, a p l iqu

normas e , enfim, exerça, de forma positiva, a liderança do setor:

- domín i o

da tecnologia adequada para planejamento, projeto,

COJlH IIU l'R ••

operação das obras; e

-organização de campanhas de educação e esclarecimento d n 1 1 1 '1 11 1

pública.

21.1.1 Impactos da urbanização

As conseqüênc ias da urbanização que mais diretamente intcrfOrtlll1

drenagem urbana são as alterações do escoamento superficial

dhullI I

alterações podem ser dramáticas como mostra a figura 21 .1 qu e 1 '1 '1 1 1 1 1 1 1 11

crescimento das vazões máximas de cheia, com a área urbanizada

dll 111 11I

área servida por obras de drenagem. Para os casos extremos,

vor lfluu '. '1

pico da cheia numa bacia urbanizada pode chegar a ser 6 vezes

mntrn

dll '1

11

pico desta mesma bacia em condições naturais.

Vazão

R=~

Vazao

tOO

lIt

o

. .

:I

~ 60

o

u

E

8 6

c: J

eu

• ..

'c :J

c : J

g

E

eu

o

~ 20

c:

eu

u

-

e u

o ..

1--1

O

20

. o

no

'10

1r 'l 1

~

11rll

Z

1 .1 . IU lm

tllI Ulhllllll,lllllllI 101110 1\ Vl I rn ll 1I111~1l1111

(l,IJ('llltlíi

Drenagem Urbana 807

A Figura 21 .2 mostra como se inter-relacionam os diversos processos que

correm em uma área urbana e a tabela

21 .1 .

explícita melhor as relações de

ousa e efeito. Verifica-se que os problemas resultantes desses processos

re fe re m -s e principalmente ao aproveitamento de recursos hídr icos, controle de

po lui ção e controle de inundações. Soluções efic ientes e sustentáve is para

ses problemas são aquelas que atuam sobre as causas e abrangem todas as

relações

entre os diversos processos.

As conseqüências da urbanização sobre o cl ima, contrariamente aos im-

pn cto s hidrológicos, são de pequena escala (tabela 21.2) mas podem, a longo

pI 'OZ O, introduzir alterações significativas no balanço hídrico, com impac tos in-

rlu si v e sobre a qualidade das águas devido, por exemplo, a alte rações da qual i-

rlndc

das águas de chuva, diminuição de vazões mínimas, etc. A variação do

uticroclima

de áreas urbanas tem sido objeto de pesquisas nas últimas décadas.

qu ant i f ica ção

dessas variações

é

bas tante difíci l, pois os processos se desen-

vo lve m

de forma lenta e contínua.

Tabela

21 .1 .

Causas e efeitos da urbanização sobre as inundações urbanas.

CAUSAS

EFEITOS

Impermeabilização

Maiores picos e vazões

Redes de Drenagem

Maiores picos a jusante

Lixo

Degradação da qual idade da água

Entupimento de bueiros e galerias

Redes de esgotos deficientes Degradação da qualidade da água;

Molést ias de veiculação hídrica;

Inundações.conseqüências

mais sérias

Desmatamento e

Desenvolvimento Indisciplinado

Maiores picos e volumes;

Mais erosão;

Assoreamento em canais e galer ias.

Ocupação das várzeas Maiores prejuízos;

Maiores picos

Maiores custos de utilidades públicas

.ICUIJ I\< lI\CI ,111 lIulll

de lotcamcntos



808

Hidrologia

executados sem condições técnicas adequadas; b) ocupação de áreas

impr ópr in

(principalmente várzeas de inundação e cabeceiras íngremes); c) proliferaç

de favelas e invasões e d) ocupação extensa e adensada dificultando 1 1

const rução de cana lizações e e liminando áreas de armazenamento.

Figura

21 .2 .

Processos que ocorreram numa área

urbano (I

(,,11, III/ ( I)

Tabela 21 .2 . Alteração de parârnetros clirnãticos dev id o \ldll \l ll /l l~ 'nll

(Landbcrg, 1970, citado por U; 1I 1\1 'II,

1 9 R 5 ) .

Elemento

/VarlaçãO

em rclllçlto ~

I'l llli 111 1111

-

I

1 0 / 1 1 1

I.r ., 1 ,0 O .. .

II

H %

I()()%

l l lal O i

111 111 1

01111111'

111 1\11 1I

J

Drenagem Urbana

809

Conseqüências do comportamento político e administrativo: a) o crescimento

acelerado acirra a disputa por recursos entre os diversos setores da

administração urbana e faz prevalecer a tendência de atuar corretivamente em

pontos isolados; b) medidas para disciplinar a ocupação do solo são

dificultadas por conflitos de interesses e c) políticas de médio e longo

prazos são invariavelmente relegadas a segundo plano.

o impacto da urbanização tende a aumentar a necessidade de ampliar a

capacidade dos condutos com conseqüente aumento de custo. Normalmente este

processo evolui a partir das pequenas áreas dentro de um contexto de

aprovação de loteamentos. A drenagem secundária, que são os principais

condutos pluviais são sobrecarregadas pelo aumento do fluxo, mas os impactos

maiores ocorrem sobre a macrodrenagem.

A ocupação da bacia

hidrográfica

tende a ocorrer no sentido de jusante

para montante, devido às característ icas do re levo. Quando o poder público não

xm trola

a urbanização indi sc iplinada das cabecei ras da bacia ou não amplia a

.apacidadc de macrodrenagem, a freqüência das enchentes aumenta s ignificati-

vamente, provocando a desvalorização de propriedades e prejuízos periódicos.

Nesse processo, a população localizada a jusante, sofre as piores conseqüênci-

IIS, em razão da ocupação a montante.

As questões básicas neste caso são: a) os custos de ampliação da macro

drenagem devem ser pagos por toda a comunidade?; b) será factívcl impedir a

ocupação dessas áreas? As pressões para ocupação do espaço urhano e as inva-

õ cs

tornam dif ícil esse controle. Portanto, dentro da realidade hrasile ira essas

questões não parecem ter respostas,

já

que dificilmente será possível impedir o

lotca ment o

ou ocupação de áreas vazias, se o poder público não desapropriá-Ias

, ocupá-Ias de forma adequada.

A resposta técnica a esse processo é o disciplinamento da ocupação ur-

hn na através de uma densificação compatível com os riscos de inundação.

Pu ra

tanto, é necessária a

qu an tifica ção

do impacto das diferentes condições

dl.l

urbanização

sobre o escoamento. No planejamento do espaço, existem várias

medidas

de controle que podem ser adotadas, antes que o espaço seja

ocu-

p u d e , para minimizar as enchentes. Algumas dessas medidas são o uso de

pequenos

reservatórios em parques e o controle sobre a impermeabilização

I i

IS

lotes, ruas e passeios. Esse tipo de controle pode ser exercido nos estágios

uiciais

de desenvolvimento urbano com recursos relativamente limitados. No

- n t n n t o , se as n ç õ c s forem retardadas e a população ocupar os espaços, as

1111\(,Ô CS terão custos muito nlros .

As

so luções estruturais como ampliação

1111 cnlh» Llos riw'l,

litltlVÓ~

d/I /-Ie11 uprofundnmcnto ou

alargamento, construção

.111 II~N~I'VIl161iO MII /lIq lll lti, 1 'IIII 'l ' I lIl tro s, su o s()lu,ocs tlllC po d e m ser evitadas

1 1111 () p lllll ujl11l1l lll t/1 rln 1111111111;'1/1

\11

1111111.

IhlVl' -lor c,ollllldonldo

ai nda q ue

111 /\ \11 1111. dnHH IIH '111 111 1,(1 111. li IIIIIIIIIiIM 1 ,11111111111 ('N I'( llllI l 'll lll l' podt' lIlll? ,rtlVl lf

I ' 11111111111\;11\1 I1I1 11 111111 '1 1 ' 11 111 11 I ,111 111 \1 lu



810

Hidrologla

21.1.2 Planos diretores de drenagem urbana

A elaboração de planos dire tores de drenagem urbana é medida altamcnt

recomendável e constitui estratégia essencial para a obtenção de bon

soluções de drenagem urbana. Planos bem elaborados possibili tam:

-estudar a bacia hidrográ fica como um todo e , conseqüentemente , chegar

soluções de grande alcance no espaço e no tempo, evitando medidas

d

caráter restrito que não raro apenas deslocam e mesmo agravam

1\

inundações em outros locais;

-estabelecer normas e critérios de projeto uniformes para toda

a

bl lt111 l,

tais como o período de retomo a ser adotado, gabaritos de pont

travessias, etc;

-identificar áreas que possam ser preservadas ou adquiridas peIOI)(Jlh',

público

antes que sejam ocupadas ou seus preços se tomem

proib lt lv rn ;

-e laborar o zoneamento da várzea de inundação;

-estabelecer o esca lonamento da implantação das medidas necessãrlns 1 1 ,

forma tecnicamente correta e de acordo com os recursos

dispon ív c ls:

-possibilitar o desenvolvimento urbano de forma harmônica

)1 1 · 1

art iculação do p lano de drenagem com out ros exi stentes na região

(plllllll

viários, de transporte público, de abastecimento de água, etc);

-esclarecer a comunidade a respeito da natureza e

magn itu de

,til

problemas e formas de solução propostas;

-dar respaldo técnico e po lít ico

à

solicitação de recursos c

-privilegiar a adoção de medidas preventivas de menor custo

ti

nHlIlJ

alcance.

I I

I

Etapas

o

processo de plane jamen to de uma bacia urbana é

con sti tu ído

~ llIl\ll iU '11l

das seguintes etapas: a) determinação das características

da hlllllll. h

simulação do comportamento hidrol6gico da bacia para

condições

1 11 1 1 1 11

futuras; c) identificação das possíveis medidas estruturais c nftO U III11I111l 1

cabíveis; d) elaboração de cenários que quantitiquem os

I,l~IlIII\ .

t i

diferentes políticas de atuação; e) delineação da várzea de I t l l u H h l l , n ,

I

quantificação dos efeitos da aplicação do plano

em

tO flllO /I til

benefíc ios e efic iência da consecução dos seus objetivos.

Princípios

Alguns princípio

de drenagem urbana

fU ~O /l do IJJ :'O (lOSP/O , ~M

Drenagem Urbana

811

- o subsistema de drenagem é parte de um ambiente urbano muito mais

complexo e deve ser art iculado com os ou tros subsi stemas.

O

subsistema

de drenagem não deve ser um fim por si

sõ ,

mas um meio que possibilite a

melhoria do ambiente urbano de forma mais ampla;

- várzeas de inundação são áreas de

escoamento

e armazenamento naturais

cuja conformação foi delineada pelo pr6prio rio. Nenhuma ocupação da

várzea pode ser fe ita sem que se tenha de adotar medidas compensat6 rias

muito onerosas. A preservação da várzea é invariavelmente a solução mais

bara ta para os problemas de inundação, a lém de oferecer outras vantagens

como preservar o ecossistema, criar áreas verdes e oportunidades de

recreação;

- águas pluviais requerem espaço. Uma vez sobre o solo, a água irá

escoar exista ou não um sistema de drenagem adequado. Sempre que se

elimina o armazenamento natural sem que se adotem medidas

compensat6rias, o volume eliminado será exigido em outro local. Canais,

galerias, desvios e reversões deslocam a necessidade de espaço e devem

ser projetados tendo esse fato em vista. Em síntese, todo o problema de

drenagem

é

um problema de a locação de espaço e

- quant idade e qua lidade da água são variáve is do mesmo problema e devem

ser consideradas em conjunto. Em áreas onde a qualidade da água está

dete rio rada , as conseqüênc ias das inundações são mais g raves e medidas

como, por exemplo, a construção de reservatór ios de amortecimento podem-

se se tomar

ínviãveís .

Ao contrário, águas pluviais de boa qualidade

constituem recursos potencialmente utilizáveis para irrigação,

abastecimento industrial, recarga de aqüíferos, reservat6rios de

recreação, combate a incêndios, etc.

Um plano diretor de drenagem urbana é, em princípio, uma peça técnica e,

portanto, deve ser elaborado por equipes competentes que utilizarão as

fe rr am ent a s

tecnol6gicas mais adequadas a cada caso. Constitui também um

documento de valor político importante e, portanto, é essencial que conte com

11

apoio da comunidade e dos poderes decis6rios. Diversas estratégias podem

r

utilizadas para conferir peso político ao plano. Entre outras pode-se,

pur exemplo, atribuir força de lei ao planejamento, obter o apoio da

u ru u níd a d e

através de campanhas de comunicação soc ial

e

constituir fundos

Ilunncciros pa ra

garantir fluxo estáve l de recursos.

t.2 Hldroloala urbana



812

Hidrologia

ser bastante simplificado e geralmente se limita ao estudo das cheias.

A figura 21.3, adaptada de Ha11 (1984) ilustra o procedimento padrão de

um estudo de drenagem urbana em 5 passos. Estes passos constituem uma

metodologia de proje to que deve estar necessariamente subordinada

à

política

do setor, conforme visto anter iormente.

Nessa figura a determinação da tormenta de proje to, da chuva excedente

do hidrograma de projeto pertencem ao campo da hidrologia urbana. O passo

I,

escolha do período de retorno, situa-se em um contexto socioeconômico,

enquanto o passo 5, dimensionamento de estruturas hidráulicas e/ou definição

de outras ações, referem-se

à

fase de projeto das medidas a serem implantada

na bacia.

Os processos hidrol6gicos contidos nos passos 2, 3 e 4 forno I

apresentados em outras partes deste livro, principalmente nos capítulos 5, I),

11, 14 e 16 e, portanto, o texto seguinte se limitar-se-á a discutir

aspectos. de interesse específico da drenagem urbana.

21.2.1 Bacias pequenas

e

médias

As técnicas hidrol6gicas de estudos de drenagem urbana

apl ica m -ao

11

bacias hidrográficas de pequeno ou médio porte e, portanto, é im portnnu

dispor de algum critério de distinção entre essas bacias para poder

csc nlhn

os métodos e os parâmetros hidrol6gicos mais adequados

a

cada tipo

de blH 111

A distinção entre esses tipos de bacia será sempre

im pr cc lsr,

I

dependente de certo grau de subjetividade, dada a natural variuçrto d u

parâmetros que influem no comportamento hidro16gico da bacia. Os odt ~d ll

.m ai s

comuns, ent retanto, classi ficam como bac ia pequena aquela

cu]a

,fiOU lI

drenagem seja infer ior a

2,5

km2 ou o tempo de concentração seja infodw 1 1

t

hora. Para bacias médias os limites superiores são, respectivamente,

J O O O ~

11 1:

e 12 horas.

As princ ipa is conseqüências dessa classi ficação referem-se

à

eSQol

d,

método para cálculo das vazões cheia e

à

forma de determinar

os

plllOIlH'flll

hidrol6gicos utilizados nesses métodos. Em bacias pequenas

usa -se o l'It~llIIt,

racional (capítulo 1 4) , porque as hip6teses deste método nd equ n

características de comportamento hidrol6gico dessas

b n c r a s. M

»1 1 1 1 1 II lh

II

médias normalmente se utilizam técnicas baseadas

na

tcorlu do

IIhhll IHIII

unitário, porque estas permitem considerar

a

variação dl\ intul\sltllldu dl\ 11111\I

no tempo e o amortecimento

na

bacia.

A apl lca ção do método

l'Hulolllll

I I 1 1 1 11 I

médias não é recomendável, porque

sup cr cs tlm a 115

Vtli'.OUII

10 1

A tabela 21.3 auxilia

f i

cscothu c i o In é tod () de oI11t'ul()

(I

aponta os atributos que elevem

tlNlnr 1 '' 'O~ C lllt O Il 11 0 lIlólodn t J a ~ l n l h

da classificação dn

br'('(11 C '( )

111 0 p(.1 '1l1 t11l1 l 011 11I ~«III1.

Drenagem Urbana

813

Pol (t ic a: Propósitos, Estratégia, Planejamento

Aspectos

Sociais e

Econõmicos

P A S S O

Escolha do

Período de

Retorno

I L---

I~

.. o '· . _ .

_ _ _ _ _~==========~· I

Determinação da

Tormenta de

Projeto

Figura 21.3. Seqüência de passos de um estudo de drenagem urbana.

,

, - - - - -

I .

I ;

Meteorot oqio

P AS SO 2

Hidrologia

Pedologia

Uso do Solo

P A S S O 3

P AS SO 4

Hidrologia

PASSO 5

Hidráulica

1.2.2 Escolha do período de retorno

Determinação do

Escocrne nto

Superficial Direto

Perío do de reto rno 6

Determinação das

Vazões de Projeto

Dimensionamento

das Estrut uros

H i dróulicas



814

Hidrologia

qual o risco aceitável pela comunidade. Evidentemente este é um critério a

ser definido em esferas políticas, uma vez que, pelo menos teoricamente, é a

pr6pria comunidade e seus representantes que deverão decidir o grau de

proteção desejável e o quanto estão dispostos a pagar por ele.

Tabela 21.3. C lassificação de bacias (ponce,1989).

Característica [Bacia pequena [Bacia média

Variação da intensidade da IConstante

chuva ao longo do tempo

Variável

Uniformiuadc da chuva no IUniforme

r spaço

Uniforme

Escoamento superficial

Predominante em lem superfícies e

superfícies canais

desprezível

rmazenamento na rede de Idesprezível

canais

Estudos econômicos podem orientar a escolha do período de retomo,

IIIl'N

1\

necessidade de considerar custos e benefícios de difícil quantificação,

I

ainda mais, a impossibilidade de levar em conta uma série de aspec tos li

eticamente não devem ser expressos em termos monetários, limitam baSlnnlu 1\

ap licação de métodos puramente econômicos para o estabelecimento do pljl'lllIll

de retomo. Em áreas urbanas a situação é ainda mais complexa, uma ve'/,

qll

quanto maior o período de retomo maior será o porte das obras

c, p e l l 1 1 11 1 1 11 ,

não s6 o custo será maior mas também a interferência no ambiente u rbun«

Por interferência no ambiente urbano devem ser entendidos

aspectos

l'lllIlIl

relocação de populações, desapropriações de imóveis, in terrupções U I J 1 M 1 1 1

111

prejuízos ao comércio durante as obras e uma série de outras

pc rtu rb nçoo«

1

ses fatores significam custos adicionais e também têm impl

íca çõ cs

poli li

'1 1 '1 1 1

difícil tratamento. É comum, portanto, o equívoco em escolher perfodoN

d i

1 1

torno pequenos para minimizar custos e interferência. Ta l atitude (e m I lVIIII.I

velmente conseqüências adversas, pois encoraja a ocupação d e tírllllll 11111

1 1 11

1'1111

devido à falsa sensação de segurança.

As

dificuldades em estabelecer objetivamente

o período

(lu I'llllllllll 1 1 1 .

I

111

com que a escolha recaia sobre valores

aceitos do

rO I 1\ 11\

mllls ou

IIltlllll .11111,1

pelo meio técnico. Muitas entidades

fixnru os

pcr(odoN <lu

renunn

juuu

dlvll

tipos de obra como

cr

i t é :

io d e

prn.lultl,

O s

VH IO ltlN dllllllllllll .'

I

,1 lll h lll 11111111111lj

cnconundos 11I1Illcl':IIIII'11 It~('III('1I

1 1

)I\Ui\/(

'H 'J 'H SII,

IIIHO ti

dot ll

I 1l111iI1i l

11111

'OIlNCWH

1 1 \1 tll

11111'1110/11

Drenagem Urbana

815

Tabela 21.4. Períodos de retomo para diferentes ocupações da área

(DAEE/CETESB.1980).

Tipo de Obra

Tipo de ocupação da área T (anos)

Microdrenagem

-Residencial

2

Comercial

5

Áreas com edi fícios de serviços ao público 5

Aeroportos 2-5

Áreas

comerciai s e artéri as de tr áfego

5 - 10

Macrodrenagem

Áreas comerciais e residenciais

50-100

Áreas de importância específ ica

500

A diferença entre os conceitos de período de retomo e risco é

importante' para a escolha do valor desejado. Entende-se por risco a

probabilidade de uma determinada obra vir a falhar pelo menos uma vez durante

ua vida útil. Esse conceito leva em conta que uma obra projetada para um

período de retomo T expõe-se todo o ano a uma probabilidade lff de vir a

falhar.

É

intuitivo que ao longo de sua duração essa obra terá um risco de

falha maior do que lff. porque se exporá repetidamente a essa probabilidade.

risco é (capítulo

4)

1 N

R =

100 [ 1 -

(1 - - )

T

(21.1)

in de R = risco em porcentagem; T = período de retomo; N = vida útil da obra

manos.

Como se observa na tabela

21 .5 ,

as obras de drenagem urbana buscam

loduzir a freqüência de inundação ao longo de sua vida útil. Para uma obra de

v i d a útil de 50 anos (normal para obras de drenagem urbana) os riscos são

pr nrlca m ent e de 10 0 % . Portanto. observa-se que: - o objetivo principal das

hrus

de microdrenagem é esgotar as vazões oriundas das chuvas mais

hcqücntes

e implicitamente admite-se a ocorrência de alagamentos eom

11~'qUenciarazoavelmente alta; - as obras de macrodrenagem não constituem

IIluçno definitiva para os problemas de inundações e é conveniente que sejam

r umplcmcntadas por outras medidas que visem aumentar a proteção oferecida

11t'l11\~bras.

1 .2,3 Cálculo d Q tempo d e conce ntração

. 1 1 1 I

1 11 I I

1 \ chu va e x c ed ent e (p a ss o s 2 c 3

I D

pl o o o u d o

I l l d r o R fn m l l

d o

p r o j e t o

11 1 1 1 11 11 1 1

n O I l

c .H \ p f l 1 ll l1 lA

II n 1 1 1 ,



81 6

Hid ro log ia

E ss as té cn ic as tra ns fo rm a m u m h ie to gra ma d e ch uv a ex ceden te (en tra da no

si stem a ) em um hid rogram a de v a zões pe la a l ter aç ão d a fo rm a d o h ie to gra ma

de

ent ra d a .

T abe la 21 .5 . R isco R em % pa ra d ife ren tes v a lo res de

T

e N .

T ( an os )

V ida ú til da ob ra (a nos)

2

5

25

5 0

10 0

2

75

97

99,9

99 ,9 99,9

5 36

67

99,6

99,9 99,9

10 19

41 93

99 99,9

25

8

18

64

87 98

5 0

4

10

40 64

87

10 0

2

5

22 39

63

5 00

0,4

1

5

9

18

O s p ar âm etr os q ue con tro lam a fo rm a do h id rogr am a têm dim ensã o

dó

Il'lIll

l1

'

e o s m ais com uns são o tem po de concentração , te , o tem po de

reta rdnnu-uíu

ti, e tem po para o p ico,

tp,

qu e fora m des crito s n o ca pítu lo 11 . U m a V IJ'I, 1111I

estes p arâm etros estão re la c ionados entre si (equ a çõ es 11 .24 11 1 1 . ' 11

t ra ta r -s e- á a q ui a pen as d o tem po d e co ncen tr aç ão.

E xiste u ma g ra nde q ua ntida de d e fórm ul as que fornecem o v a lor

{ lu

11 l i

função de ca ra c te rística s da ba ci a (á rea, decl ívidadc, c omprim eut n d i

ta lvegue , rugo sid ade da s superfí c ies e out ras ) e, eventualrucntn, 11

in te ns id ad e d a c hu va . E ss as fó rmu la s têm orig em em estu dos expcr lm e nt nl s

1\1

cam po ou de la bo ra t6 rio e , port an to , dev em s er a plica da s em co nd içO l' I JI l

a pr ox im e m d aq ue la s pa ra a s qua is fo ram d eterm inadas .

A d ispersão de res u ltados entre e la s pode ser mu i to

g r t t n d • . •

(1 982 ) m ostra u m ex em plo no qua l , p a ra a m esm a bac ia u rb ann, 1\

f6 rmula s m ostra ram v a lores v a r i a ndo en tre

9

e 36 m ino A s

V H Z

correspondentes

(T

= 25 anos) v aria ram ent re

3,3 e 1,8

O1

3

/ s A doi

do tem po de concentração por m eio de fó rm u las

cmpírious 0 1 1 1 I

imprec isõ es e inc ertez a s signi ficativ as que se dev em

ao tipo ri

que cada fórm u la p rocu ra repr esent a r .

Nesse aspecto

dist

il1gl1l.l11l

de es co am en to :

- es coam ent o em sup crf fcics , o

do água es coando so br o p la no :

vcloc ld u d

dcp(.ll1(klll tlll

dccllvl dnd

hlltlllSldllllo

d a o l n iv n .

0111111 I'

D re na ge m U rb an a

81 7

~

,u

m ai o r do que 5 0

a

100 m etro s as fórm u la s que refle tem este tipo de

es co am en to s ão a plic áv eis

a

parques de es ta c ionam en to , a eroporto s e

b ac ia s u rb an as m u it o p eq ue na s. F 6r m ul as d es se ti po g er al m en te a pr es en ta m

o va lo r de te em função dos fa to res a cim a re lac ionados;

- escoa men to em ca na is n atura is, prev alecem em ba cia s d e m aio r p or te e m

que os cana is são bem defin ido s. A s v e loc idades são m aiores que nos

ca sos ac im a, pois os cana is conduzem a água de form a m ais efic iente .

N essa s b a c ia s o v a lo r de

te

dep end e m en os da ru ga s id ade da su perfíc ie e

d a in ten sid ade d a ch uv a, p ois o tem po em qu e o es coa men to o co rre sob re a

s up erfíc ie é m en or q ue n o c an al . U su al me nte a s f 6rm ul as q ue re pre se nta m

esse tipo de escoam en to ap resen tam o va lo r de tc em função do

com prim en to do curso de água e de sua dec liv id ade , e

- escoam en to em ga lerias e cana is a rtif icia is, p rev a lecem em bacia s

c uja s c on diç õe s n atu ra is f ora m s ig nif ic ativ am en te m od ific ad as p or o bra s

d e d ren agem e a s v elo cida des s ão ev iden tem en te m ais a lta s qu e no s ca so s

ante riores. A lém dos já c ita dos, o v a lo r de te é no rm a lm en te ex pre ss o

ta mb ém em fu nção d e p arâm etros q ue refle tem as a lte ra çõ es in tro du zida s

ta is : com o a pa rce la da ba c ia que con ta com sistem as de d renagem ou a

e xte ns ão d os c ur so s d e ág ua c an aliz ad os.

/}

E m u ma ba cia u rb an a no rm alm ente estão p resen tes os três tipo s de esco a-

m ento s co m m aior o u m eno r sig nificad o, dep end en do da s cara cte rís tica s d a ba -

ia ,

A

segu ir são ap resen ta d a s a lgum as da s fó rm ula s m ais u tiliza da s (K ib le r ,

1982)

a co m pa nh ad as d e c om e nt ário s pa ra o rienta r a esco lh a a de qu ad a. N as

equa-

- õ e s a seg uir te é o btido em m in uto s.

Klr pi ch :

te

=

3,98 9 L 0,77 S -0,385

(2 1 .2)

nde L

=

co mp rim en to d o ta lv cg ue em km ; S

=

d ec liv id ad e d o ta lv eg ue e m m /km .

A

equa ção fo i desenv olv id a com dados de

7

p equ ena s b ac ia s ru ra is do

'lenessee

com d ec li vi da de s v ar ia nd o d e

3

a

10%

e área s de no m áx im o 0,5

krn .

llmbora

a s in fo rm ações qu e

a

fó rmula n ec es sit a

(L

e

S)

se jam um a ind ica ção de

111 10

e la re fle te o e scoa m en to em cana is, o fa to de te r sido des en volv ida pa ra

IlIlciu1.l tão pequ enas é um a in dicação que os parâmetros dev em representa r o

;(IIlJ1 1C nlO

em

sup erf ície s.

Ou and o o v a lo r L é sup er io r a 10 km a fórm ula

11l1l'ÚC O subes tim ar o vulor de te ,

c 'nllfurnla ()ulvi'I'(1I 1 1 l 'l u 'H , '

r 1.

1

,155 li -0,38

(21 .3)



818

Hidrologia

onde H

=

diferença de cotas entre a saída da bacia e o ponto mais alto do

talvegue em m. Essa equação é uma modificação da anterior, substituindo-se

S=

L/H.

Federal Aviation Agency:

te = 22,73 ( 1,1 -

C)

L°.sO

S·0,33

(21.4)

onde C = coeficiente de escoamento do método Rac iona l. Desenvolvida par

drenagem de aeroportos, é vá lida provavelmente para os casos que predomina

O

escoamento em superfícies de pequenas bacias.

Onda Cinemática:

te

=

447 (n L)O,6S

0,3

I

·0,4

(2U)

onde n = rugosidade de Manning; I intensidade da precipitação em mm/h. BUlI

equação foi deduzida a partir das equações de onda cinemática apl icadn 1 \

superfíc ies, baseando-se na hip6tese de precipit ação constante igual ao tOl)lPl1

de concentração e na equação de Manning. Essa equação é adequada

1

11 11

pequenas bacias onde o método racional pode ser aplicado e a

supcrf f

predominante.

SCS Lag fórmula:

1000

te

=

3,42 L

0,8 ( __

9

)0.7

S·O,5

CN

,L(

onde CN = número da curva (método SCS); te em mino L em krn c S 0111111/111

fórmula do SCS foi desenvolvida em bacias rurais com áreas de drenllgolll

dll 111 1

km

2

e reflete fundamentalmente o escoamento em superfícies. PaI'H nplH'llI,nll1111

bacias urbanas o SCS sugere procedimentos para ajuste

em função

< l u

~1t'1 I 11111

1

meabilizada e da parcela dos canais que sofreram modificações,

E lsl I

r6l1l1nlll 'lI'

restima o valor de te em comparação com as expressões de Kir pich e I)( )(

1 1 .1

SCS - método cinemático:

te

=

1000 \:-

O L V

l U

trec h

Drenagem Urbana

819

em que predomina o escoamento em superfícies ou em canais mal definidos, a

velocidade pode ser determinada por meio da tabela 21.6. Em canais bem

definidos e galerias deve ser usada a f6rmula de Manning.

Tabe la 21.6. Velocidade médias para cálculo de te em ml s

Descrição do Declividade em

%.

escoamento

0-3

4-7 8-11

12 -

-E m

superfície

florestas

0-0,5 0,5-0,8 0,8-1,0 1,0-

pastos 0-0,8

0,8-1,1 1, 1-1,3 1,3-

áreas cultivadas

0-0,9

0,9-1,4 1,4-1,7

1,7-

pavimentos

0-2,6 2,6-4,0 4,0-5,2

5,2-

-em canais

mal definidos 0-0,6

0,6-1,2 1,2-2,1

bem definidos

ca lcu lar pela f6rmula de Manning

Oooge:

te

=

21,88 A

0,41

S·O,17

(21.8)

Foi

determinada com dados de 10 bacias rurais com áreas na faixa de 140

I I 930km

2

, Seus parârnetros ref letem o comportamento de bacias médias e

coamcnto predominante em canai s.

Das equações apresentadas pode-se concluir. o seguinte:

. a fórmula de Kirpich foi obtida em pequenas bacias rurais com canais

bem definidos e declividades a ltas.

É

de se esperar , portanto , que fo rneça

bons resultados nestas condições. Canais bem definidos indicam que os

escoamentos ao longo de seu curso prevalecem sobre os escoamentos em

superfícies. Indicam também que as bacias não são muito pequenas (prova-

velmente A> 2,5 km-). Entretanto, à medida que o parâmetro L cresce, a

velocidade média de escoamento atinge valores grandes e pouco real istas.

Para um a dcclividadc de 0,003

mim

a velocidade chega a 3,12

mls

para um

.omprirnonro

I,

do 100

krn .

• a f6rmuln

d l\

ondn cinemãtlca é

1\ solução te6rica das equações que

I'CaCI1l

o CH OOlllllf1 I1I () I II lIII ll .. ,n lo em um

pl a no

e

6 de

se

esperar que funcione

bem em Jl ~' ql lo IH I I hllL'IIII, lum VI :'1 .que, nes te caso, pre v a lece esse tipo

de

'M ~ ()III II()1I10,

A 'flllIl~lIllll\ ~ d o (1110

H

VII)M ( t o

10 Si JJI I

s u p c r c s t ím n d o , ~



820 Hidrologia

medida em que a bacia aumenta.

- a f6rmula da FAA - Federal Aviation Agency deve representar bem os

escoamentos em super fície, uma vez que foi desenvolvida para situações

em que prevalece este escoamento.

- a f6rmula do SCS parece superestimar o valor de te para va lores baixos

de CN. De fato, essa f6rmula s6 apresenta resultados compatíveis com as

outras para CN pr6ximo .de 100 e para valores de

L

menores do que 10

km ,

o que geralmente corresponde a bacias com área de drenagem inferiores a

15 km-.

O

termo [(1000/CN) - 9]°,7 é um fator de ajuste que varia de

'I,

para CN

=

100, até 5,3, para CN

=

50. Para CN

=

100 a equação fica'

te = 3,42

L

0,8 S -o , s

(21.

que fornece valores de tc pr6ximos aos fornecidos pela f6rmula de Do

para L até 10 km. Verifica-se que o tempo de concentração é multo

sensível ao valor de CN e, como este parâmetro é um indicador

dn

condições da superfície do solo, a f6rmula do SCS aplica-se a

situaç õr

em que o escoamento em superfícies é predominante.

- de maneira geral as f6rmulas analisadas apresentam comportamento

semelhantes a té

L

= 10krn e, a partir daí, passam a divergir.

H

comportamento é esperado, uma vez que os estudos que as

origi nunun

referem- se, de forma geral,

a

bacias desse porte.

- o método cinemático é o mais correto do ponto de vista

conce ltnnl,

pois permite levar em consideração as características espec íflc ua

dl

escoamento da bacia em estudo. É também o mais trabalhoso, pojs

c x

divi são dos canais em trechos uniformes e a determinação do MIIII

características hidráulicas para a aplicação da fórmula de Mann1118.

- a fórmula de Dooge foi determinada a partir de dados obtidos

d o I

de maior porte que as demais. É de se supor, portanto. < 1 \1

parâmetros ref li tam melhor as condições de escoamento em caJlIII~.

Tendo em vista as discrepâncias apontadas, recomenda-se o

se guh u«

1 1)

sempre conveniente calcular a velocidade média

do

escoamento

1 1 1 1 1 1 m 1 1

compará-Ia com os valores fornecidos pela tabela 21 .6, a vc lce kla d e

1 1 . 1 1 1 . .

obt ida por V = L/te; b) alguns parârnetros da bac ia,

r n í s

como ()

o O I · l h 11111

de escoamento superficial direto, rugos ldad c, (, o nõm cr o ti

OUI VI\,

determinados com grau de incerteza relativamente

a lto . Ú conv e n lc u ro

PIIIII''':'

à análise de sensibilidade do

hidro gram a do pro jeto

Q()Il\ r e h W n o 1I 1.1.

parârnetros,

21 .2 .4

nrt llto ll

d I' ur hlllll:t.II,'n I

0 1 1 1U 1 \

VI I1

n u m . l x l ll l

, 1 1 1 1 1 , lJ l1ll\1ll I 1I1

r l / 'o h n

I\('

1 1

Drenagem Urbana

821

obtido a través das equações do método do SCS (capítulo 11). O método do Soil

Conservation Service recomenda que o valor de CN, para uma ocupação mista

do so lo, se ja calculado pela média ponderada dos CNs, adotando como fator de

ponderação as áreas correspondentes a cada valor de CN. A expressão usada

para uma bacia urbana é:

CNm

=

p CNp

+

i CNi (21.10)

onde CNm

=

número da curva para ocup-ação mista; CNp

=

número da curva da

parcela permeáve l da bacia; CNi = número da curva da parte impermeável da

bacia. Admite-se CNi = 95; p = fração permeável da bacia; i = fração

impermeável da bacia i = 1 - p.

Os parâmetros de forma de hidrograma (te, tp, etc.) devem também ser

ajustados, pois as velocidades do escoamento na bacia também se alteram.

O

SCS propõe a seguinte f6rmula para ajuste de te (Me Cuen, 1982).

FA =

1 - PRCT(-6789 +335CN - 0,4298CN

2

-

0,02185CN

3

)

10.

6

(21.11:

onde PRCf

=

a porcentagem do comprimento do talveguemodificado ou então

a porcentagem da bacia impermeável. Essa equação foi a justada às figuras apre-

sentadas no capítulo 11. Caso Ocorram ambas as modificações o fator é calcula-

do duas vezes, uma vez para PRCf

=

PLM( onde PLM é a porcentagem do

comprimento modificado) e outra para PRCf = PI (em que PI é a porcentagem

impermeabilizada da bacia). O fator de ajuste f inal , FA , é obtido pela multipl i-

cação dos dois valores anteriormente calculados. Segundo o método do SCS, na

fórmula acima deve constar o valor de CN correspondente

à

bac ia modi ficada e

não o valor de CN da bacia rural.

Exemplo

n.i. Um a

bacia de 3 km

2

tem declividade 2%, comprimento de 3,5 km e

010

tipo

B.

Atualmente é toda ocupada com pastagem, mas os planos de

desenvolvimento da bacia prevêem que 33% da bacia ficará impermeabilizada e

q u e 700m do cõrrego serão canalizados. Estime o valor de CN e te para as

condições futuras da bacia.

SOlução - a) condições atuais: para solo do tipo B, ocupado com pastagens ,

tem -s e CN

=

59 c da f6rmula do SC S para o tempo de concentração:

IC •

3,4 2

X 3,f't

l

((1 000/5 9) - 9)]°,7/

0

,02°,5

= 281 min

1 1 1 1 I l'oR pond

sm coro 11 1 1 bncla d e



822

H ll lw ll l l '

v

= 3,5/(281 x 60) = 0,21 m/s

que é muito baixa.

b) ajuste para condições futuras: - no ajuste de CN a condição p,

33% impermeável (CN = 95); 67% continuarão como pastagens

CN

portanto, a média ponderada será

CNf = 0,67 x 59

+

0,33 x 95 = 71

No ajuste de te, aplicando a fórmula do SCS para o novo ('N,

1 i]1

te = 3,42 x 3,5°'

[ 1000nO -

9]°.7/

0

•

02

°,5 = 206 min

A velocidade média do escoamento será

v

= 3,5/(3,43 x 3600) = 0,28 m/s

Entretanto, conforme recomenda a metodologia do SCS,

1 1 1 1 1 I 11 1 11

f i

1 \ 1 1 1

dade de ap licar os fa tores de a juste para PLM e PI, pois

só

ti

t'(

1 11 \ ;/ 11

, 1 0 .1

t

para CN =

71

não ref lete totalmente os efeitos do

des envo lvi m enf

I

,I

1

, , 1 ,

tc. A porcentagem do canal que será modificado é PLM, '/00/ \ '1 1 1 1 1 [ ,'I

20%. Portanto, os fatores de ajuste serão:

2

FAc=1 - 20(-6789 + 335 x 71 - 0,4298 x 71 - 0,021H

'/1'11

il

FAi=1 -33(-6789 + 335 x 71 - 0,4298 x 7]2 - O,02IH'I~?I

Ajustando

o

valor de te= 205 min para

as

(1 I 1 \1 fl l

tcf= te li: FAc X FAi

=

205

x

0,86 X 0.77

A

velocidade média de escoamento

fic a : V •

J I()O /V , \

que

é

mais compatível com os valores da

Inbtll\

?I,(I,

ba ixa, confirmando as observações fe itas nn tcrl onu cn

do SCS .

2 1.3 C a ra cte rística s d a d ren agem u rb nn a

m u r b n n n l n l c l u

1 1 l1 b1 1

ou,

1111 di Mi l

Drenagem Urbana

823

purcela

superficia l das ruas, calçadas, pátios

e

outras áreas impermeáveis ou

Iltlrlneáveis que geraram escoamento superficial. O escoamento proveniente das

nrjc tas,

que entra na rede através dos bueiros, e o proveniente dos coletores

IUllidcnciais são drenados pelos condutos pluviais que alimentam os condutos

I\('undários a té os principais si st emas compostos de pequenos rios (a rroios, ri a-

I m ll

ou ribeirões) que compõem a macrodrenagem urbana.

A

drenagem urbana é dimensionada em dois níveis princ ipai s:

macrodre-

ll il / ' .cm

e microdrenagem.

A

distinção das duas situações nem sempre é clara,

11 1 1 1 /1

pode-se caracterizar como macrodrenagem os escoamentos em fundos de

1 11 0

que normalmente são bem definidos mesmo que não correspondam

a

um

, IIINo dc água perene. Essas bacias possuem área de pelo menos 5 km-, depen-

dtll\llo da cidade e do grau de urbanização.

O

t ermo microdrenagem aplica -se a

ItlliN

onde o escoamento natural não é bem definido e, portanto, acaba sendo

til 1 (1 1

minado pela ocupação do solo. Em uma área urbana, a microdrenagem é

l'II(,:iu.1mentedefinida pelo traçado das ruas.

Nos itens seguintes deste capítulo serão abordados separadamente as

11 1 1 ' tndotogias para tratamento da micro e macrodrenagem. Enquanto na

11 \ 1 1 1

rodrcnagern são uti lizados indicadores macros da ocupação e do escoamento,

1 \ tul crodrenagem

são considerados detalhadamente

a

topografia, quadras,

I I ' I I I N ,

buciros e os condutos.

Mlcrodrenagem urbana

,j Terminologia dos elementos básicos do sistema pluvial

()~ principais termos uti lizados no dimensionamento de um sis tema pluvial

11



8

Hidrologia

cruzamentos de vias públicas, formadas pe la sua própria pavimentação e desti-

nadas a orientar o fluxo das águas que escoam pelas sarjetas; Condutos força-

dos: obras destinadas à condução das águas superf iciais coletadas de maneira

segura e efic iente, sem preencher completamente a seção transversal dos con-

dutos; Estações de bombeamento: conjunto de obras e equipamentos destina-

dos a retirar água de um canal de drenagem, quando não mais houver condição

de escoamento por gravidade, para um outro canal em nível mais elevado ou

receptor final da drenagem em estudo.

21.4.2 Elementos físicos do projeto

Os principais dados necessários à elaboração de um projeto de rede pluvi-

ai de microdrenagem são os seguintes:

Plantas - a) planta de situação da localização dentro do Estado; b) planta

geral da bacia contribuinte: escalas 1:5.000 ou 1:10.000. No caso de

nno

existir planta plani-altirnétrica da bacia deverá ser delimitado o divisot

topográfico por poligonal de campo nivelada; c) planta plani-altirnétrica <111

área do projeto na escala 1:2.000 ou 1:1000, com pontos cotados nas esquio

e em pontos notáveis;

Levantamento topográfico: O nivelamento geométrico em todas as esquinua,

mudança de direção e mudança de greides das vias péblicas;

Cadastro: de redes existentes de esgotos pluviais ou de outros serviços qu

possam interferir na área de projeto;

Urbanização: Os seguintes elementos relativos à urbanização du I1l1 t:11 I 1'11 1

t ribuinte, na situação atual e previstas em plano diretor: tipo de OC Upllt.;n l l 1111

1

áreas (residências, comércio, praças, etc.); porcentagem de ocupnção dllM 1I1

tes; ocupação e recobrimento do solo nas áreas não urbanizadas pOrlCl1l'lllll1

à

bacia;

Dados relativos ao curso de úgua receptor: As

inform uçõcs

fin o

H.

indicações sobre níveis de água máximo do curso de IígUII qllu li[I u

lançamento final; levantamento topográfico do local

tle.

deNt'Hlgo

1 '1 1 1 1 11 .

21.4.3 Definição do esquema geral do projeto

ou m en to

~1II1(·lflC'IIII. I\IUIIIIIIU ltWIII~ IlIlMlt'lI~ 1111111tI IIl1l'1Ul11 t111

Ir'lIr

lilll

.un ll1 l

Drenagem Urbana

8 2 5

os divisores de bacias e as áreas contribuintes a cada trecho deverão f icar conve-

nientemente ass inalados nas plantas; os trechos em que o escoamento se dê

apenas pelas sarjetas devem ficar identificados por meio de setas; as galerias

pluvia is, sempre que possíve l, deverão ser lançadas sob os passe ios;

o sistema coletor em uma determinada via poderá constar de uma rede úniea

recebendo ligações de bocas de lobo de ambos os passeios; a solução mais ade-

quada deverá ser estabelecida economicamente em cada rua em função da sua

largura e condições de pavimentação.

Bocas de Lobo - As bocas de lobo devem ser localizadas de maneira a conduzir

adequadamente as vazões superficiais para as galerias, Nos pontos mais ba ixos

do sistema viário deverão ser necessariamente colocadas bocas de lobo com

vistas a evitar a criação de zonas mortas com alagamentos e águas paradas.

Poços de Visita - Os poços de visita devem atender às mudanças de direção, de

diâmetro e de declividade, à l igação das bocas de lobo, ao entroncamento dos

diversos t rechos e ao afastamento máximo admissíve l.

Galerias circulares - O diâmetro mínimo das galerias de seção circular deve

ser de

0,30

m. Os diâmetros comerciais correntes são os seguintes:

0,30;

0,40; 0,50; 0,60; 1,00; 1,20;

e

1,50

m. Alguns dos critérios básicos de pro-

jeto são os seguintes: as galerias pluviais são projetadas para funcionamen-

10

à seção plena para a vazão de projeto. A velocidade máxima admissível é

função do material a ser empregado na rede. Para tubo de concreto a velo-

idade máxima admissível é de 5,0 m/s e 0,60 m/s para a velocidade

míni-

ma; o recobrimento mínimo da rede deverá ser de

1,00

m, quando forem em-

pregadas tubulações sem estrutura especial. Quando por condições topográ-

l'icas forem utilizados recobrimentos menores, as canalizações deverão ser

specialmente dimensionadas do ponto de vista estrutural; nas mudanças de

diâm etro

os tubos deverão ser alinhados pela geratriz superior, como

é

in-

dicado na figura 21.4.

I)Isposlção dos componentes

'l'ruçado

preliminar - Através de critérios usuai s de drenagem urbana, devem

r estudados diversos traçados da rede de galerias. considerando os dados

lopográficos existentes, o pré-dimcnsionamento hidrol6gieo e hidráulico. A

incc pção

inicial que for escolhida como a mais interessante será mais

IllpOI'LlIoto puru 11coonornlu 8 1 0 u I I I do sistorna do que os estudos posteriores de

tlu tn lhu m e nt o d o Pl'OJ óto, t1 C 1 O M J l~ o l fi ol \ 9 l t o d o ma teria is, c tc.

H s l ' I l , l 11 '1 11 11 11 11 1 I duve '.u (Ion l.l ll V II I VL ,r s i 1 11 \1 Itun cnmcutc

II.I·IHlr:lIll'u

(1 1 l 1

1111I1

r

IIII~ qlll\\hWI, IHII:1

l ' J l II O

OOI1II'I~lio

fi

Im llll lu C llO II lH II 'III , 1 I 1~ 1 1 1 ~ 'nl , '

IIII

kVI \l11 ~ (.'I II \llJ() 1\

UlI\IIII



8 6

Hidrologia

de galerias deve ser planejado de forma homogênea, proporcionando a todas as

áreas condições adequadas de drenagem.

~ - : O :~ : ~, :- . ~ :.~ . . : : • • : : . •. • ~ : :: -.~ ~

s

.•.......,...,./~/..•v/~/.:::.

d2

I · - . 0 . . . . • .. . ( . . • '1 1 1 - - - - - - _ ~~i

O , ~ : . , . .

· 0 0 , . . • , • . . .~

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I

'

~

•• o : : :

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0.'.~4.~:~~·.;d.~~·~·: : '· ' ;.::·~~: ~ ·f·:<.°4t~,r;••~

PV

Figura 21.4. Alinhamento dos condutos.

Coletores - Existem duas hipóteses para a locação da rede coletora de

~ a u l\

pluviais: a primeira sob a guia (meio-fio) e a segunda, a mais utilizada

sob

o eixo da via pública (figura 21.5). O recobrimento mínimo é de 1,0 m. solu.

a geratriz superior do tubo. Além disso deve possibilitar a ligação dl

canalizações de escoamento (recobrimento mínimo de 0,60m) das bocas de (oh o

Bocas de Lobo - A locação das bocas de lobo oferece as

sc g u tu «

recomendações: a) serão locadas em ambos os lados da rua, quando a

sutlU'lI~n'l

da sarjeta o requerer ou quando forem ultrapassadas as suas

ca pac ldudos

11

engolimento; b) serão locadas nos pontos baixos da quadra; c) rccOn)('ndll'~'

adotar um espaçamento máximo de 60 m entre as bocas de lobo,

cas o nno .1 1

I

anali sada a capacidade de escoamento da sarjeta; d) a melhor

solução pllnl 1\

instalação de bocas de lobo é em pontos pouco a montante de cud u fu lx lI t i

cruzamento usada pelos pedestres, junto às esquinas; e) não

6 oo nv cu lout n

1 1

sua localização junto ao vértice de ângulo de interseção d a s SI \rJ ()tll~ (1 0 1111 11

ruas convergentes pe los seguintes motivos: os pedestres

par a C 'l17'.111<:ill

1 111 1 11

rua, te riam que salt ar

a

torrente num trecho de máxima

vazão SUJlm111,1111 ,

torrentes convergentes pelas diferentes sarjetas teriam com o

r c s u l tu u u 1111

escoamento de velocidade em sentido contrário ao da OuCnClll puw Irlll 1 1 m

da boca de lobo.

Poços

de v isi ta e d

permitir

o aCC lS

qu e se pOSI :IIt11 ru u n t

~

Drenagem Urbana

8 7

=Y t ~

= ? J l ~

ENTIDO OE

•

SCOAMENTO

~l

ri

1'1~

ri

Siluaça'o recomendado

Si'uaçc 'o neTo recomendado

O )

Rede coletora no eixo do via público

~ J ~ + i L

B L - Boca d. Lobo

IIL' - Boco d. Lobo d. MOlltant.

B L,J - Boca d. Loto d. JUIGII .

- - . .

9~rF

ituação usual

b) Rede coletoro sob o gUIo

Figura 21.5. Rede Coletora.

Sua locação

é

sugerida nos pontos de mudanças de direção, cruzamento de

IlI llS (reunião de vários coletores), mudanças de declividade e mudança de

cllnmctro.

O

cspaçarncnto máximo recomendado para os poços de visita é

llrcscntado na tabela

21.7.

Quando

a

diferença de níve l entre o tubo afluente

() cflucnte for sup erior a O,70m, o poço de vis ita

é

denominado de quebra.

1l1l(U rh~ Lll-lu ~ ·n (, AN 1'llIx I IH deI IIgllçüo sâo utilizadas quando se faz ne-

111/1/111/ Irl

l i

1()1 '1 l~1 11I

d i

I 11

1 1

.llI

10 110

illl('/wudifll ill~

ou pu ra evitar-se ache-

/li

11111

I11 111 11

I OM III 'I

1 '11 I,' 1

I1I

1.I1••

l e / l

do

Il llliN

dll qlllllll) Ilihlllll~C)(,·M. SlIlI fUII-

tllll 11Nllldlfli' 1 1 11 dll 1 1 1 ,11 1 / 1 ~ ,,, I e , , I I

diI'L 'llIll l llIlll ·H II

dl'/'lIIIN 1 ) / u n o

/W II '1ll



828

Hidrologia

visitáveis. Na figura 21.6 são apresentados exemplos de localização de caixa

de ligação.

Tabela 21.7. Espaçamentos dos poços de visita (DAEE/CETESB,1980).

Diâmetro Espaçarnento

(ou al tura do condu to)

(m) (m)

0,30

120

0,50 - 0,90

150

1,00 ou mais

1 8 Q

21.4.4 Vazões de projeto

No capítulo 14, foram descritos os métodos para determinação de Vml

de projetos em bacias hidrográficas. Para bacias pequenas de até 2 ha, que

( '111 1\1

ter izam as bacias da microdrenagem, é uti lizado o método Racional. O

111 «1111 1

Racional, como descr ito anter iormente, depende da intensidade de

prcclpltucn«

máxima (capítulo

5),

do tempo de concentração, da área da bacia e de

UI Il 1 '111 I

ciente de escoamento.

O tempo de concent ração em bacias urbanas

é

determinado pela

s o u m dll

tempos de concentração dos diferentes trechos.

O

tempo de concentração

dl\ ml

determinada seção é composto por duas parcelas

tei = tc(i-l) + tpi

ULIJ.I

onde te(i -l) = tempo de concentração do trecho anterior; tpl= tC lI lpll li ,

concentração-do trecho i. O t empo de concent ração inicial (ts) nos trcc lm t i ,

cabeceira de rede, que corresponde ao tempo de escoamento

supcrf lclul 1 111

quarteirões, vias e sa rje tas,

é

muitas vezes adotado como

d e 1 0

11I1 1111111 '

r

I ••

entanto, esse valor pode estar superestimado, se a

bacia fU I

H I I 1 I ItI

impermeável e com grande declividade. Em caso de dúvida deve-se

l 'llI , 111111 11

tempo detalhado.

Quando vários trechos de rede, ou seja, várias

bac ia .•,

concentração diferentes afluem a um determinado trecho

d

diversos valores de tc(i-I). Neste caso, utiliza-se

o mnl

afluentes de montante.

Os trechos em condutos sno

uniforme, ou seja

t a l/V,

onde L

dlN/llmill /10

velocidade no conduto. ('011\ (11 1 VII1,1n ,iludI 11 1\/1 1'11

flll 11 U do.

q\lllt:fW d(1 1111Iv ll lllIill

IOlll\u (10 11 I11d ll lll ,

l 'u l( 11 1 1 1 1 1 1 1 , ( 1 11 \ ' ,1 1

Drenagem Urbana

829

8L

l

CL

Io IEIO

fi

DI ...

BL

~

CALÇADA

I

(

I

í

Figura 21.6.

Locação da caixa de ligação.

As áreas contribuintes a cada trecho de rede são determinadas pela

análise das plantas de projeto. Essas áreas são medidas em .Janta. Nos demais

trechos as áreas são adicionadas progressivamente pelas áreas locais de

contribuição. As áreas locais correspondem às parcelas contribuintes dos

quarteirões adjacentes.

21.4.S Dimensionamento hidráulico

opacidade de condução hidráulica de ruas e sarjetas

As águas, ao caírem nas áreas urbanas , escoam inicialmente pelos terrenos

\lé chegarem às ruas. Sendo as ruas abauladas (decl ividade t ransversa l) e tendo

. ncl

inação longi tudinal , as águas escoarão rapidamente para as sarjetas e destas,

I \ I U I> abaixo. Se a vazão for excessiva, ocorrerá: alagamento e seus reflexos;

nunda çã o

de calçadas; velocidades exageradas,_ com erosão do pavimento.

A capacidade de condução da rua ou da sarjeta, pode ser calculada a

IIIHtir de duas hip6teses: a) a água escoando por toda a ealha da rua; e b) a

ua

escoando

sõ

pelas sarjetas.

Para a primeira hipótese, admite-se a declividade da rua (seção transver-

1 1 1 ) de 3% (figura 21.7) e altura de água na sarjeta hl= 0,15 m. Para a segunda

IIIJl(~ ICS C, admite-se dcclividadc também dc 3% e h2= 0,10 m.

dimcnalonamcnto hidráulico pode ser realizado pela expressão de

le r-M a nn ln u :

V 1 I ' 1'.../ '\

,I l

(2 I .J 3)

\ 1 1



830

Hidrologia

{

li')

• ..

o

: c :

Figura 21.7. Seção da sarjeta.

onde V

=

velocidade na sarjeta em m/s; S

=

declividade da rua em mim; K

coeficiente de rugosidade, adotado igual a 60 para pavimento comum de vi a ,

públicas; Raio hidráulico em m (R

=

NP;

A =

área e P

=

perímetro molhado).

Exemplo 21.1. Calcule a vazão máxima que escoa pela sarjeta e por toda a ruu,

segundo os parârnet ros normais de via pública, para uma declividade lo ng itud l

nal da, via de 0,005 mim quais são as vazões?

Solução «

a) capacidade total da calha da rua: Nesse caso, a largura de

C I \< 1 1 \

l ado fica 0,15/0,03= 5m. A área da seção pode ser aproximada por um tri ângul u

e fica A=(O,15 . 5,0)/2

=

0,375 m

2

• O

perímetro é obtido pela altura no

IIIb10

fio 0,15, somado da hipotenusa do triângulo [(0,15/

+

(5,0)2]1/2,

O qu

resul ta P

=

5,15m. A vazão fica

Q =

V

A =

K

A SI/2 R

2

/3 = 60. 0,375.(0,005)1/2(0,375/5,15)2/3

=

0,277

1 1 I ~ \ 1 ,

Para os dois lados da rua resulta

Q

=

0,554 m

3

/s.

b) capac idade das sa rje tas, h2

=

10m.

O

procedimento

é

se m elh an te,

f( ; II \l 1 1 1 I 1 1 11 11

A = O,167m

2

, p::

3,43 me Q

=

0,094 m

3

/s. Para os dois lados

da nll\ 1 11 1 1

Q =

0,188

m

3

/s .

Bocas de Lobo

grupos principais: bo ca s

ralos combinados, Cnd

(re bnl x m u cnt o) i. 1 I1 1 re ln

Drenagem Urbana

831

número (simples ou múl tipla) (figura 21.8).

Capacidade de engolimento • Quando a água se acumula sobre

a

boca de lobo ,

gera uma lâmina de água com altura menor do que a abertura da guia. Esse tipo

de boca de lobo pode ser considerado um vertedor e a capacidade engolimento

será

Q

=

1,7

L

y3fl

(21.14)

onde Q = vazão de engolimento em

m3/s;

y = altura de água

prõxim o à

abertura

na guia em m;

L

=

comprimento da soleira em m. Nas figuras 21.9 e 21.10 são

apresentados gráficos que permitem determinar a vazão total com base na

largura, altura e largura da depressão do bueiro, declividade transversal e

altura projetada de água.

Quando a altura de água sobre o local for maior do que o dobro da

abertura na guia a vazão é calculada por

Q = 3,101

L

h

3fl

(yl/h)lfl

(21.15)

onde

L

=

comprimento da abertura em m; h altura da guia em m;

yt

carga da

abertura da guia em m ( yt = y -h 2). Para cargas entre uma e duas vezes a

altura da abertura da guia ( 1 < yl h < 2), a opção por um ou outro critério

será definido pelo projetista.

As bocas de lobo com grelha, funcionam como um vertedor de soleira

livre, para profundidade de lâmina até 12 em. Se um dos lados da grelha for

adjacente

à

gu ia, este lado deve ser excluído do perímetro

L

da mesma.A vazão

6 calculada pela equação 21.14, substituindo L por P, onde P

é o

perímetro do

orifício em m. Para profundidades de lâmina maiores que 42 em, a vazão

é

calculada por

Q= 2,91

A /fl

21.16)

nd e

A

=

área da grade, excluídas as áreas ocupadas pelas barras, em m

2

,

i ltura de água na sarjeta sobre a grelha.

Na faixa de trans ição entre 12 e 42cm,

a

carga a ser adotada é definida

egund o

julgamento do projetista.

A

capacidade teórica de esgotamento das bocas

de

lobo combinadas é

prcximadamente

igual

à sorna tõr ia

das vazões pela grelha

e

pela abertura

na

u lu , consi de rad a s lso l adumcnt c ,

l e x I l 1 l1 l > Io

21 .2 . ))Jlilllmllwio

u n i u

boou de lobo pa ra um a

vazão de 94

1/5

na sarjeta

(l , to m ,

nhu•.R e l l li) 1 11 1 \1 1 Iflllll\ ,li. 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 HIIIH: dI ('qlllll;rw 21.1 ~

l 'o du'/1 II

IMollII' l ,



832

Hidrologia

O) BOCA DE LOBO DE GUIA

f,

i i

I,

L : 2 2 }

-- . . • .

sem depressa'o

blBOCA DE LOBO COM GRELHA

'.~~~

h

l d

sem depressõo

c)

BOCA DE LOBO COMBINADA

i ~

I i)\

ii 1 1

i _~

I) '

-.~

sem depressão

o ) BOCA DE LOBO MÚLTIPLA

t

tL i+d~

Ji.

--

: . : í / P ~

com depressõo

./j j@

cem depressão

com depressão

,

·t I ' , IIL

- - - -

- .--

e)

BOCA DE LOBO COM FENDA HORIZONTAL LONGITUDINAl

~ , i i:t

t

i i

~I I

I

I

I

I

I ~ I I.· -: ,.

I I

j

: 1 1

- 7

l -

F -

s ern depr, •• ro'

J o 'J l , l tn ' l I ~ I ,I l, '1 ' l p l) /1 dI,)

11('1l11~

tio l U / li , ( 1 I A l l l (( 'H 'J ' l I H I l , IV IJ I) I

Drenagem Urbana

833

16001 ' , ' , ,

i i

I , , '

i

I ,

1600-1 ' , , , I , i I

i

~1400

~

~ 1200

o

~1000

• . .

o

O

~ 800

W = 90 em

0= 7,5em

1=0,015-0,060

W.30 em

0= 2,5 em

I

= 0,01

5

-0,060

0/1

:::: 1400

E

. , 1200

o

'g

1000

Õ

O

~ 800

o

õ

600

• . .

,g

400

N

o

>

200

O

O

0 20

1'0 EM cm

30

10 20

10

EM cm

30

W = largura da depressão

em

m; a = altura da depressão em m;

1

dec lividade transversa l do le ito

carroçãvel

em

m /m ,

Figura 21.9, Capacidade de engulimento (DAEE/CETESB,1980).

resultando

3(1 3(1

L ==

Q

1 1,7

y )

=

0,094 /(1,7 (0,10)

=

1,75 m.

Logo, haverá necessidade de um comprimento de 1,75 m de solei ra, Pode-

1\ adotar 2 bocas de lobo padrão com L=I,O m cada e guia com h=0,15m. Da

l 'I j ' ,u r a

21.10 retira-se (depressão a=5

e m ,

abertura da guia padrão = 0,15 m);

VII/h

= 0,10/0,15 ==0,67 e O/L ==55 l/s.m. Como

Q

==94 l/ s, L ==1,71

m.

Serne-

IIIIIIIle

ao anterior.

b) Como boca de lobo combinada: b.I) boca de lobo guia padrão (h==0,15 m

111.,, 1 ,0 m) e; b.Z) boca de lobo grelha padrão (a ==0,87 c b = 0,29 m).

b.I)

Q

= 1,7 L yJ/2 =

J ,

7

1,0 , (0,10)3/2

=

541/s

b,

1 /

1 ,7

(0,87 + 2 ' 0,29) , (0,10) ==78l s

1 ,7 I '

1 1 \1

I / ~ ( • 1 M 1 ( .



8 3 4

Hidrologia

:I

•• •

~ 10

;:)

c:I

ct

o

ct

~ 8

t-

Il:

•• •

eu

ct 7

1 1

~

30

25

20

15-

I

u

6

\-

4

:\

1000

900

800

700

600

500

400

~

;:)

C II

~

ct

1 1 I :

;:)

I-

1 1 I :

•• •

eu

ct

ct

W

ct

I-

W

.,

11:

ct

fi)

ct

Z

ct

;:)

c: I

'ct

5

4

3

2

I,

1,0

0,1 1

0 8

0,7

0,110

1) ,1

11 ,'

300

200

'r

90

~ 80

~ 70

:I 60

w

50

o

I 40

Z

CAI

:I

1 30

t

o

u

fi)

r -

2O

1 1

o

'

o

ct

10

o

9

u

8

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IL

7

ct

6

11

5

..J

4

o

3

2

,.. L _.,

~

0

t

~~ ~

S,m 7 n ~

h I, i

'O

ct

Z

:I

Ict

..J

ct

1 1

Q:

I-

Z

lu

o

1 1

• . . . .

ct

..J

lU

11:

: :

- ,

{ .

Cllpncldlldu do

I.IIlIIOI IIIIIUI\IO dllR hc) ol\lI

du loho

1IIIIIpll'I 111111

011 1, (111 1 p llll tO '1 ItllllWN( 1 1 1 /I W I I1 t1 I I 1 U ( I

)t\liIt/(

' 1 1 ' 1 1 1 1 1 1 1 , IU II II I

Drenagem Urbana

8 3 5

Fatores de redução da capacidade de escoamento- As capacidades de escoamento

anteriormente citadas podem, segundo alguns autores, sofrer redução no valor

calculado, a fim de aproximar o resultado teórico das limitações existentes

nos casos reais.

No caso das sarjetas, uma vez calculada a capacidade' teõríca,

multiplica-se o seu valor por um fator de redução que leva em conta a possi-

bilidade de obstrução de sarjetas de pequenas declividadepor sedimentos. Na

tabela 21.8 são apresentados va lores recomendados de fatores de redução,

A capacidade de esgotamento das bocas de lobo é menor que a calculada

devido a vários fatores, entre os quais: obstrução causadas por detritos,

irregularidades nos pavimentos das ruas junto

às

sar jetas, alinhamento real.

Na tabela 2l.9 são propostos alguns coefic ientes de redução para estimar esta

redução.

T.abela 21.8. Fatores de redução de escoamento das sarjetas

(DAEE/CETESB, 1980).

Declividade da sarjeta

Fator de redução

%

0 4

0 5 0

1-3

0 8 0

5,0

0 5 0

6 0

0 4 0

8 0

0).7

1 0

0 2 0

Tabela

21 .9.

Fator de redução do escoamento para bocas de lobo

(DAEE/CETESB,

1980).

Lo zalizaçã o

na

Tipo de Boca %

permitida sobre o valor

sarjeta

de lobo

teórico

Ponto baixo

De guia

8 0

Com Grelha

5 0

Combinada

65

Ponto Intermediário

De Guia

8 0

Orelha longitudinal

6 0

Gclha

transversal

ou

lonultudlnlll com

blllrll tm nsvcrsais

60

I J II II \ I I

lu 1\ (11 \

1 1 0% dos

valores

indicados

pu rn

1 1

srclhu corresponc ent e

~

-

-------

V U I I H

rllll 1 1 1 1 I11 I1 1 111 1 11 . I I I1U( I I c l U N 11 1 1 '

J l l o l h l l l ClOlltlHJlflllllnnl ft,



83 6

Hidrologia

21.4.6 Galerias

o

dimensionamento das galerias é realizado com base nas equações hi

dráulicas de movimento uniforme, como as de Manning (equação 21.13), Ch

zy e outras. O cá lculo depende do coeficiente de rugosidade e do t ipo de ga lcrln

adotado. Para maiores detalhes, quanto aos coeficientes de rugosidade,

consull

DAEE/CETESB (1980).

Exemplo 21.3. Determine uma galeria circular para escoar a vazão de 94 1/

obtida no exemplo anterior, considerando a dec l i v i dade longitudinal da 1\ 1 11

igua l a 0,001 m/m. O conduto é de concreto com

K =

0,75 m.

Solução> A

área é

A = 1t D2/4,

substi tuindo na equação de Manning e

iso lamln

o diâmetro resulta

D = 1,55 ( ~

)3/8

=

K SI/2

0,094

)3/8 : ::

0,461

m

1,55 ( . 1/ 2

75 (0,001)

Pode-se adotar D

=

0,500 m.

21.5 Macrodrenagem

Entende-se por macrodrenagem as intervenções em fundos de

vnlo 'lI

coletam águas pluviai s de áreas providas de sistemas de

microdrcnagcm ou II nl l

Nesses fundos de vale o escoamento é normalmente bem definido, mesmo

q\l llllR II

exista um curso de água perene.

Obras de macrodrenagem buscam evitar as enchentes devido

à \)(\(.'1 /1 1 11 1 1 1 1

na, isto é, construções de canais, revestidos ou não, com maior ca plld d llill li,

transporte que o canal natural e bacias de detenção.

Dimensionamento Hidrológico

A canal ização proje tada deve ser capaz de, conduzir a cham ndu V I I J ~ II 1 1

projeto, cuja determinação já foi apresentada em

out ros

cl Ipfl\1l l1

critérios usualmente recomendados para

a

dctcrrninnção

d llS Vtli'.Oc~ til' li III I

são. -os cálculos

hidrolé g ico s

devem considerar 1 1 OC U pO Çn () 1 \1 1 1 1 1 '1 1dl l ll lH 1 .1

1

período de retorno recomendado

é

10 0

MOS.

Como

a s 'ba cla s pas sfvc is de 01 lf'H Il d e 11 1 1 1 ('1llh

tll\ l ll ', lllll

1 1 1 1 1 d l1 l1 'l I1

de

porto

mõdlo,

u or mnlmcnto Il t \ 1 1 1 i li l'l lI l l ll \ ~ l l Id l 1 M d l l 1 '1 1 1 1 '11 1 1' t i l ' 1 ' i 1 \ 1 11 I

n o t e n d o do h 1 1 11 '01' .1 '1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 ( \ 1 11 1 . A 1 IIII I t' l '1 li 1 \111 1 11 1 ' \'1 1 1 1 .1

VI 1

II ld ·

Drenagem Urbana

83 7

no sentido da utilização de modelos de simulação matemática em face das

inúmeras vantagens que esses métodos apresentam, conforme será visto no item

21.7.

Etapas de Projeto

É

sempre conveniente que o projeto se desenvolva de forma si stemática em

uma sucessão de etapas:

projeto preliminar - a partir dos dados disponíveis e das informações coleta-

das, com visitas

à

bacia, são levantadas as possíveis al terna tivas de solução,

detectam-se eventuais interferências e elabora-se um estudo hidrológico pre-

liminar. Com esses elementos, é possíve l determinar as principais característ i-

cas da obra.

É

importante manter contato com todas as entidades públicas e

privadas que possam ter relação com o projeto, não só para a obtenção de

informações técnicas, mas também para antecipar e solucionar eventuais pro-

blemas futuros de interferências diversas, que poderão dificultar a execução da

obra. Nesta e tapa são descartadas apenas as alt ernativas que se demonstrem

laramente inviáveis.

projeto básico - aqui a atenção concentra-se sobre um número reduzido de

alternativas não eliminadas na primeira fase. Especificam-se e executam-se os

levantamentos topográficos e geológicos necessários Os levantamentos de

ampo permit irão aprofundar os estudos das al terna tivas e, por. comparação

mtre elas, escolher-se a melhor. A al terna tiva escolhida

é

então detalhada.

ll tuboram-se desenhos, memoriais de cálculo, especificações técnicas,

íctcrminarn-se quantidades e métodos const rutivos. Ao final desta fase, devem

: s tM prontos os documentos .que permitam licitar a obra, ou seja, estarão

disponíveis todas a s informações necessárias para a cotação de preços.

l lx ccu tam- sc também os estudos hidrológicos e hidráulicos definitívos.

IIl'ojeto executivo - uma série de aspectos não podem ser resolvidos na fase de

ojcto básico por diversas razões. Entre elas incluem-se, por exemplo, aspectos

1 j 11 0 dependem dos métodos construtivos escolhidos pela construtora, detalhes

I

ibrc

singularidades e interferências não previ stas, e le. Esses problemas usual -

I Il enl e só são resolvidos durante a obra. Nesta fase serão elaborados cálculos

1~ /l II

uturais, desenhos de formas

e documentos necessários para a execução das

IiIl'diç u cs .

uma

fase de

projeto,

é

la b o ru d os os desenhos

wll ,lnlll o

O Q

detulh

I IllU'

t i



8 3 8

Hidrologia

manutenção e reforma dos canais, além de poder orientar futuras obras na

área.

Dlmenslonamento Hidráulico

o dimensionamento hidráulico pode ser feito, considerando os regimes

d

escoamento: regime fluvial e uniforme; regime fluvial gradualmente variado,

regime não-permanente.

O

primeiro tipo de regime não permite considerar as possível

influências do nível de água de jusante e os efeitos de singularidades

so br

a linha de água. Como esse regime s6 se estabelece em trechos longos

uniformes, é necessário certificar-se de que essas condições são válidas

que não existem efeitos de remanso, o que é raro em áreas urbanas. U sual m ent

utiliza-se o regime uniforme na fase de projeto preliminar.

O regime gradualmente variado

é

o mais utilizado, pois permite doll'l

minar a linha de água, considerando a presença de singularidades e mudnu

ça s de vazão ao lon&o trecho, além de remanso causado por

cond iç ões

di

contorno a jusante. E fundamental sua utilização em casos de

ga ler ias

( li

bertas, pois elevações da linha de água poderão causar afogamento com

cuu

seqüências graves.

No regime não-permanente, é possível considerar alterações da s

V I II

veis de interesse no espaço e no tempo. O tratamento matemático é

considni f i

velmente

mais complexo. Essa alternativa é adotada em casos especiais t', 1 1 1 1 1 '.

por exemplo, para prever afogamento de rede de galerias sujeitas ti 0 1 '1

1

1 1 11

hidrodinâmicos, levar em conta efeitos de maré, operação de com pou nx I

outros.

21.6 Reservatórios de Detenção

O armazenamento natural do escoamento superficial existe em V I II

formas. como: armazenamento na vegetação; infiltração e armazcnamonl«

1 I 1 t

subsolo; armazenamento em pequenas depressões superficiais;

arm az cnu m ru r«

dinâmico nos cursos de água e nas várzeas de inundação.

O desenvolvimento de uma bacia hidrográfica provoca

o

aumento dO A ) 11 1 '11

dos hidrogramas de cheias. em face do aumento da área impermc blll~IHIIl

I

bacia. da redução de seu tempo de concentração,

o

da

ollmltllwnll I

armazenamentos naturais. Para contomar o problema

cr iado

oom

a \I~hllulJ

das bacias sobre o comportamento das cheias, que causam

lnundll9nOl

11 1 1 ' ••

ribeirinhas, diversas medidas estruturais c nl'{o·ostruturul. 1 ) / l 1 1 . , , , 1

adotadas. Entre as prim ei ra s, d le cu te -se aqu i

QUilO

do b n o lM .do

tllllfl.

que silo rescrvatõries

do I l r r n n r . o n r t r t \ o n t o do ourtO I PCr (O(I,OII , q llo

u'll

1 111'I1

va zões

do plco

d O I hldro~TI,nu\

(lIu oboh,~ ,

.\\101ol1tlll)(\o

(I

10\1 tl 1 1 l 1 1 1 1l 1 1

OC l'l\l ltlc:mtu, . hll,oll l t I o It o t e l lo K u lIrtrl U1lhl~Olll (J \'olllmo d n .' ( '1 1 • •11 1

Drenagem Urbana

8 3 9

direto. apenas redistribuem as vazões ao longo de um tempo maior. formando um

volume útil temporário, com parte do escoamento direto. Esse volume

corresponde

à

área compreendida entre os hidrogramas afluente e efluente da

bacia.

O efeito de um reservat6rio de detenção sobre um hidrograma de cheia

pode ser visto na figura

21 .11 .

Os reservat6rios de detenção são totalmente

drenados. em geral, em menos de um dia.

A

sua área de ocupação. normalmente,

é seca e pode ser utilizada para fins recreacionais.

O

armazenamento do

escoamento superficial nos reservat6rios de detenção, tem o potencial de

produzir os seguintes benefícios: reduzir problemas de inundações

localizadas; reduzir os custos de um sistema de galerias de drenagem, devido

à

redução das dimensões das galerias; melhorar a qualidade da água; minorar

problemas de erosão nos pequenos tributários, devido

à

redução das vazões; -

aumentar o tempo de resposta do escoamento superficial; melhorar as condições

para reuso da água e recarga dos

aq üífe ros;

reduzir as vazões máximas de

in undação a jusante.

200

, , i I i , , i , • , i

10

ti

lI 13 1~ H5 I~ 17 18 19 20 2

TUlPO (11)

150

Condiçlle. futuro.

.. .•

'

. • . . . ..

e

-

g

H

o 100

>

50

o~....--tI'

Jllj lun\



840 Hidrologia

Critérios de dimensionamento

Os cri térios de dimensionamento das bac ias de detenção são normalmente

os seguintes:

controlar a vazão máxima efluente - fixando a vazão máxima efluente em um

valor igual a 85% ou menos da vazão correspondente às condições da bacia

antes do desenvolvimento da bacia hidrográf ica.

garantir segurança contra rompimento - dimensionando um extravasor para

garant ir o escoamento de vazões ext remas. Quando o rese rvat6rio é formado pOI

um barramento, prever proteção para rápidos galgamentos .

garant ir operação sem manutenção - evitando vá lvulas manuais ou

automãt icn a ,

Evitar que fique uma lâmina de água constante muito rasa, que proporciona

I1

crescimento de vegetação e o afloramento de camadas de lama.

considerar eventos freqüentes - garantindo que a bacia seja eficaz tambéiu

para as vazões de baixo período de retomo.

As bacias de detenção são projetad as, em geral, para controlar I 1

conseqüências de chuvas locais, de curta duração e alta intensidade, pI

estas são as causadoras das inundações dos pequenos cursos de água. O ó fL 'l 1 1l

da redução dos pico do hidrograma de uma cheia é sentido com maior efioIOu '

logo a jusante da estrutura, diminuindo seu efeito para jus ante.

As bacias de de tenção dimensionadas para cont rola r apenas uma o h o lu

extrema com grande período de retomo exige um volume de armazcnuumu«

relativamente pequeno. Entretanto, são muito ineficazes para o s

l '1 I 1 ,1 ;1

menores e também para reduzir as cheias mais a jusante. As bacias proJl'I lId n

para controlar apenas as cheias menores, podem eventualmente

r o d U i '1 1 1 1

máximas descargas das cheias maiores, dependendo do efeito da lamlnn~nll lu

cheia no vertedor de segurança. Uma bacia de detenção pode ter

u m a

u u

1 1 1 1 1

estruturas de descarga normais, além do vertedor de emergência, C Jl H . l 1 1 ( 1 1 1 I 1 1 1

passar cheias maiores que aquelas do projeto da bacia.

A figura 21.12 apresenta um esquema representativo de UIllI\ I\( III ,-'

detenção com descargas múl tiplas. Do ponto

d e

vista construtivo, II~

hlll,llI' I1

de tenção podem ser c riadas pelo barramento de um rio,

de um a 1 l\vlI\ 1 1 11 \1

11 1 1

1 1I 1 1

canal, escavando-se uma bac ia no solo existente ou por \JI1I1\COIIlItII1I\\ nll I

escavação e barramento. Devem dispor de um ver tcdor, cujo PI'OI)(~liltlld

11

t i

garantir a segurança do

ba rram cnt o,

evitnndo um rornnlmemo

( 11 1 1 '1 1 1 1 1 0

1\ \l1 tII~ 'I~I'1iI

de urna onda de cheia cxccpclonul. Hm 1 11 / '11 1 1 9 C lI /l Cl R 6 flct '~N'I ~d f) 1 1 1 11 1 11 1 1 1 1 1 1

ba cia d e d iss ipnç ão f i [u annt e 1 I 1 1

( (\I' I< 'IIIj 1 \

01 \ ( 1 0

Vt lll(~ (ItIl',

1 1 '11 1 \ rvlu u

lncnlivndn.

1 1 11 \ ( 11 1 1 1 '1 0 I lld fl ll l li

I'I\~O ,

ti i1 0 m I I lN I { , I , 1 1 1 I 1 I 1 11 t 1 l \11 11 1 \ 11 1 1 \ 1 1

Drenagem Urbana

841

retenção, para evitar que a descarga seja obstruída por folhas ou detritos.

Para se efetuar um projeto mais conservativo, deve-se especificar um

certo grau de controle para um número de cheias de diferentes portes, não se

permitindo que em nenhuma delas, se tenha a vazão máxima descarregada

superior à vazão que ocorria na bacia hidrográfica corresponden te na condição

prévia ao desenvolvimento. Neste critério, para se obter um projeto mais

econômico, deve-se prever descargas múltiplas em diversos níveis. Nas

estruturas de descargas múltiplas, a descarga inferior é menor e

é

utilizada

para retardar as cheias menores e , em alguns casos para forçar o depósito de

sedimentos. A descarga superior é util izada nas grandes che ias.

Enlrada

do caAol

Saída superior

Saído inferior

Elevaçlio

do verteder

Bacia de

diuipaçllo

. . . . . .. . . _ . _

ELEVACÃO

Entrado

do canal

Exl.nsao da bac ia

Rip r~ j : ~ pora cheia de projeto

L__ ,.

______.:~----------I

PLANO

Escovoç50 ex tra poro o reserva tório

Figura 21 .12. Bacia de detenção.

1 ,7

Modelol

M I\(C 1I 1I1 tk cul ~111 Dr enagem

Urbana

1I/l0

< I

r u 11 1 11 11 \ ( 'O U I

1 \1 1 1 1 ) ) 11 1 1 1 1 1 0 11



8

Hidrologia

s imular processos hidrol6gicos. Desde então, os meios técnicos presenciaram o

aparecimento de grande número de modelos, dos mais simples aos mais

complexos.

É interessante notar que, em termos de aplicação prática, a evolução tem

sido no sen tido de ut ili za r modelos simples, deixando de lado a complexidade

dos primeiros modelos que surgiram. A espantosa evolução da tecnologia de

computadores, tanto na área de equipamentos, como de programação tem

contribuído para tomar esses modelos mais acessíveis em termos de custo e

faci lidade de uso .

A quantidade de modelos é tão grande e o custo dos computadores vem

caindo tanto, que é conseqüência natural que mais e mais pessoas se

aproveitem das possibilidades oferecidas pela modelagem matemática. Analisar

a enorme quantidade de modelos existentes e aprofundar-se nas técnicas de

simulação hidrol6gica seria impraticável em apenas um capítulo. Neste item

pre tende-se apenas mostra r em que os modelos de simulação hidrológica podem

auxiliar o engenhe iro de drenagem urbana e quai s são suas l imitações. Atravé

de exemplos, procurar-se-ã ilustrar a aplicação de alguns modelos.

enfatizando a potencialidade dessas técnicas. Os modelos citados com

exemplos foram desenvolvidos por entidades públicas e podem ser obtidos j unt

a essas instituições.

A apresentação desse item deve responder a uma questão básica : Por qu

ut il iza r um modelo, se diversos si stemas complexos de drenagem urbana

foram

construídos no passado, sem a sua ajuda ?

Fundamentos do modelo ABC

o

modelo ABC (porto e t a l., 1992) é um conjunto de métodos hidrolõgico

clássicos que funcionam articuladamente e são apoiados por interfaccs (I

diálogo com o usuário, rotinas gráficas e um banco de dados de relaç

intensidade-duração-freqüência de todo o Brasil.

É

apresentado neste texto,

II

título de exemplo para demonstrar a aplicação de modelos matemático

hidrologia urbana.

O

modelo ABC aplica-se a problemas de drenagem

ur bana ,

( .1 1 1 1

especial aos que podem ser classificados como sendo de macrodrenagcrn.

Sua aplicação apresenta vantagens sobre o conhecido método

ra clo uul,

pois se aplica sem restrições a bacias com áreas de drenagem superiores

u t()(I

ha. Não obstante, o modelo ABC se aplica a bacias com

ãr ea s

inferiores,

D O I I I

como a grandes bac ias urbanas (superio res a

50

km2), segmentando-ao

1 \

bnelu ,

para considerar a diversidade de distribuição da chuva o ocupação do aclo,

O

modelo está escrito em linguagem Quick

Baslc, v ersã o 4 .5 . Po d

executado em computadores compatíveis com o lBM-PC, em S lIl IO O nnJ.l\l l 'llU n/ l

mínima. Os principais m6dulos do modelo stto

/ l 801.l1llr d()~ orl t

Ba cln - Nes te; m õ d u l o , o IIR \I~dn

d o l l l lt J

1111 IJH I'I\O I -. (lI IluUIl dl l h u u lu oru t l 'lId ll

Drenagem Urbana

843

O modelo ca lcu la o tempo de concent ração.

Chuvas - Módulo para escolha da chuva de projeto.

O

modelo permite que se

defina um hietograma, ou calcula a partir de urna das 114 equações de curvas

intensidade-duração-freqüência disponíveis.

O

hietograma é gerado pe lo pro -

cesso dos blocos alternados.

Infiltração - Este m6dulo objetiva calcular a chuva excedente, a partir de

três processos alternativos de análise de infiltração: Horton, SCS e índice

4 1 .

Geração de um hidrograma - Esse m6dulo gera um hidrograma de escoamento

superficial direto para a bacia escolhida, por três processos alternativos de

hidrograma unitário: método de Clark, método de Santa Bárbara e método do

SCS.

Amortecimento de ondas de cheia em reservatórios - Neste

modu lo ,

pode-se

obter o hidrograma efluente de um reservat6rio, a partir do conhecimento de

um hidrograma afluente e das características das equações das curvas cota-

volume do reservatório e da curva de descarga do vertedor.

Amortecimento de ondas de cheias em canais - Esse modulo permite calcular o

hldrograma transladado e amortecido em um trecho de canal, pelo método de

M usk in gum .

Composição de hidrogramas -Neste

modu lo ,

pode-se somar hidrogramas de subo

h n c i a s

diferentes.

J~xcmplo 21.4. Modelo ABC - Para exemplificar o uso de um modelo de s imulação

c i o evento de cheias, propõe-se discut ir um exemplo hipoté ti co. Suponha uma

hn clu A (figura 21 .13), que se encontra em processo de alteração de sua

uob ertu ra

vegetal. Na situação atual, o valor de CN referente à cobertura do

010

atual é

67.

Para uma chuva com duração de 4 horas, com intensidade uniforme de 20

111m/h, foi verificada uma vazão na seção P, que corresponde à capacidade do

1 1 11 \ 1 .

Com a alteração da cobertura vegetal da bacia A, o valor de CN passará

H O ,

com aumento da vazão máxima do hidrograma. Foi projetada uma barragem

1 1 1

ponto P, para criar

um

reservat6rio de regularização. Pretende-se

.1I11lonlllonara largura do vertedor dessa barragem, para reduzir a nova vazio

Il n 1 > 1 0 0

t i capaoldadc

( \ 0 01111111.

re stnnt e do .

c 1It 1'1 .~ ()

re sumídoe a

seguir e na tabela 21.10:

klu de <lu

h

,\m o U l



846

Hidrolo 1 1 . 11 1

350

300

250

-

1I

. . . . •

' e 200

-

150

N

O

>

100

50

O

O

Tabela 21.12. Característica do extravasor.

Largura do Vazão máxima

Lâmina máxima sobre

vertedor (m) vertida (m

3

/s)

o vertedor (m)

20

152

2,30

22 158

2,21

25 166 2,11

30

177

1,95

Hidrograma futuro

Hidrograma atual

5

25 30

0

15 20

Tempo horos

REFERÊNCIAS

Figura 21.14. Resultados da bacia do exemplo 21.4.

1 - DAEE/CETESB 1980.

Drenagem Urbana 2

ed. São Paulo.

2 -

HALL, MJ. 1984. Urban Hydrology

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3 - KIBLER, O.F. ed. 1982. Urban Storm water

American Geophisícal Union.

4 - LEOPOLD, L.B.

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Drenagem Urbana

847

5 - McCUEN, R.H. 1982. A Cuide to Hydrologic Analysis using SCS

Methods Englewood Cliffs: Prentice-Hall.

6 -

PONCE, V.M. 1989.

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Principles and Practice.

Englewood Cliffs: Prentice-Hall,

7 -

PORTO, R., ZAHED PC , K.,

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GIKAS, A.N. 1993.

ABC3 Análise de

cheias complexas Manual do Usuário, São Paulo: Fundação Centro

tecno16gico de Hidráulica.

8 -

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planejamento de drenagem de várzea de regiões metropoli tanas. In:

SIMPÓSIO BRASILEIRO DE HIDROLOGIA E RECURSOS HfoRICOS.

6., 1985, São Paulo. Anais. São Paulo: ABRH. v.3, p.I11-119.

21 - hidrologia_tucci (cap21)

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